CN108011429A - 用于移动设备的太阳能共享充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于移动设备的太阳能共享充电桩，通过设置的检测传感器来感应太阳光线的强度，然后通过主控芯片和PID控制调节模块来判别在该时间内哪一个方位的太阳光线为最强的、并根据判断结果驱动舵机、丝杆电机和调节舵机的工作，使得太阳能板能够在前后左右各方位上均能转动，从而实现太阳能板对最强太阳光线360°的实时追踪，提高了能源利用率，结构简单；此外，本发明通过设置的GPS定位模块，使得用户能够在网络上查询太阳能充电桩所在的地理位置，从而能够快速找到太阳能充电桩进行充电，实用性强、智能化程度高，非常适合安装在公交车站台、电话亭、露天广场、公园等户外公共场所。

Description

用于移动设备的太阳能共享充电桩

技术领域

本发明涉及一种公共移动充电设备，具体涉及一种用于移动设备的太阳能共享充电桩。

背景技术

在我国移动互联网跳跃式发展的大背景下，各种移动设备如雨后春笋般出现在市场上，并随着技术的革新功能不断增多、而价钱不断下降并被广大一般消费者接受。市场上较为常见的移动设备有智能手机、平板电脑、掌上游戏机、相机等，其中智能手机为最为受欢迎的其中一种移动设备。智能手机可以随时随地的满足用户的多种需求，几乎人手一个智能手机。但随着智能手机使用屏幕的不断变大，加快了智能手机的耗电量。在人们在外出行，例如逛街、公园游玩、出门旅游等情况时经常出现手机电量不足的状况。为此，大多数人们一般通过携带充电宝等移动充电装置来解智能手机电量不足的燃眉之急。但充电宝的蓄电量有限，且蓄电量越大的充电宝其体积越大、不便于携带。因此，在一些公共场所提供便于人们进行充电的装置有利于大大方便人们的出行生活。

而现有技术中，对于充电桩这一领域，多为集中在较为大型的交通工具上的研发使用。例如以电能作为动力能源的电动车、电公交车和电汽车慢慢在很多城市推广使用。为满足上述电力设备的正常运行，在城市的公共设备上配有用于给电公交车、电汽车和电动车进行充电的充电桩。例如申请号为201611119729.6的中国发明专利申请公开了一种跟随太阳转向的太阳能充电桩，包括桩体、太阳能板和插槽，桩体上设置有蓄电池、显示屏、定时器和PLC控制器，在桩体顶部两端设置有气缸一和气缸二，气缸一和气缸二与太阳能板的下端铰链，PLC控制器通过模拟量输入模块与定时器相连，PLC控制器通过模拟量输出模块与气缸一和气缸二相连。该结构的太阳能充电桩能够使太阳能板的面板随太阳光的方向进行转动，从而实现太阳能板跟随太阳光照的移动而改变方向，保持太阳光最佳照射角度，提高了太阳光的利用率。但其在使用时，存在如下缺陷：

1)其只能对电汽车进行充电，而对于智能手机、充电宝、游戏机等小型移动设备无法进行充电工作，使用范围较为有限，且其占用的空间大；

2)用于控制太阳能板的气缸一、气缸二在PLC的控制下，只能实现在一定的间隔时间下控制太阳能板的转动，不能针对太阳光线的强弱来实时调整太阳能板的角度，能源利用率有待提高；

3)没有线上线下的网络服务功能，对于需要充电的用户无法在线上进行搜索充电桩的地理位置，需要花费一定的时间去寻找充电桩，才能进行充电工作，智能化程度低。

发明内容

针对上述的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于移动设备的太阳能共享充电桩，所设置的太阳能板在传动装置的带动下能够实时跟随最强太阳光线，且不仅可以为电汽车、电动车、电公交车供电外，还可给智能手机、充电宝、平板电脑等小型移动设备提供充电。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

用于移动设备的太阳能共享充电桩，包括安装支架、太阳能板、舵机、电能转换装置、充电插口和光源跟踪系统，所述太阳能板通过转轴安装在安装支架的顶部且太阳能板的电输出端连接有一储能电池，所述舵机与转轴连接，所述电能转换装置的输入端与储能电池连接、其输出端与充电插口连接，所述充电插口安装在太阳能板的下方；

所述光源跟踪系统包括光源检测传感器和主控芯片，所述光源检测传感器安装在太阳能板的表面中心并与主控芯片的输入端连接，主控芯片的输出端连接有PID控制调节模块，所述PID控制调节模块与舵机的信号控制端连接。

进一步地，为了能够使太阳能板在四个方位上均能根据太阳光线的变化来调节太阳能板的角度，上述太阳能共享充电桩，还包括升降装置，所述升降装置包括两根竖直安装的丝杆和用于驱动丝杆的丝杆电机，所述丝杆的下端固定在安装支架上、其上端贯穿过转轴的壁体后与安装在转轴上的丝杆电机连接，所述丝杆电机的信号控制端与PID控制调节模块连接。

为了防止太阳能板在水平方向上的晃动和提高太阳能板水平方向转动的准确性，上述太阳能共享充电桩，还包括水平微调装置，所述水平微调装置包括半圆形托板、传动轴、调节舵机和传动齿轮，所述半圆形托板的两端分别连接在太阳能板的下方且在半圆形托板上铺设有齿条，所述传动轴的一端与调节舵机连接、其另一端安装所述传动齿轮，所述调节舵机与PID控制调节模块连接，所述传动齿轮与齿条上的齿槽相啮合。

上述方案中，所述电能转换装置包括变压器、逆变装置和稳压电路，所述逆变装置的输入端与储能电池连接、其输出端与变压器的一次侧连接，变压器的二次侧与稳压电路连接，稳压电路与充电插口连接。

为了便于用户能够在网络上查询太阳能充电桩所在的地理位置，便于用户快速找到太阳能充电桩，还包括GPS定位模块，所述GPS定位模块固定在安装支架上。

上述方案中，为了提高太阳能充电桩使用的灵活性，所述安装支架的底端安装有行走轮，所述行走轮上连接有行走轮驱动电机。

本发明的有益效果为：

1)本发明通过设置的检测传感器来感应太阳光线的强度，然后通过主控芯片和PID控制调节模块来判别在该时间内哪一个方位的太阳光线为最强的、并根据判断结果驱动舵机、丝杆电机和调节舵机的工作，使得太阳能板能够在前后左右各方位上均能转动，从而实现太阳能板对最强太阳光线360⁰的实时追踪，提高了能源利用率，结构简单。

2)本发明通过设置的GPS定位模块，使得用户能够在网络上查询太阳能充电桩所在的地理位置，从而能够快速找到太阳能充电桩进行充电，实用性强、智能化程度高，非常适合安装在公交车站台、电话亭、露天广场/公园等户外公共场所。

附图说明

图1为用于移动设备的太阳能共享充电桩的一种结构示意图。

图中标号为：1、太阳能板，2-1、齿条，2-2、传动齿轮，2-3、调节舵机，2-4、半圆形托板，3、安装支架，4、LED显示灯，5、光源检测传感器，6、充电插口，7、变压器，8、逆变装置，9、储能电池，10、行走轮，11、转轴，12、行走轮驱动电机，13、丝杆，14、丝杆电机。

具体实施方式

如图1所示，用于移动设备的太阳能共享充电桩，包括安装支架3、太阳能板1、舵机、电能转换装置、充电插口6、光源跟踪系统、GPS定位模块、升降装置和水平微调装置。所述GPS定位模块固定在安装支架3上，即GPS定位模块通过自身的网络连接模块连接在网络上，而通过同步卫星和基站的工作将太阳能充电桩的所处位置定位出来并在网络上显示，因此，用户通过网络上的百度地图、谷歌地图等搜索引擎下即可快速地找到太阳能充电桩的地理位置，达到共享查询的目的。

本实施例优选地，所述安装支架3的底端安装有行走轮10，所述行走轮10上连接有行走轮驱动电机12。当然，由于太阳光容易被障碍物挡住，一般需要将太阳能板1安装在一定的高度上，此时就可无需在安装支架3的底部设置行走轮10。

所述太阳能板1通过转轴11安装在安装支架3的顶部且太阳能板1的电输出端连接有一储能电池9。即太阳能板1固定在转轴11上并能够随着转轴11的转动在水平方向上倾斜一定角度。所述舵机与转轴11连接、用以控制转轴11的转动。所述舵机可选用双舵机。

所述电能转换装置的输入端与储能电池9连接、其输出端与充电插口6连接。所述充电插口6安装在太阳能板1的下方。为了提醒充电插口6是否处于正常工作状态，所述充电插口6连接有一LED显示灯4。其中，所述电能转换装置具体可包括变压器7、逆变装置8和稳压电路，所述逆变装置8的输入端与储能电池9连接、其输出端与变压器7的一次侧连接，变压器7的二次侧与稳压电路连接，稳压电路与充电插口6连接。当然，还可设置保护电路。所述变压器7可以为两个，一个用于降压，用于供低电压的用户使用；另一个用于升压，当储能电池9内的电能供大于求时，可将其升压后由并网装置，将多余的电量并入电网供人们使用。

所述光源跟踪系统包括光源检测传感器5和主控芯片。为了设置主控芯片对间隔多久判别最强光线，还可设置一按键模块，即光源检测传感器5不断采集光线强度，而光线是很多束、很多个方位，同一个秒内的光线强度不大，而1分钟、15分钟或者是30分钟就会不一样了，因此可设置主控芯片每间隔一定时间后再统一判别出最强的光线，如此既能保证判别结构的有效性，也能防止太阳能板1因每时每刻的转动，影响光利用率。所述光源检测传感器5安装在太阳能板1的表面中心并与主控芯片的输入端连接，光源检测传感器5具体可以是光敏电阻，并在光敏电阻的下方安装凸透镜，达到聚光的作用。主控芯片的输出端连接有PID控制调节模块，所述PID控制调节模块与舵机的信号控制端连接。

所述升降装置包括两根竖直安装的丝杆13和用于驱动丝杆13的丝杆电机14，所述丝杆13的下端固定在安装支架3上、其上端贯穿过转轴11的壁体后与安装在转轴11上的丝杆电机14连接，所述丝杆电机14的信号控制端与PID控制调节模块连接。

所述水平微调装置包括半圆形托板2-4、传动轴、调节舵机2-3和传动齿轮2-2，所述半圆形托板2-4的两端分别连接在太阳能板1的下方且在半圆形托板2-4上铺设有齿条2-1，所述传动轴的一端与调节舵机2-3连接、其另一端安装所述传动齿轮2-2，所述调节舵机2-3与PID控制调节模块连接，所述传动齿轮2-2与齿条2-1上的齿槽相啮合。

本发明在使用时：

在充电使用时：首先是太阳能板1吸收太阳光线的热能，并转为电能存储在储能电池9内，通过变压器7或逆变装置8将储能电池9内的电能转为可用于供电使用的电源，并接在充电插口6上，用户通过将手机/电动车等电源充电线插入充电插口6即可对移动设备(手机、平板电脑、游戏机、相机等)进行充电；当然，在阳光充足的南方，特别是夏天，当储能电池9内的存储空间满的情况下可进行逆变和升压的操作将多余的电能由并网装置传输到配电网上。

太阳能板1对最强光线的追踪为：首先是，光源检测传感器5不断采集太阳光线，将太阳光线强度通过A/D转换模块转为电信号强度，主控芯片将光源传感器采集到的太阳光线进行判断，采用PID控制调节模块输出PWM波控制丝杆电机14的工作，从而丝杆13进行带动太阳能板1和转轴11整体上升或下降；然后通过控制舵机的工作，使转轴11带动太阳能板1转向至最强光线的方向；最后通过控制调节舵机2-3的工作，使齿条2-1移动，当太阳能板1微倾斜至最强光线的最佳方位后，调节舵机2-3停止，传动齿轮2-2与齿条2-1啮合，卡在齿条2-1上的齿槽内，即完成一次完整追踪工作。当再次追踪时，循环重复上述运行步骤即可。

以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.用于移动设备的太阳能共享充电桩，其特征在于：包括安装支架(3)、太阳能板(1)、舵机、电能转换装置、充电插口(6)和光源跟踪系统，所述太阳能板(1)通过转轴(11)安装在安装支架(3)的顶部且太阳能板(1)的电输出端连接有一储能电池(9)，所述舵机与转轴(11)连接，所述电能转换装置的输入端与储能电池(9)连接、其输出端与充电插口(6)连接，所述充电插口(6)安装在太阳能板(1)的下方；

所述光源跟踪系统包括光源检测传感器(5)和主控芯片，所述光源检测传感器(5)安装在太阳能板(1)的表面中心并与主控芯片的输入端连接，主控芯片的输出端连接有PID控制调节模块，所述PID控制调节模块与舵机的信号控制端连接。

2.根据权利要求1所述的用于移动设备的太阳能共享充电桩，其特征在于：还包括升降装置，所述升降装置包括两根竖直安装的丝杆(13)和用于驱动丝杆(13)的丝杆电机(14)，所述丝杆(13)的下端固定在安装支架(3)上、其上端贯穿过转轴(11)的壁体后与安装在转轴(11)上的丝杆电机(14)连接，所述丝杆电机(14)的信号控制端与PID控制调节模块连接。

3.根据权利要求1或2所述的用于移动设备的太阳能共享充电桩，其特征在于：还包括水平微调装置，所述水平微调装置包括半圆形托板(2-4)、传动轴、调节舵机(2-3)和传动齿轮(2-2)，所述半圆形托板(2-4)的两端分别连接在太阳能板(1)的下方且在半圆形托板(2-4)上铺设有齿条(2-1)，所述传动轴的一端与调节舵机(2-3)连接、其另一端安装所述传动齿轮(2-2)，所述调节舵机(2-3)与PID控制调节模块连接，所述传动齿轮(2-2)与齿条(2-1)上的齿槽相啮合。

4.根据权利要求3所述的用于移动设备的太阳能共享充电桩，其特征在于：所述电能转换装置包括变压器(7)、逆变装置(8)和稳压电路，所述逆变装置(8)的输入端与储能电池(9)连接、其输出端与变压器(7)的一次侧连接，变压器(7)的二次侧与稳压电路连接，稳压电路与充电插口(6)连接。

5.根据权利要求3所述的用于移动设备的太阳能共享充电桩，其特征在于：还包括GPS定位模块，所述GPS定位模块固定在安装支架(3)上。

6.根据权利要求1或2所述的用于移动设备的太阳能共享充电桩，其特征在于：所述安装支架(3)的底端安装有行走轮(10)，所述行走轮(10)上连接有行走轮驱动电机(12)。