CN108880450A - 应用于太阳能板的自清洁装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种应用于太阳能板的自清洁装置及其使用方法，其装置的特征在于，包括：与太阳能板平行设置的清洁刷；所述清洁刷由横向防水步进电机和纵向防水步进电机驱动；所述横向防水步进电机的输出轴与清洁刷平行或共线；所述纵向防水步进电机的输出轴与清洁刷垂直；所述清洁刷的一面设置除尘刷，另一面设置雨刷；所述横向防水步进电机和纵向防水步进电机分别连接单片机；所述单片机还连接有压电式雨滴传感器。本发明及其优选方案装置结构精简、实用性强、清洁效果好、安装容易，适用各种场合，更加智能化，实现通过喷气的方式清洁面板，不同天气使用不同的刷具，提高了清洁效率，延长了刷具的使用寿命。

Description

应用于太阳能板的自清洁装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及太阳能板清洁维护领域，尤其涉及应用于太阳能板的自清洁装置及其使用方法。

背景技术

近年来，太阳能作为一种绿色可再生能源得到了广泛的推广应用。其核心过程就是利用太阳能板把太阳光转换成电能。为了达到最大效率的光电转换性能，太阳能板往往都需要直接暴露在环境中。 在使用过程中，太阳能板表，面附着的细小粉尘颗粒、积雪等会影响光线的透射率，进而影响太阳能板表面接受到的辐射量，影响发电效率；太阳能板表面如果出现泥土、鸟粪等局部遮挡会造成热斑效应，降低发电效率甚至出现烧毁组件的情况。为了提高太阳能板的发电效率，需要定期对太阳能板进行清洁。

针对光伏发电站等太阳能板较多、且较大的应用，往往采用人工或者专用大型机械进行清理。而太阳能板这种应用场景，存在太阳能板面积小、分散，而且安装高度较高的特点。不方便采用大型清洗设备进行集中清洗。而如果采用人工清洗的话，则存在成本高、效率低、清洗效果不理想的问题。

目前现有技术中，为了清洁此类太阳能板，主要以下两种方案：1、装置配备水袋利用雨天时的雨水储备，使用雨刷连杆结构配合安置在太阳能板两侧的滑轨，实现沿着导轨滑动清洁；2、使用集尘装置对太阳能面板进行防尘处理，并将尘土集中在集尘仓中。

尽管上述方案均能达到一定程度清理太阳能板的目的，但水袋的使用和集尘清洁装置没有考虑到天气变化的不确定因素。问题主要体现在水袋存在供给不足的可能，集尘装置存在只能在晴天使用的限制。同时单独采用雨刷的使用会大大减少使用寿命，而滑轨则存在结构复杂、成本较高的问题。

现有技术来看，存在三点主要的技术缺陷。第一，雨袋的使用虽然利用了雨水资源来达到清洁的目的，但是存在水量使用完毕而不能得到补充的可能。第二，在无法判断天气情况下单纯使用雨刷清理不能很好的利用雨刷的特性，反而由于在干燥的表面清洁缩短雨刷的使用寿命。集尘装置由于不能在雨天应用降低了清洁效率。第三，采用滑轨配合雨刷的方案存在成本高、结构复杂的问题。

发明内容

为克服现有技术的不足，故提出一种成本低，效率高，满足每日清理太阳能板目的的自清洁装置。主要目的为能根据天气的变化智能更换清洁刷具，使清洁太阳能板效率提高，延长清洁装置寿命。次要目的是减少清洁装置结构，使成本大大减少。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种应用于太阳能板的自清洁装置，其特征在于，包括：与太阳能板平行设置的清洁刷；所述清洁刷由横向防水步进电机和纵向防水步进电机驱动；所述横向防水步进电机的输出轴与清洁刷平行或共线；所述纵向防水步进电机的输出轴与清洁刷垂直；所述清洁刷的一面设置除尘刷，另一面设置雨刷；所述横向防水步进电机和纵向防水步进电机分别连接单片机；所述单片机还连接有压电式雨滴传感器。

进一步地，所述横向防水步进电机和纵向防水步进电机分别通过电机连接件与清洁刷连接；所述电机连接件包括正交的横向通孔和纵向孔；所述清洁刷和横向防水步进电机的输出轴分别穿入横向通孔，并在电机连接件内连接；所述纵向防水步进电机的输出轴自下而上穿入纵向孔，与清洁刷在电机连接件内连接；所述压电式雨滴传感器设置在电机连接件的顶部。

进一步地，所述清洁刷包括由至少两根空心管组成的支撑部，所述支撑部的上下两个面分别覆有除尘刷和雨刷。

进一步地，所述单片机还连接有空气泵；所述空气泵连接设置在清洁刷靠近电机连接件一侧的，空心管末端的空心管接头；每根所述空心管的侧边分别设置有多个通气孔。

优选地，所述单片机为STM32RBT6单片机；所述横向防水步进电机和纵向防水步进电机采用减速步进电机28BYJ-48-5V；所述压电式雨滴传感器采用SONTEEN公司的雨滴传感器；所述空气泵采用柏卡乐公司的空气泵BKL-22。

以及根据本发明优选方案的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：通过压电式雨滴传感器判断是否为下雨状态；

步骤2：根据是否为下雨状态控制横向防水步进电机转动或不转动，使除尘刷或雨刷朝向太阳能板：有下雨时，雨刷朝向太阳能板；未下雨时，除尘刷朝向太阳能板；

步骤3：控制纵向防水步进电机带动清洁刷紧贴太阳能板进行往复摆动；为未下雨状态时，在清洁刷摆动的同时，控制空气泵向空心管输气；

步骤4：当步骤3的动作持续至预设的工作时间结束时，停止步骤3的动作，并复位至初始状态；

步骤5：当工作时间结束后，至预设的清洁间隔时间到时，重新执行步骤1。

本发明及其优选方案装置结构精简、实用性强、清洁效果好、安装容易，相对于现有技术主要有以下明显优势：

（1）可以通过压电式雨滴传感器的信号判断当前天气，来决定是否切换刷具，适用各种场合，更加智能化。

（2）放弃了传统的复杂的滑轨装置，只使用防水步进电机带动特制清洁刷清洗面板。实现全覆盖清洁的同时，极大地简化了安装设备，并降低了成本。

（3）雨天使用雨刷，利用自然的雨水洗刷面板，阴晴天使用毛刷配合空气泵输送气体至带有通气孔的空心管实现通过喷气的方式清洁面板。不同天气使用不同的刷具，提高了清洁效率，延长了刷具的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

图1为本发明实施例的一个应用场景示意图；

图2为本发明实施例整体工作流程示意图；

图3为本发明实施例整体结构立体示意图；

图4为本发明实施例整体机结构侧向立体示意图；

图5为本发明实施例中电机连接件立体结构示意图；

图6为本发明实施例中清洁刷结构示意图；

图7为本发明实施例中清洁刷的除尘刷一面示意图；

图8为本发明实施例中清洁刷的雨刷一面示意图；

图9为本发明实施例中清洁刷的空心管结构示意图；

图中：1-横向防水步进电机；2-电机连接件；3-压电式雨滴传感器；4-空心管；5-空心管接头；6-纵向防水步进电机；7-电机支架；8-清洁刷；9-太阳能板；10-通气孔；11-空心管接口。

具体实施方式

为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：

本实施例所应用的对象，即太阳能板如图1所示，其太阳能板露天朝上设置。

如图1所示，本实施例的一个应用场景为太阳能供电路灯的太阳能板，其太阳能板为露天朝上设置，容易受到污染。

本实施例的主要设计要旨在于：在太阳能板一角通过简单固定一个防水步进电机，该电机连接一根特制的清洁刷装置。通过该步进电机的驱动可以带动清洁刷进行清洁。该清洁刷带有毛刷和雨刷，而且可以通过另一步进电机进行毛刷和雨刷的切换。两面刷之间用两根带孔直管支撑。装置同时嵌有压电式雨滴传感器。该雨滴传感器输出的信号可供天气判断使用。从而实现根据天气情况及时切换刷具，雨天使用雨刷，利用自然雨水对太阳能板进行清洁；非雨天使用毛刷并结合带孔直管所连接的空气泵实现喷气除尘效果对太阳能板清洁，进一步提升清洁效率。

如图3、图4所示，本实施例装置整体上围绕太阳能板9设置，具体包括：与太阳能板9平行设置的清洁刷8，清洁刷8的摆动用于清洁太阳能板9的表面。

清洁刷8由横向防水步进电机和纵向防水步进电机6驱动；横向防水步进电机的输出轴与清洁刷8平行或共线，用以控制清洁刷8在轴向上的转动，当横向防水步进电机的输出轴转动180°时，清洁刷8也转动180°，使其另一面朝向太阳能板9，这样可以起到换一个清洁刷8面进行清洁的作用。

而纵向防水步进电机6的输出轴与清洁刷8垂直，通过金属长条状的电机支架7固定在太阳能板9的一角，用以控制清洁刷8的扇形摆动动作，以完成清洁的工作。

在本实施例中，清洁刷8的一面设置除尘刷（毛刷），用以在非雨天对太阳能板9进行清洁，另一面设置雨刷（橡胶刷），方便在雨天进行除水等清洁。

横向防水步进电机和纵向防水步进电机6分别连接作为控制器的单片机；单片机还连接有压电式雨滴传感器3。

在本实施例中，横向防水步进电机和纵向防水步进电机6分别通过电机连接件2与清洁刷8连接；电机连接件2通过联轴器与清洁刷8连接，如图5所示，电机连接件2包括正交的横向通孔和纵向孔；清洁刷8和横向防水步进电机的输出轴分别穿入横向通孔，并在电机连接件2内连接；纵向防水步进电机6的输出轴自下而上穿入纵向孔，与清洁刷8在电机连接件2内连接；压电式雨滴传感器3嵌入设置在电机连接件2的顶部。

如图6至图9所示，为了实现在非雨天更好的除尘清洁效果，本实施例还设置了喷气除尘的结构，其中，清洁刷8的内侧包括由两根空心管4组成的支撑部，支撑部的上下两个面分别通过粘合的方式覆有除尘刷和雨刷。

单片机连接有空气泵；空气泵连接设置在清洁刷8靠近电机连接件2一侧的，空心管4末端的空心管接头5，通过空心管接头5上的空心管接口11与空心管4实现对接；每根空心管4的侧边分别设置有多个通气孔10；空气泵、空心管接头5、空心管4、通气孔10组成了一个供气通道，当空气泵输出气流时，通气孔10中有气流喷出，可以起到除尘的作用。

作为优选方案，在本实施例中，单片机采用STM32RBT6单片机；横向防水步进电机和纵向防水步进电机6采用减速步进电机28BYJ-48-5V；步进电机驱动器采用ULN2003驱动模块；压电式雨滴传感器3采用SONTEEN公司的雨滴传感器；空气泵采用柏卡乐公司的空气泵BKL-22。

本实施例可采用太阳能板9进行供电，也可以设置蓄电池作为备用电源。

如图2所示，作为本实施例的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：在系统初始化后，单片机读取压电式雨滴传感器3传递的信号，通过压电式雨滴传感器3判断是否为下雨状态；

步骤2：单片机根据是否为下雨状态控制横向防水步进电机转动或不转动，使除尘刷或雨刷朝向太阳能板9：有下雨时，使雨刷朝向太阳能板9；未下雨时，使除尘刷朝向太阳能板9；

步骤3：控制纵向防水步进电机6带动清洁刷8紧贴太阳能板9进行往复摆动；为未下雨状态时，在清洁刷8摆动的同时，控制空气泵向空心管4输气，以实现更好的除尘效果；

步骤4：清洁工作开始后，单片机启动倒计时，当步骤3的动作持续至预设的工作时间结束时，表明本次清洁结束，停止步骤3的动作，系统各部件复位至初始状态；

步骤5：当工作时间结束后，单片机再次开始计时，至预设的清洁间隔时间到时，表明应该开始下一次清洁工作，重新执行步骤1。

本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的应用于太阳能板的自清洁装置及其使用方法，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种应用于太阳能板的自清洁装置，其特征在于，包括：与太阳能板平行设置的清洁刷；所述清洁刷由横向防水步进电机和纵向防水步进电机驱动；所述横向防水步进电机的输出轴与清洁刷平行或共线；所述纵向防水步进电机的输出轴与清洁刷垂直；所述清洁刷的一面设置除尘刷，另一面设置雨刷；所述横向防水步进电机和纵向防水步进电机分别连接单片机；所述单片机还连接有压电式雨滴传感器。

2.根据权利要求1所述的应用于太阳能板的自清洁装置，其特征在于：所述横向防水步进电机和纵向防水步进电机分别通过电机连接件与清洁刷连接；所述电机连接件包括正交的横向通孔和纵向孔；所述清洁刷和横向防水步进电机的输出轴分别穿入横向通孔，并在电机连接件内连接；所述纵向防水步进电机的输出轴自下而上穿入纵向孔，与清洁刷在电机连接件内连接；所述压电式雨滴传感器设置在电机连接件的顶部。

3.根据权利要求2所述的应用于太阳能板的自清洁装置，其特征在于：所述清洁刷包括由至少两根空心管组成的支撑部，所述支撑部的上下两个面分别覆有除尘刷和雨刷。

4.根据权利要求3所述的应用于太阳能板的自清洁装置，其特征在于：所述单片机还连接有空气泵；所述空气泵连接设置在清洁刷靠近电机连接件一侧的，空心管末端的空心管接头；每根所述空心管的侧边分别设置有多个通气孔。

5.根据权利要求4所述的应用于太阳能板的自清洁装置，其特征在于：所述单片机为STM32RBT6单片机；所述横向防水步进电机和纵向防水步进电机采用减速步进电机28BYJ-48-5V；所述压电式雨滴传感器采用SONTEEN公司的雨滴传感器；所述空气泵采用柏卡乐公司的空气泵BKL-22。

6.根据权利要求4所述应用于太阳能板的自清洁装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：通过压电式雨滴传感器判断是否为下雨状态；

步骤2：根据是否为下雨状态控制横向防水步进电机转动或不转动，使除尘刷或雨刷朝向太阳能板：有下雨时，雨刷朝向太阳能板；未下雨时，除尘刷朝向太阳能板；

步骤3：控制纵向防水步进电机带动清洁刷紧贴太阳能板进行往复摆动；为未下雨状态时，在清洁刷摆动的同时，控制空气泵向空心管输气；

步骤4：当步骤3的动作持续至预设的工作时间结束时，停止步骤3的动作，并复位至初始状态；

步骤5：当工作时间结束后，至预设的清洁间隔时间到时，重新执行步骤1。