CN110932664A - 一种用于太阳能发电装置的轨道式除尘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于太阳能发电装置的轨道式除尘装置，该装置包括风向调节装置、一号电磁铁、步进电动推杆机、升降台、电池、除尘车主体、控制模块和轨道，除尘车底盘包括安在上部的底板和下部的四个轨道轮以及分别与轨道轮轴连接的四个减速电机；风向调节装置固定在固定式太阳能电池板的顶端，其出风口朝向固定式太阳能电池板的集热面上，其进风口一侧的下方安装有轨道；除尘车底盘设置在轨道上，步进电动推杆机通过升降台固定在除尘车底盘底板的靠近风向调节装置的一侧；步进电动推杆机与风向调节装置之间设置有一号电磁铁。本发明轨道式除尘装置可以有效避免步进电机长期暴露在风沙和降水的恶劣天气中，延长步进电机的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及除尘技术领域，主要针对固定式太阳能发电装置的除尘问题，具体是一种用于太阳能发电装置的轨道式除尘装置。
背景技术
我国光伏电站多位于西北干燥的荒漠地带，不仅降水量少，而且扬尘多发，粉尘在太阳能电池板表面堆积，会导致太阳能电池板发电效率大幅降低，降低粉尘堆积影响成为研究热点。目前传统的除尘的方式主要是利用人工擦除和水枪冲洗，需要消耗大量的水资源来清洁太阳能电池板，造成严重的资源浪费并且自动化程度低。或者如专利CN08039865A，设计一种风力放大和风向调节装置，通过单片机控制步进电机改变进风口的角度，使自然风可以平行于太阳能电池板吹出，并且通过风力放大装置增强风力，达到除尘的效果，该装置的优点在于不需要消耗水资源来达到除尘效果。缺点是需要在每块固定式太阳能电池板上安装该装置，成本太高，且长时间暴露在风沙雨露中容易造成装置腐蚀损耗。
发明内容
为了解决专利CN08039865A所设计的装置成本太高的问题，本发明提出一种用于太阳能发电装置的轨道式除尘装置。该轨道式除尘装置将专利CN08039865A所设计的装置中最贵的步进电机分离出来，可以大大降低每块固定式太阳电池板上安装专利CN08039865A所设计的装置的成本。且结构设计合理，操作方便，使步进电机在非工作状态时可以处于室内环境，免于恶劣环境的腐蚀损耗。
本发明解决所述成本问题的技术方案是：一种用于太阳能发电装置的轨道式除尘装置，其特征在于，该轨道式除尘装置包括风向调节装置、一号电磁铁、步进电动推杆机、升降台、电池、除尘车车体、控制模块和轨道，除尘车车体包括安在上部的底板和下部的四个轨道轮以及分别与轨道轮轴连接的四个减速电机；风向调节装置固定在固定式太阳能电池板的顶端，其出风口朝向固定式太阳能电池板的集热面上，其进风口一侧的下方安装有轨道；除尘车车体设置在轨道上，步进电动推杆机通过升降台固定在除尘车车体底板的靠近风向调节装置的一侧；步进电动推杆机与风向调节装置之间设置有一号电磁铁，电池、控制模块均固定在除尘车车体的底板上；
风向调节装置包括渐缩式外壳、扇叶、偏转推杆、“工”型件、挡板、销、一号螺栓和二号螺栓；所述渐缩式外壳由外壳上盖和外壳底板组成，内部为空心，其朝向固定式太阳能电池板集热面一侧的厚度渐减且末端开口，其远离固定式太阳能电池板集热面一侧的厚度固定不变且末端开口，其余部分为封闭结构；若干个扇叶水平设置在渐缩式外壳厚度固定不变的部分内；若干个导风板水平固定在渐缩式外壳的厚度渐减的部分内，且导风板与外壳底板的侧板平行放置；导风板与扇叶接触但不连接，且不影响扇叶的转动；
每个扇叶位于渐缩式外壳内部的一端开有一个通孔，通过销与外壳底板连接，并且扇叶可以绕销转动；每个扇叶的朝向远离固定式太阳能电池板集热面一侧的尾端中部开有一个矩形豁口，矩形豁口的上、下两端的扇叶上均设置有一个带螺纹的通孔，两个带螺纹的通孔的位置正对且均与矩形豁口连通；偏转推杆表面也有若干带螺纹的通孔，偏转推杆横向安装在一排扇叶的矩形豁口位置，偏转推杆上的带螺纹的通孔与一排扇叶的上、下两端的带螺纹的通孔一一对齐，通过二号螺栓将两者固定连接，且偏转推杆上的带螺纹的通孔比扇叶的数量至少多一个，偏转推杆上多出的带螺纹的通孔预留在靠近除尘车车体的一侧；“工”型件两侧的上、下板上打有位置正对的带螺纹的孔，“工”型件的一端通过螺栓螺母与靠近除尘车车体一侧的偏转推杆相连，另一端通过螺栓螺母与挡板相连；挡板的另一端与步进电动推杆机的推杆末端端面正对设置；一号电磁铁的线圈安装在步进电动推杆机的推杆的末端端面上，一号电磁铁的衔铁和压力传感器安装在与步进电动推杆机的推杆的末端端面相对的挡板的侧面上；
升降台由两层构成，下层为底座，上层为顶部固定有一个铁片的弹簧架，弹簧架的底部固定在底座上，二号电磁铁的线圈固定在弹簧架内部的底座上，顶部的铁片和二号电磁铁的线圈构成二号电磁铁；步进电动推杆机固定在弹簧架上且对铁片无阻挡；当二号电磁铁未通电时，弹簧架只受顶部铁片和步进电动推杆机重力影响；当二号电磁铁通电时，上层的铁片向下移动并与二号电磁铁的线圈吸合，弹簧架压缩，步进电动推杆机的高度下降；
所述控制模块包括STM32单片机、压力传感器、A/D转换模块、电机驱动器、一号继电器、二号继电器、串口转Wi-Fi模块、电压转换模块，除尘车车体上的四个减速电机与STM32单片机的I/O口相连；压力传感器通过A/D转换模块与STM32单片机相连，步进电动推杆机通过电机驱动器与STM32单片机相连；一号电磁铁通过一号继电器与STM32单片机相连，二号电磁铁通过二号继电器与STM32单片机相连；串口转Wi-Fi模块与STM32单片机串口相连，电池通过电压转换模块与STM32单片机相连，为控制模块供电；STM32单片机通过串口转Wi-Fi模块与pc机通过Wi-Fi模式实现通信。
与专利CN08039865A所设计的装置相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明轨道式除尘装置将专利CN08039865A所设计的装置中最贵的步进电机分离出来，可以大大降低每块固定式太阳电池板上安装专利CN08039865A所设计的装置的成本。
2、本发明轨道式除尘装置可以有效避免步进电机长期暴露在风沙和降水的恶劣天气中，延长步进电机的使用寿命。
3、本发明轨道式除尘装置结构设计合理，操作方便，易于推广应用。
附图说明
图1是本发明一种实施例的装配示意图；
图2是本发明一种实施例的风向调节装置的外壳上盖结构示意图；
图3是本发明一种实施例的风向调节装置结构示意图(去掉了外壳上盖)；
图4是本发明一种实施例的风向调节装置的偏转推杆结构示意图；
图5是本发明一种实施例的风向调节装置的“工”型件结构示意图；
图6是本发明一种实施例的风向调节装置的挡板结构示意图；
图7是本发明一种实施例的风向调节装置的偏转推杆与扇叶装配示意图(纵向剖视图)；
图8是本发明一种实施例的控制原理框图。
具体实施方式
本发明提供一种用于太阳能发电装置的轨道式除尘装置(简称轨道式除尘装置，参见图1-8)，其特征在于，该轨道式除尘装置包括风向调节装置1、一号电磁铁3、步进电动推杆机4、升降台5、电池6、除尘车车体7、控制模块9和轨道10，除尘车车体7包括安在上部的底板和下部的四个轨道轮8以及分别与轨道轮轴连接的四个减速电机；风向调节装置1固定在固定式太阳能电池板2的顶端，其出风口朝向固定式太阳能电池板2的集热面上，其进风口一侧的下方安装有轨道10；除尘车车体7设置在轨道10上，步进电动推杆机4通过升降台5固定在除尘车车体7底板的靠近风向调节装置1的一侧；步进电动推杆机4与风向调节装置1之间设置有一号电磁铁3，电池6、控制模块9均固定在除尘车车体7的底板上。
风向调节装置1包括渐缩式外壳、扇叶15、偏转推杆14、“工”型件12、挡板13、销16、一号螺栓17和二号螺栓18；所述渐缩式外壳由外壳上盖20和外壳底板21组成，内部为空心，其朝向固定式太阳能电池板2集热面一侧的厚度渐减且末端开口，其远离固定式太阳能电池板2集热面一侧的厚度固定不变且末端开口，其余部分为封闭结构；若干个扇叶15水平设置在渐缩式外壳厚度固定不变的部分内；若干个导风板11水平固定在渐缩式外壳的厚度渐减的部分内，且导风板11与外壳底板21的侧板平行放置；导风板11与扇叶15接触但不连接，且不影响扇叶15的转动。
每个扇叶15位于渐缩式外壳内部的一端开有一个通孔，通过销16与外壳底板21连接，并且扇叶15可以绕销16转动；每个扇叶15的朝向远离固定式太阳能电池板2集热面一侧的尾端中部开有一个矩形豁口，矩形豁口的上、下两端的扇叶上均设置有一个带螺纹的通孔，两个带螺纹的通孔的位置正对且均与矩形豁口连通；偏转推杆14表面也有若干带螺纹的通孔，偏转推杆14横向安装在一排扇叶15的矩形豁口位置，偏转推杆14上的带螺纹的通孔与一排扇叶15的上、下两端的带螺纹的通孔一一对齐，通过二号螺栓18将两者固定连接，且偏转推杆14上的带螺纹的通孔比扇叶15的数量至少多一个，偏转推杆14上多出的带螺纹的通孔预留在靠近除尘车车体7的一侧；“工”型件12两侧的上、下板上打有位置正对的带螺纹的孔，“工”型件的一端通过螺栓螺母与靠近除尘车车体7一侧的偏转推杆14相连，另一端通过螺栓螺母与挡板13相连；挡板13的另一端与步进电动推杆机4的推杆末端端面正对设置；一号电磁铁3的线圈安装在步进电动推杆机4的推杆的末端端面上，一号电磁铁3的衔铁和压力传感器安装在与步进电动推杆机4的推杆的末端端面相对的挡板13的侧面上。
升降台5由两层构成，下层为底座，上层为顶部固定有一个铁片的弹簧架，弹簧架的底部固定在底座上，二号电磁铁的线圈固定在弹簧架内部的底座上，顶部的铁片和二号电磁铁的线圈构成二号电磁铁；步进电动推杆机4固定在弹簧架上且对铁片无阻挡；当二号电磁铁未通电时，弹簧架只受顶部铁片和步进电动推杆机重力影响；当二号电磁铁通电时，上层的铁片向下移动并与二号电磁铁的线圈吸合，弹簧架压缩，步进电动推杆机4的高度下降。
所述控制模块9包括STM32单片机、压力传感器、A/D转换模块、电机驱动器、一号继电器、二号继电器、串口转Wi-Fi模块、电压转换模块，除尘车车体7上的四个减速电机(减速电机11、减速电机22、减速电机33、减速电机44)与STM32单片机的I/O口相连；压力传感器通过A/D转换模块与STM32单片机相连，步进电动推杆机4通过电机驱动器与STM32单片机相连；一号电磁铁通过一号继电器与STM32单片机相连，二号电磁铁通过二号继电器与STM32单片机相连；串口转Wi-Fi模块与STM32单片机串口相连，电池6通过电压转换模块与STM32单片机相连，为控制模块9供电。STM32单片机通过串口转Wi-Fi模块与pc机通过Wi-Fi模式实现通信。
所述压力传感器型号为RP-C18.3-ST电阻式压敏传感器。
所述A/D转换模块型号为ADC0809模块。
所述串口转Wi-Fi模块型号为ATK-ESP8226串口转WiFi模块。
所述减速电机型号为GM25-370直流减速电机。
所述一号电磁铁型号为CS-P40/25，额定电压为12V。
本发明工作原理与工作过程：将除尘车车体7放置在轨道10上，控制模块9中的STM32单片机的驱动除尘车车体7上的四个减速电机，由减速电机带动轨道轮，使得除尘车车体7在轨道10上直行，当除尘车车体7上的步进电动推杆机4推杆的顶端上的一号电磁铁3的线圈碰到安装在风向调节装置1上的挡板上的压力传感器后，控制模块中的STM32单片机接收到压力变化，控制一号电磁铁3的线圈上电，与固定在挡板上的衔铁吸合在一起；接着，控制模块9中的STM32单片机驱动除尘车车体7上的四个减速电机，由减速电机带动轨道轮，控制除尘车车体7停止；控制模块9中的STM32单片机通过串口转Wi-Fi模块接收到来自pc云端的自然风的风向信息，然后控制模块9中的STM32单片机控制除尘车车体7上的步进电动推杆机4的推杆向前伸出，挡板接收步进电动推杆机4的推力并把推力传递给“工”型件12的一端，“工”型件12的的另一端带动偏转推杆14向靠近步进电动推杆机4一侧移动，进而带动与其连接的扇叶15朝向步进电动推杆机4的一侧偏转角度。步进电动推杆机4的推杆的行程与扇叶15的偏转角度成正相关，通过控制步进电机推杆机的推杆的行程进而可以控制扇叶15的偏转角度，使得扇叶15摆角与当前自然风风向一致，自然风在风向调节装置1的作用下进行放大，对固定式太阳能电池板2集热面上的灰尘进行吹扫；除尘工作完成后，控制模块9中的STM32单片机控制步进电动推杆机停止运动，控制一号电磁铁3的线圈断电，步进电动推杆机4与挡板13分离；控制模块9中的STM32单片机控制二号电磁铁的线圈上电，弹簧架顶部的铁片与二号电磁铁的线圈吸合，弹簧架压缩，步进电动推杆机4的高度下降，控制模块9中的STM32单片机驱动除尘车车体7上的四个减速电机，由减速电机带动轨道轮，使除尘车车体7直行，除尘车车体7从风向调节装置1下的导轨10通过，撤离当前的固定式太阳能电池板2。
本发明未述及之处适用于现有技术。
Claims (6)
1.一种用于太阳能发电装置的轨道式除尘装置，其特征在于，该轨道式除尘装置包括风向调节装置、一号电磁铁、步进电动推杆机、升降台、电池、除尘车车体、控制模块和轨道，除尘车车体包括安在上部的底板和下部的四个轨道轮以及分别与轨道轮轴连接的四个减速电机；风向调节装置固定在固定式太阳能电池板的顶端，其出风口朝向固定式太阳能电池板的集热面上，其进风口一侧的下方安装有轨道；除尘车车体设置在轨道上，步进电动推杆机通过升降台固定在除尘车车体底板的靠近风向调节装置的一侧；步进电动推杆机与风向调节装置之间设置有一号电磁铁，电池、控制模块均固定在除尘车车体的底板上；
风向调节装置包括渐缩式外壳、扇叶、偏转推杆、“工”型件、挡板、销、一号螺栓和二号螺栓；所述渐缩式外壳由外壳上盖和外壳底板组成，内部为空心，其朝向固定式太阳能电池板集热面一侧的厚度渐减且末端开口，其远离固定式太阳能电池板集热面一侧的厚度固定不变且末端开口，其余部分为封闭结构；若干个扇叶水平设置在渐缩式外壳厚度固定不变的部分内；若干个导风板水平固定在渐缩式外壳的厚度渐减的部分内，且导风板与外壳底板的侧板平行放置；导风板与扇叶接触但不连接，且不影响扇叶的转动；
每个扇叶位于渐缩式外壳内部的一端开有一个通孔，通过销与外壳底板21连接，并且扇叶可以绕销转动；每个扇叶的朝向远离固定式太阳能电池板集热面一侧的尾端中部开有一个矩形豁口，矩形豁口的上、下两端的扇叶上均设置有一个带螺纹的通孔，两个带螺纹的通孔的位置正对且均与矩形豁口连通；偏转推杆表面也有若干带螺纹的通孔，偏转推杆横向安装在一排扇叶的矩形豁口位置，偏转推杆上的带螺纹的通孔与一排扇叶的上、下两端的带螺纹的通孔一一对齐，通过二号螺栓将两者固定连接，且偏转推杆上的带螺纹的通孔比扇叶的数量至少多一个，偏转推杆上多出的带螺纹的通孔预留在靠近除尘车车体的一侧；“工”型件两侧的上、下板上打有位置正对的带螺纹的孔，“工”型件的一端通过螺栓螺母与靠近除尘车车体一侧的偏转推杆相连，另一端通过螺栓螺母与挡板相连；挡板的另一端与步进电动推杆机的推杆末端端面正对设置；一号电磁铁的线圈安装在步进电动推杆机的推杆的末端端面上，一号电磁铁的衔铁和压力传感器安装在与步进电动推杆机的推杆的末端端面相对的挡板的侧面上；
升降台由两层构成，下层为底座，上层为顶部固定有一个铁片的弹簧架，弹簧架的底部固定在底座上，二号电磁铁的线圈固定在弹簧架内部的底座上，顶部的铁片和二号电磁铁的线圈构成二号电磁铁；步进电动推杆机固定在弹簧架上且对铁片无阻挡；当二号电磁铁未通电时，弹簧架只受顶部铁片和步进电动推杆机重力影响；当二号电磁铁通电时，上层的铁片向下移动并与二号电磁铁的线圈吸合，弹簧架压缩，步进电动推杆机的高度下降；
所述控制模块包括STM32单片机、压力传感器、A/D转换模块、电机驱动器、一号继电器、二号继电器、串口转Wi-Fi模块、电压转换模块，除尘车车体上的四个减速电机与STM32单片机的I/O口相连；压力传感器通过A/D转换模块与STM32单片机相连，步进电动推杆机通过电机驱动器与STM32单片机相连；一号电磁铁通过一号继电器与STM32单片机相连，二号电磁铁通过二号继电器与STM32单片机相连；串口转Wi-Fi模块与STM32单片机串口相连，电池通过电压转换模块与STM32单片机相连，为控制模块供电；STM32单片机通过串口转Wi-Fi模块与pc机通过Wi-Fi模式实现通信。
2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能发电装置的轨道式除尘装置，其特征在于，所述压力传感器型号为RP-C18.3-ST电阻式压敏传感器。
3.根据权利要求1所述的一种用于太阳能发电装置的轨道式除尘装置，其特征在于，所述A/D转换模块型号为ADC0809模块。
4.根据权利要求1所述的一种用于太阳能发电装置的轨道式除尘装置，其特征在于，所述串口转Wi-Fi模块型号为ATK-ESP8226串口转WiFi模块。
5.根据权利要求1所述的一种用于太阳能发电装置的轨道式除尘装置，其特征在于，所述减速电机型号为GM25-370直流减速电机。
6.根据权利要求1所述的一种用于太阳能发电装置的轨道式除尘装置，其特征在于，所述一号电磁铁型号为CS-P40/25，额定电压为12V。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |