CN201513821U - 全自动跟踪风力太阳能路灯 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种全自动跟踪风力太阳能路灯，主要由太阳能光伏发电系统和风力发电系统组成。太阳能光伏发电系统主要由太阳光自动跟踪控制电路，分别和太阳光自动跟踪控制电路连接的太阳能电池板、逆变电源、太阳能充电蓄电池组成；风力发电系统主要由风向自动跟踪控制电路，分别和风向自动跟踪控制电路连接的风力发电机、逆变电源、风力发电充电蓄电池组成。充电蓄电池通过逆变电源给用电设备供电。本实用新型的优点：把太阳能和风能结合起来组成互补的供电系统，提高了供电系统的稳定性，实现了环保、节能的目的。

Description

全自动跟踪风力太阳能路灯
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种路灯，具体是一种全自动跟踪风力太阳能路灯。
背景技术
[0002] 传统的路灯通常采用的是高压钠灯，高压钠灯整体上存在光效低的缺点，造成了 能源的巨大浪费。目前，LED路灯已经在一些大城市开始试用了，但是这种LED路灯只是提 高了电能到光能的转换效率，和传统路灯一样，仍然存在整体照明效率不高的问题。也有 一些城市使用太阳能LED路灯，它在白天利用太阳能给蓄电池进行充电，晚上利用电池驱 动LED照明，这种方式虽然不需要交流供电，但是它的缺点也很多，比如功率小，维护量大， 电池寿命短，可靠性差等缺点，单一使用太阳能供电会造成一些情况下无法使用太阳能LED 路灯。
[0003] 我国具有丰富的太阳能和风能资源，太阳能和风能已经应用于多个领域。但不管 是太阳能还是风能，其能量密度都非常低，独立的太阳能和风能发电都不能给路灯提供可 靠的电能。太阳能与风能在时间和地域上都有很强的互补性，白天光照强时风小，夜间光照 弱时，风能由于地表温差变化大而增强，这一特性可以使独立的太阳能和风能结合起来组 成风光互补的混合供电系统，提高供电系统的可靠性。
发明内容
[0004] 本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种全自动跟踪风力太阳能路灯，该 路灯使用独立的太阳能和风能结合起来组成风光互补的混合供电系统，提高了供电系统的 稳定性。
[0005] 为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案：一种全自动跟踪风力太阳能路灯，
包括向路灯供电的太阳能光伏发电系统和风力发电系统；所述的太阳能光伏发电系统包括
太阳光自动跟踪控制电路，与太阳光自动跟踪控制电路连接的太阳能电池板、逆变电源和
太阳能充电蓄电池，太阳能充电蓄电池通过逆变电源给用电设备供电；所述的风力发电系
统包括风向自动跟踪控制电路，分别和风向自动跟踪控制电路连接的风力发电机、逆变电
源、风力发电充电蓄电池，风力发电充电蓄电池通过逆变电源给用电设备供电。
[0006] 工作原理：利用光敏电阻在光照时阻值发生变化的原理，将四个完全相同的光敏
电阻分别放置在太阳能电池板的上下左右四个不同的位置，接收来自不同角度的入射光，
通过A/D转换电路送至单片机中，单片机的输出端口接步进电机驱动电路，从单片机出来
的信号，通过模糊的方法进行比较、处理，然后通过步进电机驱动电路自动控制步进电机的
动作，使得太阳能电池板始终最大面积接收太阳光。当风速传感器检测到风速超过一定数
值时，单片机发出信号控制步进电机进行风向自动跟踪，风力传感器通过A/D转换电路将
信号送至单片机检测当前风力发电机的输出电流值，并通过模糊的方法进行比较、处理，然
后通过输出端口接步进电机驱动电路自动控制步进电机的动作，使当前的电流值达到最
大，使得风机风叶与风向保持平行。
4[0007] 本实用新型的优点是：这种太阳能和风能结合起来组成的混合供电系统，通过太 阳光自动跟踪控制电路和风向自动跟踪控制电路提高供电系统的稳定性，实现了节能、环 保的目的。
附图说明
[0008] 图1本实用新型原理框图； [0009] 图2太阳光自动跟踪控制电路图； [0010] 图3风向自动跟踪控制电路图。
具体实施方式
[0011] 如图1所示，太阳能电池板由24V150W单晶硅太阳能电池板组成，可以提供最大 1SA的电流，将太阳能转换成电能。风力发电机采用150W垂直轴风力发电机，采用涡轮叶片 设计，可以大大提高风机的效率，启动风速只有2m/s，工作范围宽，可以在2m/s〜25m/s风 速范围内正常工作。逆变电源能将蓄电池的直流电逆变为标准的50Hz正弦波220V交流电， 为用电设备提供电能。逆变电源带欠压、过压以及短路保护的功能。由于太阳能电池板和 风力发电机必须通过蓄电池储能才能稳定供电，因此系统采用两组蓄电池作为储能单元。 [0012] 太阳能光伏发电系统包括太阳光自动跟踪控制电路，分别和太阳光自动跟踪控制 电路连接的太阳能电池板、逆变电源、太阳能充电蓄电池，太阳能充电蓄电池通过逆变电源 给用电设备供电。
[0013] 风力发电系统包括风向自动跟踪控制电路，分别和风向自动跟踪控制电路连接的 风力发电机、逆变电源、风力发电充电蓄电池，风力发电充电蓄电池通过逆变电源给用电设 备供电。
[0014] 如图2所示，光敏电阻采用四个相同的光敏电阻，A/D转换电路采用ADC0809芯片 和双上升沿D触发器74LS74,单片机采用AT89S51单片机，步进电机驱动电路采用六同相缓 冲/变换器CD4050和步进电机驱动芯片FT5754，定时电路采用串行实时时钟芯片DS1302。 四个相同的光敏电阻分别和ADC0809芯片的26、27、28、1引脚连接，ADC0809芯片的21 、20、 19、18、8、15、14、17引脚分别和AT89S51单片机对应的1〜8引脚连接，ADC0809芯片的25、 24、23、22、9、6、7引脚分别和AT89S51单片机对应的21〜26、 17引脚连接，ADC0809芯片的 10引脚连接74LS74的5引脚，74LS74的3引脚连接AT89S51单片机的30引脚，74LS74的 2、6引脚连接，AT89S51单片机的39和35引脚连接CD4050的3引脚，AT89S51单片机的38 和34引脚连接CD4050的5引脚，AT89S51单片机的37和33引脚连接CD4050的7引脚， AT89S51单片机的36和32引脚连接CD4050的9引脚，AT89S51单片机的10、 11、 12引脚分 别和DS1302芯片对应的7、6、5引脚连接，CD4050的2、4、6、 10引脚分别对应连接FT5754的 1、5、8、12引脚，FT5754的2、4、9、11引脚连接步进电机，ADC0809芯片的16引脚、AT89S51单 片机的31引脚、CD4050的8引展卩禾口 FT5754的6引脚接地，ADC0809芯片的12引脚、74LS74 的1、4引脚、FT5754的3引脚和5V直流电源连接，CD4050的2、4、6、10引脚分别通过上拉 电阻和5V直流电源连接。
[0015] 利用光敏电阻在光照时阻值发生变化的原理，将四个完全相同的光敏电阻分别放 置在太阳能电池板的上下左右四个不同的位置，接收来自不同角度的入射光，通过A/D转换电路送至单片机AT89S51中，从单片机AT89S51出来的信号，通过模糊的方法进行比较、 处理，然后通过输出端口接步进电机驱动电路自动控制电机的动作，使得太阳能电池板始 终垂直于太阳光。
[0016] 如图3所示，风速传感器采用两个相同的风速传感器，A/D转换电路采用ADC0809 芯片和双上升沿D触发器74LS74，单片机采用AT89S51单片机，步进电机驱动电路采用六 同相缓冲/变换器CD4050和步进电机驱动芯片FT5754，定时电路采用串行实时时钟芯片 DS1302。两个相同的风速传感器分别和ADC0809芯片的26、27引脚连接，ADC0809芯片的 21、20、19、18、8、15、14、17引脚分别和AT89S51单片机对应的1〜8引脚连接，ADC0809芯 片的25、24、23、22、9、6、7引脚分别和AT89S51单片机对应的21〜26、17引脚连接，ADC0809 芯片的10引脚连接74LS74的5引脚，74LS74的3引脚连接AT89S51单片机的30引脚， 74LS74的2、6引脚连接，AT89S51单片机的39和35引脚连接CD4050的3引脚，AT89S51 单片机的38和34引脚连接CD4050的5引脚，AT89S51单片机的37和33引脚连接CD4050 的7引脚，AT89S51单片机的36和32引脚连接CD4050的9引脚，AT89S51单片机的10、 11、 12引脚分别和DS1302芯片对应的7、6、5引脚连接，CD4050的2、4、6、10引脚分别对应 连接FT5754的1、5、8、12引脚，FT5754的2、4、9、11引脚连接步进电机，ADC0809芯片的16 引脚、AT89S51单片机的31引脚、CD4050的8引展卩禾口 FT5754的6引脚接地，ADC0809芯片 的12引脚、74LS74的1、4引脚、FT5754的3引展卩禾口 5V直流电源连接，CD4050的2、4、6、10 引脚分别通过上拉电阻和5V直流电源连接。
[0017] 当风速传感器检测到风速超过一定数值时，单片机发出信号控制步进电机进行风 向自动跟踪，风力传感器通过A/D转换电路将信号送至单片机检测当前风力发电机的输出 电流值，并通过模糊的方法进行比较、处理，然后通过输出端口接步进电机驱动电路自动控 制步进电机的动作，使当前的电流值达到最大，使得风机风叶与风向保持平行。
6

Claims (7)

  1. 一种全自动跟踪风力太阳能路灯，其特征是：包括向路灯供电的太阳能光伏发电系统和风力发电系统；所述的太阳能光伏发电系统包括太阳光自动跟踪控制电路，与太阳光自动跟踪控制电路连接的太阳能电池板、逆变电源和太阳能充电蓄电池，太阳能充电蓄电池通过逆变电源给用电设备供电；所述的风力发电系统包括风向自动跟踪控制电路，与风向自动跟踪控制电路连接的风力发电机、逆变电源和风力发电充电蓄电池，风力发电充电蓄电池通过逆变电源给用电设备供电。
  2. 2. 根据权利要求1所述的全自动跟踪风力太阳能路灯，其特征是：所述的太阳光自动跟踪控制电路主要由光敏电阻、A/D转换电路、单片机、步进电机驱动电路、定时电路组成；光敏电阻连接A/D转换电路，A/D转换电路、步进电机驱动电路和定时电路分别连接单片机。
  3. 3. 根据权利要求1所述的全自动跟踪风力太阳能路灯，其特征是：所述的风向自动跟踪控制电路主要由风速传感器、A/D转换电路、单片机、步进电机驱动电路、定时电路组成，风速传感器连接A/D转换电路，A/D转换电路、步进电机驱动电路和定时电路分别连接单片机。
  4. 4. 根据权利要求2所述的全自动跟踪风力太阳能路灯，其特征是：所述的太阳光自动跟踪控制电路中的光敏电阻采用四个相同的光敏电阻，A/D转换电路采用ADC0809芯片和双上升沿D触发器74LS74,单片机采用AT89S51单片机，步进电机驱动电路采用六同相缓冲/变换器CD4050和步进电机驱动芯片FT5754，定时电路采用串行实时时钟芯片DS1302 ;四个相同的光敏电阻分别和ADC0809芯片的26、27、28、1引脚连接，ADC0809芯片的21 、20、（19、18、8、15、14、17引脚分别和AT89S51单片机对应的1〜8引脚连接，ADC0809芯片的25、（24、23、22、9、6、7引脚分别和AT89S51单片机对应的21〜26、 17引脚连接，ADC0809芯片的10引脚连接74LS74的5引脚，74LS74的3引脚连接AT89S51单片机的30引脚，74LS74的（2、6引脚连接，AT89S51单片机的39和35引脚连接CD4050的3引脚，AT89S51单片机的38和34引脚连接CD4050的5引脚，AT89S51单片机的37和33引脚连接CD4050的7引脚，AT89S51单片机的36和32引脚连接CD4050的9引脚，AT89S51单片机的10、 11、 12引脚分别和DS1302芯片对应的7、6、5引脚连接，CD4050的2、4、6、 10引脚分别对应连接FT5754的（1、5、8、12引脚，FT5754的2、4、9、11引脚连接步进电机。
  5. 5. 根据权利要求3所述的全自动跟踪风力太阳能路灯，其特征是：所述的风向自动跟踪控制电路中的风速传感器采用两个相同的风速传感器，A/D转换电路采用ADC0809芯片和双上升沿D触发器74LS74,单片机采用AT89S51单片机，步进电机驱动电路采用六同相缓冲/变换器CD4050和步进电机驱动芯片FT5754，定时电路采用串行实时时钟芯片DS1302 ;两个相同的风速传感器分别和ADC0809芯片的26、27引脚连接，ADC0809芯片的21、20、19、（18、8、15、14、17引脚分别和AT89S51单片机对应的1〜8引脚连接，ADC0809芯片的25、24、（23、22、9、6、7引脚分别和AT89S51单片机对应的21〜26、 17引脚连接，ADC0809芯片的10引脚连接74LS74的5引脚，74LS74的3引脚连接AT89S51单片机的30引脚，74LS74的2、（6引脚连接，AT89S51单片机的39和35引脚连接CD4050的3引脚，AT89S51单片机的38和34引脚连接CD4050的5引脚，AT89S51单片机的37和33引脚连接CD4050的7引脚，AT89S51单片机的36和32引脚连接CD4050的9引脚，AT89S51单片机的10、 11、 12引脚分别和DS1302芯片对应的7、6、5引脚连接，CD4050的2、4、6、10引脚分别对应连接FT5754的’1、5、8、12引脚，FT5754的2、4、9、11引脚连接步进电机。
  6. 6. 根据权利要求1所述的全自动跟踪风力太阳能路灯，其特征是：所述的太阳能电池 板采用24V150W单晶硅太阳能电池板。
  7. 7. 根据权利要求1所述的全自动跟踪风力太阳能路灯，其特征是：所述的风力发电机 采用涡轮叶片设计的150W垂直轴风力发电机。
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CN104481817A (zh) * 2014-11-20 2015-04-01 西宁意格知识产权咨询服务有限公司 一种风能太阳能转换装置
CN104848159A (zh) * 2015-06-05 2015-08-19 成都蒲江珂贤科技有限公司 多能源环保节能路灯

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