CN203773363U - 太阳能路灯的电池板跟踪系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种太阳能路灯的电池板跟踪系统，包括控制箱、安装在控制箱上的太阳能电池板及与太阳能电池板连接的蓄电池，所述控制箱两侧设置电池板支撑装置，所述控制箱内侧设置有驱动电池板支撑装置摆动的动力装置；所述太阳能电池板的一侧安装有控制板，控制板上太阳定位装置。本实用新型可实时检测太阳的位置，从而控制太阳能电池板的位置，使太阳能电池板始终与太阳光垂直，太阳能电池板可精确的跟踪太阳，可使太阳能电池板接收效率大大提高，进而提高了太阳能装置的太阳能利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能路灯装置，具体涉及一种太阳能路灯的电池板跟踪系统。
背景技术
现在的路灯多是采用电网供电，少数是采用太阳能供电。采用太阳能供电的也都是采用电池板固定的方式。随着世界经济的发展，能源需求日益剧增，传统的化石能源存储有限，而且现在环境污染越来越严重，开发绿色新能源成为了当务之急。太阳能在新能源中占有重要地位，储量大，无污染，在未来的能源利用中一定会占有重要地位。固定式太阳能电池板对太阳能的利用率低，这是传统太阳能发电的致命的缺点。
实用新型内容
本实用新型针对上述固定式太阳能电池板对太阳能的利用率低的问题，提供一种太阳能路灯的电池板跟踪系统，其可跟踪太阳，使得太阳能电池板始终垂直于太阳光的方向,达到最大效率利用利用太阳能的目的。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
一种太阳能路灯的电池板跟踪系统，包括控制箱、安装在控制箱上的太阳能电池板及与太阳能电池板连接的蓄电池，所述控制箱两侧设置有支撑座，支撑座上铰链有一摆杆，所述太阳能电池板安装在摆杆顶端，所述控制箱内侧安装有蜗轮蜗杆电机，蜗轮蜗杆电机输出轴上安装有第一齿轮，蜗轮蜗杆电机输出轴外端设置有接触开关探头，控制箱底板上安装有与接触开关探头相对应的接触开关，所述控制箱上设置有转轴，转轴上设置有与第一齿轮相啮合的第二齿轮，转轴两端均设置有曲轴，曲轴上套有一转动轴，转动轴外端固定有直线轴承，直线轴承套在摆杆上；所述太阳能电池板的一侧安装有控制板，控制板上安装有四个光敏电阻、蓝牙模块和单片机，其中两个光敏电阻安装在控制板的东西两端，另外两个光敏电阻安装在控制板的南北两端，四个光敏电阻上方设置有遮光板，遮光板的四个边缘分别位于四个光敏电阻的轴线上，所述接触开关、蓝牙模块、四个光敏电阻均与单片机连接，单片机与蜗轮蜗杆电机的控制开关连接，所述蓄电池与蜗轮蜗杆电机的控制开关及单片机连接。
所述太阳能电池板底面上安装有固定板，固定板上设置有弧形滑槽，摆杆顶端设置有螺栓，螺栓安装在弧形滑槽上。
所述曲轴与转动轴之间套有铜套。
所述蜗轮蜗杆电机的控制开关为电磁继电器开关。
所述单片机与蜗轮蜗杆电机的控制开关之间设置有三极管。
所述蓄电池与单片机之间设置有稳压器。
所述支撑座上设置有两平行的连接板，两连接板上设置有销孔，销孔内安装有销，摆杆底端设置有与销相对应的孔，摆杆通过孔和销铰连在两连接板上。
本实用新型在控制箱两侧设置有支撑座，支撑座上铰链有一摆杆，太阳能电池板安装在摆杆顶端，蜗轮蜗杆电机通过第一齿轮、第二齿轮、转轴、曲轴、转动轴和直线轴承带动摆杆可沿东西方向来回转动；太阳能电池板的一侧安装有控制板，控制板上安装有四个光敏电阻、蓝牙模块和单片机，其中两个光敏电阻安装在控制板的东西两端用于检测太阳东西方向的位置，东西方向的两光敏电阻将信号传给单片机，单片机控制蜗轮蜗杆电机旋转沿东西方向旋转，直到太阳光与东西方向的两光敏电阻垂直；另外两个光敏电阻安装在控制板的南北两端，用于检测太阳南北方向的位置，南北方向的两光敏电阻将检测的信息传给单片机，单片机再通过蓝牙模块传给手机蓝牙，然后工作人员根据接收到的信息可以手动操作调整太阳能电池板南北方向的位置，因在南北方向上，太阳每天的高度角变化很少，所以可以根据需要每季度或每半年调整一次。本实用新型可实时检测太阳的位置，从而控制太阳能电池板的位置，使太阳能电池板始终与太阳光垂直，太阳能电池板可精确的跟踪太阳，可使太阳能电池板接收效率大大提高，进而提高了太阳能装置的太阳能利用率。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型控制箱内部结构示意图。
图3为本实用新型工作原理示意图。
图4为本实用新型控制原理示意图。
图5为本实用新型遮光板结构示意图。
图6为图5的A向视图。
图7为本实用新型蓄电池连接电路示意图。
图8为本实用新型单片机连接电路示意图。
图9为本实用新型位置反馈连接电路示意图。
图10为本实用新型光电检测连接电路示意图。
图11为本实用新型掉电检测连接电路示意图。
图12为本实用新型电机驱动正反转连接电路示意图。
附图标识：1-控制箱，2-太阳能电池板，3-控制板，4-支撑座，5-摆杆，6-蜗轮蜗杆电机，7-第一齿轮，8-接触开关探头，9-接触开关，10-转轴，11-第二齿轮，12-转动轴，13-直线轴承，14-第一光敏电阻，15-蓝牙模块，16-单片机，17-固定板，18-弧形滑槽，19-螺栓，20-销，21-曲轴，22-抱箍,23-连接板，24-遮光板，25-第二光敏电阻，26-第三光敏电阻，27-第四光敏电阻。
具体实施方式
实施例1
下面结合幅图，对本实用新型作进一步说明。
如图1-图12所示，一种太阳能路灯的电池板跟踪系统，包括控制箱1、安装在控制箱1上的太阳能电池板2及与太阳能电池板2连接的蓄电池，本实用新型的控制箱1上安装于箱盖，箱盖避免雨水进入控制箱1内，对控制箱1内的设备起到了很好的保护作用，蓄电池可以安装在灯杆底端；所述控制箱1两侧设置有支撑座4，支撑座4上铰链有一摆杆5，所述太阳能电池板2安装在摆杆5顶端，所述控制箱1内侧安装有蜗轮蜗杆电机6，涡轮蜗杆电机具有自锁功能，不用时能够自锁，安全可靠；蜗轮蜗杆电机6输出轴上安装有第一齿轮7，蜗轮蜗杆电机6输出轴外端设置有接触开关探头8，控制箱1底板上安装有与接触开关探头8相对应的接触开关9，所述控制箱1上设置有转轴10，转轴10通过轴承安装在控制箱1上，转轴10上设置有与第一齿轮7相啮合的第二齿轮11，转轴10两端均设置有曲轴21，曲轴21上套有一转动轴12，转动轴12外端固定有直线轴承13，直线轴承13套在摆杆5上；所述太阳能电池板2的一侧安装有控制板3，控制板3上安装有四个光敏电阻、蓝牙模块15和单片机16，其中两个光敏电阻安装在控制板的东西两端，分别记为第一电阻14和第二电阻25，另外两个光敏电阻分别安装在控制板的南北两端，分别记为第三电阻26和第四电阻27，四个光敏电阻上方设置有遮光板24，遮光板24的四个边缘分别位于四个光敏电阻的轴线上，即遮光板24分别盖住四个光敏电阻14的一半；所述接触开关9、蓝牙模块15、四个光敏电阻均与单片机16连接，单片机16与蜗轮蜗杆电机的控制开关连接，所述蓄电池与蜗轮蜗杆电机的控制开关及单片机16连接，当太阳光线与东西方向的第一电阻14和第二电阻25不垂直时，即太阳位于第一电阻14和第二电阻25的东边或西边，由于遮光板24的作用，其中一个光敏电阻接受的太阳光比较多，另一光敏电阻接受的太阳光比较少，两光敏电阻接受的太阳光强度不一样就会产生电压差，第一电阻14和第二电阻25将信号传给单片机，单片机处理信号然后控制涡轮蜗杆电机沿东西方向转动，使得第一电阻14和第二电阻25接受太阳光一致，此时太阳光与第一电阻14和第二电阻25垂直，从而使得太阳能电池板2在东西方向上与太阳光垂直；同理，第三电阻26和第四电阻27也会产生电压差，通过A/D转换后，单片机可以将数值通过蓝牙模块传送给手机客户端，工作人员可以根据自己的需要，手动调整适当南北方向的位置。
本实用新型在太阳能电池板2底面上安装有固定板17，固定板17上设置有弧形滑槽18，摆杆5顶端设置有螺栓19，螺栓19安装在弧形滑槽18上，太阳能电池板2通过弧形滑槽18和螺栓19安装在摆杆5顶端，可以手动调整螺栓19在弧形滑槽18内的位置来调整太阳能电池板2南北方向的角度。
本实用新型在所述曲轴21与转动轴12之间套有铜套，减少曲轴21与转动轴12之间的摩擦力。
本实用新型的蜗轮蜗杆电机6的控制开关为电磁继电器开关，便于控制电磁继电器开关，使用安全。
本实用新型在单片机16与蜗轮蜗杆电机6的控制开关之间设置有三极管，因为驱动电磁继电器开关需要很大的驱动能力，所以在单片机16与蜗轮蜗杆电机6的控制开关之间加设一个三极管来增加驱动能力，更容易启动蜗轮蜗杆电机6的控制开关。
本实用新型在蓄电池与单片机16之间设置有稳压器，蓄电池在工作过程中有时电压不稳定，容易对单片机造成损坏，因此加设一个稳压器来保护单片机。
本实用新型在支撑座4上设置有两平行的连接板23，两连接板23上设置有销孔，销孔内安装有销20，摆杆5底端设置有与销20相对应的孔，摆杆5通过孔和销20铰连在两连接板23上，摆杆5可以绕销20转动。
本装置安装在灯杆上时，可以利用抱箍22安装在灯杆上，采用抱箍式安装简单可靠，成本低。
本实用新型具体使用时，将控制箱1沿着南北方向安装在灯杆上，使得摆杆5可以绕销20沿东西方向转动，第一电阻14和第二电阻25分别安装在控制板的东西两端，第三电阻26和第四电阻分别安装在控制板的南北两端。安装好后首先通过手机蓝牙控制蓝牙模块，蓝牙模块将指令传给单片机，单片机控制蜗轮蜗杆电机6调整太阳能电池板2到零位置，即太阳能电池板2与水平面平行，此时接触开关探头8竖直向下，接触开关探头8与接触开关9的距离最近。白天有太阳时，第一电阻14和第二电阻25接受太阳光线，当太阳光线与第一电阻14和第二电阻25的夹角不一样时，由于遮光板的作用，第一电阻14和第二电阻25接受的太阳光不一样就会产生电压差，然后第一电阻14和第二电阻25将采集到的信号传给单片机，单片机经过数据处理控制蜗轮蜗杆电机6的控制开关，控制蜗轮蜗杆电机6正传或反转，进而使得摆杆5向东转或向西转，直到第一电阻14和第二电阻25接受的太阳光一致，此时太阳光线与第一电阻14和第二电阻25垂直，即太阳能电池板2与太阳光线东西方向垂直，太阳能电池板2接受太阳光的效率比较大；同理，第三电阻26和第四电阻27也会产生电压差，通过A/D转换后，单片机可以将数值通过蓝牙模块传送给手机客户端，工作人员可以根据自己的需要，手动调整适当南北方向的位置。
太阳能电池板2将太阳能转化为电能储存在蓄电池内，蓄电池将电能在输入给路灯，同时蓄电池为单片机、蜗轮蜗杆电机提供电能。当太阳西落后，光敏电阻检测不到太阳光线，然后单片机控制蜗轮蜗杆电机6反转，当接触开关探头8与接触开关9的距离最近时，蜗轮蜗杆电机6停止，此时太阳能电池板2与水平面平行，当第二天太阳从东方升起时，第一电阻14和第二电阻25检测到太阳光线，然后，第一电阻14和第二电阻25将检测到的信号传给单片机，单片机控制蜗轮蜗杆电机转动，驱动摆杆5向东转带动太阳能电池板2向东转，当太阳光线与两光敏电阻垂直时，单片机控制蜗轮蜗杆电机停止转动，此时太阳光线与太阳能电池板2垂直，第一电阻14和第二电阻25实时监测太阳的东西方向的位置，并将信号传给单片机，单片机控制制蜗轮蜗杆电机转动使得太阳能电池板2随着太阳运动，南北方向的位置可以手动调节，从而使得太阳光利用率最大。
当暴风雨天气时，光敏电阻监测不到太阳光，然后光敏电阻将信号传给单片机，单片机控制太阳能电池板2与水平面平行,使得太阳能电池板2受到的风力最小，减少风力对太阳能电池板2的伤害。
实施例2
实验验证
实验目的：比较在相同的条件下，单轴跟踪和最佳角度固定安装发电量的差别。
实验步骤：
步骤一、调整好整个机构，并接好电路，将控制系统与机械机构相结合，反复调试，直到能稳定长时间正常工作。通过3W的灯泡，将蓄电池里的电量慢慢放完；
步骤二、早上八点，将太阳能跟踪装置搬至楼顶，调整位置，使该机构达到最佳角度，给该机构的电机断电，使该机构不跟踪太阳；
步骤三、晚上六点，将该机构搬回实验室，用两个3W的灯泡进行放电，每隔半个小时，查看灯泡放电的状态，直到放电结束，记录一共放电所用的时间，并计算出该天，这种最佳角度固定安装的发电量；
步骤四、在同样的天气下，早上八点，将太阳能跟踪装置搬至楼顶，给控制板上的各个部件和电机通电，使其自动检测太阳光线，跟踪太阳，给蓄电池充电。每隔半个小时，查看跟踪状态，防止蓄电池电量充满；
步骤五、晚上六点，将该机构搬回实验室，用两个3W的灯泡进行放电，每隔半个小时，查看灯泡放电的状态，直到放电结束，记录一共放电所用的时间，并计算出该天这种单轴跟踪安装的发电量。
实验数据如表：
最佳角度固定安装和单轴跟踪安装发电量比较
| 方案 | 放电时间 | 发电量 |
| 最佳角度固定安装 | 13.5h | 81J |
| 单轴跟踪安装 | 16.5h | 99J |
由实验可知，本单轴跟踪机构跟踪发电时比最佳角度提高的发电效率是22.2%。本实用新型较高水平提高了太阳能的利用率，本装置可以稳定可靠的工作，可以有效解决现在太阳能利用率低的问题。本装置机构结构简单，运行可靠，本实用新型基于钣金加工，成本低，可以广泛应用到现在各城市的路灯上。
Claims (7)
1. 一种太阳能路灯的电池板跟踪系统，包括控制箱（1）、安装在控制箱（1）上的太阳能电池板（2）及与太阳能电池板（2）连接的蓄电池，其特征在于：所述控制箱（1）两侧设置有支撑座（4），支撑座（4）上铰链有一摆杆（5），所述太阳能电池板（2）安装在摆杆（5）顶端，所述控制箱（1）内侧安装有蜗轮蜗杆电机（6），蜗轮蜗杆电机（6）输出轴上安装有第一齿轮（7），蜗轮蜗杆电机（6）输出轴外端设置有接触开关探头（8），控制箱（1）底板上安装有与接触开关探头（8）相对应的接触开关（9），所述控制箱（1）上设置有转轴（10），转轴（10）上设置有与第一齿轮（7）相啮合的第二齿轮（11），转轴（10）两端均设置有曲轴（21），曲轴（21）上套有一转动轴（12），转动轴（12）外端固定有直线轴承（13），直线轴承（13）套在摆杆（5）上；所述太阳能电池板（2）的一侧安装有控制板（3），控制板（3）上安装有四个光敏电阻、蓝牙模块（15）和单片机（16），其中两个光敏电阻安装在控制板的东西两端，另外两个光敏电阻安装在控制板的南北两端，四个光敏电阻上方设置有遮光板（24），遮光板（24）的四个边缘分别位于四个光敏电阻的轴线上，所述接触开关（9）、蓝牙模块（15）、四个光敏电阻均与单片机（16）连接，单片机（16）与蜗轮蜗杆电机的控制开关连接，所述蓄电池与蜗轮蜗杆电机的控制开关及单片机（16）连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能路灯的电池板跟踪系统，其特征在于：所述太阳能电池板（2）底面上安装有固定板（17），固定板（17）上设置有弧形滑槽（18），摆杆（5）顶端设置有螺栓（19），螺栓（19）安装在弧形滑槽（18）上。
3.根据权利要求1所述的太阳能路灯的电池板跟踪系统，其特征在于：所述曲轴（21）与转动轴（12）之间套有铜套。
4. 根据权利要求1所述的太阳能路灯的电池板跟踪系统，其特征在于：所述蜗轮蜗杆电机（6）的控制开关为电磁继电器开关。
5.根据权利要求1所述的太阳能路灯的电池板跟踪系统，其特征在于：所述单片机（16）与蜗轮蜗杆电机（6）的控制开关之间设置有三极管。
6.根据权利要求1所述的太阳能路灯的电池板跟踪系统，其特征在于：所述蓄电池与单片机（16）之间设置有稳压器。
7.根据权利要求1所述的太阳能路灯的电池板跟踪系统，其特征在于：所述支撑座上设置有两平行的连接板（23），两连接板（23）上设置有销孔，销孔内安装有销（20），摆杆（5）底端设置有与销（20）相对应的孔，摆杆（5）通过孔和销（20）铰连在两连接板（23）上。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201320773256.7U CN203773363U (zh) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | 太阳能路灯的电池板跟踪系统 |
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| CN (1) | CN203773363U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104579136A (zh) * | 2015-01-04 | 2015-04-29 | 新疆水利水电科学研究院 | 能够自动放平和直立的太阳能板支撑装置 |
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2013
- 2013-12-02 CN CN201320773256.7U patent/CN203773363U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN104579136A (zh) * | 2015-01-04 | 2015-04-29 | 新疆水利水电科学研究院 | 能够自动放平和直立的太阳能板支撑装置 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Owner name: ZHENGZHOU UNIVERSITY Free format text: FORMER OWNER: LIU RIPING Effective date: 20150204 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |