本發(fā)明涉及新能源應(yīng)用領(lǐng)域,特別是涉及一種自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈。
背景技術(shù):
太陽(yáng)能作為一種清潔能源,充分利用太陽(yáng)能一直是人類的探索方向。眾所周知,陽(yáng)光垂直射入光伏板的時(shí)候,相比傾斜射入光伏板,光伏板能獲得更高的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換率,即獲得更高的太陽(yáng)能使用率。太陽(yáng)能跟蹤器是保持太陽(yáng)能光伏板隨時(shí)正對(duì)太陽(yáng),讓太陽(yáng)光的光線隨時(shí)垂直照射太陽(yáng)能電池板的動(dòng)力裝置,采用太陽(yáng)能跟蹤器能顯著提高太陽(yáng)能光伏組件的發(fā)電效率。目前市場(chǎng)上已經(jīng)存在很多大、中型太陽(yáng)能跟蹤器產(chǎn)品,普遍存在體型龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、待機(jī)功耗高以及精確率低等不足之處。
太陽(yáng)能路燈通常置于室外使用,室外氣候環(huán)境復(fù)雜多變,因此,太陽(yáng)能路燈需要經(jīng)受刮風(fēng)下雨等天氣的嚴(yán)酷考驗(yàn)。特別是光伏板,其是太陽(yáng)能路燈的核心部件,光伏板一旦受到損壞,整個(gè)太陽(yáng)能路燈基本報(bào)廢。因此,各個(gè)生產(chǎn)廠商都在努力提高光伏板本身的質(zhì)量,例如使用更好材料來(lái)防止雨水的侵襲,例如對(duì)光伏板進(jìn)行加固來(lái)防止大風(fēng)的侵襲,這樣的研發(fā)方向會(huì)極大提高太陽(yáng)能路燈的生產(chǎn)成本,使得太陽(yáng)能路燈的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處,提供一種結(jié)構(gòu)合理的自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
一種自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈,包括:桿體、光源、充放電管理控制板、儲(chǔ)能裝置、光伏板、支撐桿、固定座、水平太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置及垂直太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置;
所述光源設(shè)于所述桿體上,所述水平太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置安裝于所述桿體上, 所述固定座固定于所述水平太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置上,所述支撐桿固定于所述固定座上;
所述光伏板與所述儲(chǔ)能裝置電連接,所述儲(chǔ)能裝置通過(guò)所述充放電管理控制板與所述光源電連接,所述儲(chǔ)能裝置與所述水平太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置及所述垂直太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置電連接;
所述光伏板上設(shè)有第一連接桿及第二連接桿,所述第一連接桿通過(guò)第一連接臂與所述支撐桿一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接,所述第二連接桿通過(guò)第二連接臂與所述垂直太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)連接,所述垂直太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置安裝于所述支撐桿的另一端;
所述水平太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置包括:上蓋、下蓋、PCB板、電機(jī)、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)齒輪組、蝸桿、蝸輪及輸出軸,所述電機(jī)與所述PCB板電連接,所述電機(jī)通過(guò)所述傳動(dòng)軸與所述傳動(dòng)齒輪組驅(qū)動(dòng)連接,所述蝸桿的兩端分別轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于所述上蓋和所述下蓋上,所述傳動(dòng)齒輪組與所述蝸桿驅(qū)動(dòng)連接,所述蝸桿與所述蝸輪嚙合,所述輸出軸套接于所述蝸輪上;
所述垂直太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)與所述水平太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)相同。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述水平太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述光伏板沿水平方向的旋轉(zhuǎn)角度為360°。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述垂直太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述光伏板沿豎直方向的旋轉(zhuǎn)角度為160°。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述光源為L(zhǎng)ED燈。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述儲(chǔ)能裝置為蓄電池。
在其中一個(gè)實(shí)施例中,所述電機(jī)為伺服電機(jī)。
綜上所述,上述技術(shù)方案根據(jù)不同地理位置不同時(shí)刻太陽(yáng)相對(duì)于地球的位置計(jì)算出光線入射角度,并根據(jù)入射角度信息直接利用旋轉(zhuǎn)馬達(dá)調(diào)整太陽(yáng)能光伏板,達(dá)到了精準(zhǔn)率高的發(fā)明目的。并且,當(dāng)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)不工作時(shí),MCU主控芯片通過(guò)馬達(dá)供電控制電路切斷馬達(dá)供電,并且自身進(jìn)入睡眠狀態(tài),然后通過(guò)定時(shí)喚醒自身設(shè)定進(jìn)入工作狀態(tài),實(shí)現(xiàn)本發(fā)明待機(jī)功耗低的目的。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、本發(fā)明專利的自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),成本低。
2、本發(fā)明專利的自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈采用雙馬達(dá)控制,且水平旋轉(zhuǎn)馬達(dá)可控制光伏板旋轉(zhuǎn)360°,垂直旋轉(zhuǎn)馬達(dá)可控制光伏板旋轉(zhuǎn)160°;控制器根據(jù)地理位置和實(shí)際時(shí)間太陽(yáng)的方位控制光伏板,實(shí)現(xiàn)控制精度高,太陽(yáng)能使用率高。
3、本發(fā)明專利MCU主控芯片未控制馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通過(guò)馬達(dá)供電電路切斷馬達(dá)供電,自身進(jìn)入睡眠。然后通過(guò)定時(shí)喚醒自身,達(dá)到低功耗。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈的結(jié)構(gòu)圖;
圖2為圖1所示的自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈的水平太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置的分解圖;
圖3為圖2所示的水平太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置的局部分解圖;
圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈的刮風(fēng)下雨感應(yīng)器的結(jié)構(gòu)圖;
圖5為MCU主控芯片的電路圖;
圖6為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)IC的電路圖;
圖7為實(shí)時(shí)時(shí)鐘的電路圖;
圖8為電源供電的電路圖;
圖9為顯示與按鍵的電路圖;
圖10為馬達(dá)供電控制的電路圖;
圖11為馬達(dá)硬件控制的電路圖;
圖12為PC串口的線路圖。
具體實(shí)施方式
為了便于理解本發(fā)明,下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施方式。但是,本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn),并不限于本文所描述的實(shí)施方式。相反地,提供這些實(shí)施方式的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容理解的更加透徹全面。
需要說(shuō)明的是,當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件,它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件,它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說(shuō)明的目的,并不表示是唯一的實(shí)施方式。
除非另有定義,本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施方式的目的,不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
如圖1、圖2及圖3所示,一種自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈10,包括:桿體100、光源200、充放電管理控制板300、儲(chǔ)能裝置400、光伏板500、支撐桿600、固定座700、水平太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置800及垂直太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置900。
光源200設(shè)于桿體100上,水平太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置800安裝于桿體100上,固定座700固定于水平太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置800上,支撐桿600固定于固定座700上。
光伏板500與儲(chǔ)能裝置400電連接,儲(chǔ)能裝置400通過(guò)充放電管理控制板300與光源200電連接,儲(chǔ)能裝置400與水平太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置800及垂直太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置900電連接。
光伏板500上設(shè)有第一連接桿510及第二連接桿520,第一連接桿510通過(guò)第一連接臂512與支撐桿600一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接,第二連接桿520通過(guò)第二連接臂522與垂直太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置900轉(zhuǎn)動(dòng)連接,垂直太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置900安裝于支撐桿600的另一端。
水平太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置800包括:上蓋810、下蓋820、PCB板830、電機(jī)840、傳動(dòng)軸850、傳動(dòng)齒輪組860、蝸桿870、蝸輪880及輸出軸890。電機(jī)840與PCB板830電連接,電機(jī)840通過(guò)傳動(dòng)軸850與傳動(dòng)齒輪組860驅(qū)動(dòng)連接,蝸桿870的兩端分別轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于上蓋810和下蓋820上,傳動(dòng)齒輪組860與蝸桿870驅(qū)動(dòng)連接,蝸桿870與蝸輪880嚙合,輸出軸890套接于蝸輪880上,輸出軸890的一端與固定座700連接
垂直太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置900的結(jié)構(gòu)與水平太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置800的結(jié)構(gòu)相同,垂直太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置900的輸出軸與第二連接臂522連接。
在本實(shí)施例中,水平太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置800驅(qū)動(dòng)光伏板500沿水平方向的旋轉(zhuǎn)角度為360°,垂直太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)裝置900驅(qū)動(dòng)光伏板500沿豎直方向的旋轉(zhuǎn)角度為160°。
在本實(shí)施例中,光源200優(yōu)先采用LED燈,LED燈具有較好的節(jié)能效果。
在本實(shí)施例中,儲(chǔ)能裝置400為蓄電池。
在本實(shí)施例中,電機(jī)840為伺服電機(jī),伺服電機(jī)能達(dá)到精準(zhǔn)的控制效果。
如圖4所示,為了提高自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈10的結(jié)構(gòu)合理性,例如,所述自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈10還包括刮風(fēng)下雨感應(yīng)器20,所述刮風(fēng)下雨感應(yīng)器20包括:雨水收集箱21、電路通斷器22及浮力球80,所述電路通斷器22設(shè)于所述雨水收集箱21的頂端,所述電路通斷器22包括:輸入端23、輸出端24、感應(yīng)彈簧25、擺動(dòng)片26、第一滑塊27,所述擺動(dòng)片26的一端轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于所述輸入端23上,所述擺動(dòng)片26的另一端與所述輸出端24連接或斷開(kāi),所述感應(yīng)彈簧25一端與所述輸入端23連接,所述感應(yīng)彈簧25的另一端與所述擺動(dòng)片26連接,所述第一滑塊27的一端與所述感應(yīng)彈簧25抵接,所述浮力球80通過(guò)擺桿28安裝于雨水收集箱21內(nèi),所述浮力球80與所述第一滑塊27的另一端抵接或斷開(kāi)。當(dāng)下雨時(shí),雨水收集箱21內(nèi)的雨水會(huì)逐漸增多,從而帶動(dòng)雨水收集箱21內(nèi)的浮力球80往上浮動(dòng),當(dāng)?shù)竭_(dá)一定程度,浮力球80會(huì)與第一滑塊27抵接,第一滑塊27觸動(dòng)感應(yīng)彈簧25,感應(yīng)彈簧25再使得擺動(dòng)片26擺動(dòng)并與輸出端24連接,從而使得輸入端23與輸出端24導(dǎo)通,進(jìn)而使得外部驅(qū)動(dòng)裝置接通,外部驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)作,驅(qū)動(dòng)光伏板500運(yùn)動(dòng),例如,驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)光伏板500回位到收容箱的密閉中空腔體內(nèi),從而免受下雨的侵蝕,進(jìn)而提高自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈10的結(jié)構(gòu)合理性。
為了進(jìn)一步提高自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈10的結(jié)構(gòu)合理性,例如,所述刮風(fēng)下雨感應(yīng)器20還包括雨水引導(dǎo)器29,所述雨水引導(dǎo)器29具有一喇叭狀收集口30。呈喇叭狀的收集口30可以對(duì)雨水進(jìn)行更充分的收集,防止雨水收集箱21的開(kāi)口過(guò)小而不能對(duì)雨水進(jìn)行收集,使得所述刮風(fēng)下雨感應(yīng)器20更加靈敏, 進(jìn)而提高自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈10的結(jié)構(gòu)合理性。
為了進(jìn)一步提高自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈10的結(jié)構(gòu)合理性,例如,所述雨水收集箱21的底部開(kāi)設(shè)有排水口31,所述排水口31的開(kāi)口面積小于所述喇叭狀收集口30的面積,一方面有利于雨水的收集,另一方面也有利于雨水的排干。
為了進(jìn)一步提高自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈10的結(jié)構(gòu)合理性,例如,所述自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈10還包括:風(fēng)頁(yè)32、轉(zhuǎn)動(dòng)桿33、扭簧34、凸輪35、推動(dòng)桿36、拉簧37、滑塊38、滑軌39、頂桿40。所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿33穿設(shè)于所述雨水收集箱21,所述扭簧34一端與所述雨水收集箱21連接,所述扭簧34的另一端與所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿33連接,所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿33的一端與所述風(fēng)頁(yè)32連接,所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿33的另一端與所述凸輪35連接,所述推動(dòng)桿36的一端與所述凸輪35抵接,所述推動(dòng)桿36的另一端與所述滑塊38連接,所述拉簧37一端與所述滑塊38連接,所述拉簧37另一端與所述雨水收集箱21連接,所述滑塊38滑動(dòng)設(shè)于所述滑軌39上,所述滑塊38具有一斜面41,所述頂桿40的一端與所述斜面41抵接,所述頂桿40的另一端與所述感應(yīng)彈簧25抵接。當(dāng)刮起大風(fēng)時(shí),風(fēng)頁(yè)32轉(zhuǎn)動(dòng),由于所述扭簧34的作用,只能達(dá)到一定程度的大風(fēng)才會(huì)使得風(fēng)頁(yè)32帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)桿33,轉(zhuǎn)動(dòng)桿33進(jìn)而帶動(dòng)凸輪35轉(zhuǎn)動(dòng),凸輪35轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)推動(dòng)桿36運(yùn)動(dòng),推動(dòng)桿36帶動(dòng)滑塊38沿滑軌39移動(dòng),由于斜面41的作用,滑塊38通過(guò)斜面41帶動(dòng)頂桿40頂出,進(jìn)而觸動(dòng)感應(yīng)彈簧25,從而使得輸入端23與輸出端24導(dǎo)通,進(jìn)而使得外部驅(qū)動(dòng)裝置接通,外部驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)作,驅(qū)動(dòng)光伏板500運(yùn)動(dòng),例如,驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)光伏板500回位到收容箱的密閉中空腔體內(nèi),從而免受大風(fēng)天氣將光伏板500刮倒,有效保護(hù)了光伏板500,進(jìn)而提高自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈10的結(jié)構(gòu)合理性。
要說(shuō)明的是,扭簧34還起到了復(fù)位的作用,當(dāng)大風(fēng)停止吹刮時(shí),扭簧34帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)桿33復(fù)位,進(jìn)而帶動(dòng)凸輪35復(fù)位,推動(dòng)桿36在拉簧37的作用下復(fù)位,進(jìn)而使得頂桿40復(fù)位。
自動(dòng)逐日太陽(yáng)能路燈10還包括控制盒50,控制盒可根據(jù)需求安裝于室內(nèi)戶外均可??刂坪型ㄟ^(guò)PC串口輸入當(dāng)?shù)厝臧丛露男r(shí)太陽(yáng)的相對(duì)方位角度與高度角,當(dāng)主控芯片讀取實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片,當(dāng)時(shí)鐘鐘點(diǎn)發(fā)生變化時(shí),則發(fā) 送數(shù)據(jù)給垂直、水平馬達(dá)。兩馬達(dá)設(shè)定不同的地址,控制盒發(fā)送不同的地址來(lái)分開(kāi)控制旋轉(zhuǎn)。其中控制協(xié)議用衛(wèi)星設(shè)備通用協(xié)議DISEQC1.3??刂菩D(zhuǎn)精度可達(dá)0.1°。主要電路部分,有電壓轉(zhuǎn)換電路、MCU主控芯片、控制開(kāi)關(guān)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)IC、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、22KHz產(chǎn)生電路、垂直水平馬達(dá)電路供電切斷電路、顯示電路等等。
如圖5所示,MCU復(fù)位電路R5,C1,晶體振蕩電路Y1,C4,C5,供電+5V電壓輸入,引腳上拉電阻等。各引腳對(duì)輸入輸出進(jìn)行檢測(cè)控制。MCU未控制馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通過(guò)馬達(dá)供電電路切斷馬達(dá)供電,自身進(jìn)入睡眠。然后通過(guò)定時(shí)喚醒自身,達(dá)到低功耗。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制電路如圖6中U2,R26,R27,R29等,與MCU U1中的34,35,36引腳相接,用來(lái)存儲(chǔ)跟蹤太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的水平角與方位角的數(shù)據(jù)。每一小時(shí)U1從U2中讀取數(shù)據(jù)。U2所存數(shù)據(jù)根據(jù)地理緯度精度的變化而不同。實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路如圖7中U3、C2、C3、Y2和BT1、R28、R31、R30等。C2、C3、Y2為U3時(shí)鐘振蕩信號(hào)。紐扣電池BT1用來(lái)保證外部斷電情況下,MCU再次上電后,時(shí)鐘仍然準(zhǔn)確。
電源供電電路如圖8所示。蓄電池電源從J3輸出,經(jīng)D2輸出給U4經(jīng)行電壓轉(zhuǎn)換成+5V供其他芯片工作。其中D2用來(lái)防止輸入正負(fù)極接反而導(dǎo)致?lián)p壞蓄電池等。LED D3用來(lái)指示輸出電源是否正常供電。C14,C15等電容用來(lái)濾波穩(wěn)定輸出。
顯示與按鍵電路如圖9,S1,S2,S3,S4用來(lái)調(diào)整時(shí)鐘的年、月、日、時(shí)、分、秒,以及所處位置選擇的設(shè)定等等。J1所接進(jìn)行數(shù)字顯示。Q2、Q3進(jìn)行對(duì)顯示位碼進(jìn)行選擇。DISPLAY_A-P進(jìn)行段碼顯示。
兩旋轉(zhuǎn)馬達(dá)供電控制電路如圖10,主控芯片通過(guò)P1.7以及R38來(lái)控制Q4通斷,從而控制繼電器RLY1的電路切換動(dòng)作。RLY1開(kāi)關(guān)切換到無(wú)輸出以及正常電壓輸出。平時(shí)兩旋轉(zhuǎn)馬達(dá)不需動(dòng)作時(shí),RLY1處于斷開(kāi)狀態(tài)。從而降低待機(jī)功耗。
如圖11所示,是用來(lái)產(chǎn)生衛(wèi)星設(shè)備通用協(xié)議的信號(hào)硬件電路。MCU通過(guò)RFOUT控制Q1通斷,再經(jīng)過(guò)R19、R20、L7等電路產(chǎn)生所需的信號(hào)。水平馬 達(dá)與垂直馬達(dá)均通過(guò)P1接收指令。根據(jù)信號(hào)解析出來(lái)的地址、命令、數(shù)據(jù)等分別進(jìn)行各自的旋轉(zhuǎn)。
如圖12所示,PC通過(guò)J2向MCU傳輸太陽(yáng)的方位角與高度角,并進(jìn)行存儲(chǔ)與回讀,以保證所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的正確性。
以上所述實(shí)施方式僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式,其描述較為具體和詳細(xì),但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是,對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干變形和改進(jìn),這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此,本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。