一種具有太陽跟蹤功能的太陽能路燈的跟蹤部分結(jié)構(gòu)設(shè)計

上傳人:z**** 文檔編號:69841310 上傳時間:2022-04-06 格式:DOC 頁數(shù):5 大?。?9.50KB
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1、一種具有太陽跟蹤功能的太陽能路燈的跟蹤部分結(jié)構(gòu)設(shè)計 摘要:近年來,太陽能路燈越來越普及。本文通過對太陽能路燈增加太陽跟蹤功能的新型太陽能路燈的結(jié)構(gòu)設(shè)計及原理、特點,做了詳細(xì)闡述,并對應(yīng)用提出展望。 關(guān)鍵詞:太陽能路燈跟蹤功能結(jié)構(gòu)設(shè)計特點原理 1太陽能路燈概況及背景技術(shù) 太陽能作為一種清潔、無污染的可再生新能源,近年來受到了越來越多的關(guān)注,其應(yīng)用也越來越廣泛。太陽能路燈作為其中一種應(yīng)用也正被廣泛普及。太陽能路燈相比于常規(guī)的路燈,具有很多獨特的優(yōu)點,如安裝簡單,不用鋪設(shè)復(fù)雜的輸電線路、配電設(shè)備,不需開挖路面、埋管工程,不消耗電能,大幅降低維護(hù)成本等。 目前,市場上的太陽能路燈樣式較多,但

2、結(jié)構(gòu)基本相同,主要包括太陽能電池組件(光電板)、蓄電池、控制器、燈桿和燈具等。對于現(xiàn)有的太陽能路燈,太陽能電池組件大都是固定在路燈燈桿頂端,以一定的傾斜角度朝正南方向固定,由于白天太陽的運行軌跡是不斷變化的導(dǎo)致太陽能電池組件正面不是始終和太陽光垂直,太陽能的利用率較低。 2有太陽跟蹤功能的太陽能路燈結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作原理與特點 本人這里主要介紹的是具有太陽跟蹤功能的太陽能路燈的跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。而有太陽跟蹤功能的太陽能路燈,目前市場上還較少或幾乎沒有,像應(yīng)用于其它方面的太陽跟蹤系統(tǒng)及結(jié)構(gòu),本人所了解到的和見到的都較為復(fù)雜,多用到減速器等,不是復(fù)雜笨重、體積較大,成本較高,就是其結(jié)構(gòu)薄弱,抗風(fēng)性

3、能差。當(dāng)然也就難以應(yīng)用到太陽能路燈上。 而本人設(shè)計的這款有太陽跟蹤功能的太陽能路燈(以下簡稱追日太陽能路燈),其組成部件包括燈桿、燈具、跟蹤翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、感光器、跟蹤信號處理及控制器、蓄電池、路燈智能充放電及自動亮燈關(guān)燈控制器、光電板托架和光電板。跟蹤翻轉(zhuǎn)機構(gòu)由電動推桿、帶座軸承和鉸支組成。 這款有太陽跟蹤功能的太陽能路燈的特點:南北向(太陽高度角方向)以與水平30°固定傾斜設(shè)計,東西向(太陽高度角方向)全方位自動跟蹤,光電板最大跟蹤翻轉(zhuǎn)角度達(dá)160°。跟蹤角度大,結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,耐候性好,抗風(fēng)能力強、故障率低、成本低,經(jīng)濟性好等優(yōu)點。太陽方位感光器跟蹤太陽運行軌跡,使光電板時刻保持正對太

4、陽方向,提高太陽能利用率,延長路燈亮燈時間。同時,所用太陽方位感光跟蹤控制器也結(jié)構(gòu)簡單,成本低,生產(chǎn)方便。 下面就其結(jié)構(gòu)及工作原理做詳細(xì)說明,如下圖所示,燈具2通過燈具彎管5與燈桿1固定連接,燈桿1頂端套設(shè)有光電板頭架管6,光電板頭架管6頂端安裝有與之轉(zhuǎn)動連接的轉(zhuǎn)軸7,光電板托架3通過軸承座8與轉(zhuǎn)軸7兩端連接,光電板4固定安裝在光電板托架3上,光電板4上裝有太陽方位感光器9;光電板頭架管6上還連接有電動推桿10,電動推桿10下端與光電板頭架管6鉸接,上端鉸接于光電板托架3底部;燈桿1上的蓄電池及控制器箱11內(nèi)設(shè)有跟蹤信號處理及控制器12和蓄電池13,跟蹤信號處理及控制器12信號輸入端與太陽方

5、位感光器9電連接,信號輸出端與電動推桿10連接,電源輸入端與蓄電池連接;光電板4通過充放電及自動亮燈關(guān)燈控制器分別與蓄電池13和燈具2連接。(圖1) 太陽方位感光器9檢測頭兩側(cè)邊與水平面形成的銳角B為45°檢測頭兩側(cè)邊對稱固定連接有太陽能感光硅片,兩側(cè)的太陽能感光硅片分別朝向東西方向布置安裝,并分別與控跟蹤信號處理及制器12連接。檢測頭由不銹鋼鋼板和支撐桿在中心固定,支撐桿下端垂直固定在光電板4上。 跟蹤信號處理及控制器12上設(shè)有陽光弱指示燈14和電動推桿運動方向指示燈15。太陽能感光硅片還可檢測太陽光強度,當(dāng)太陽能感光硅片檢測到太陽光強度不能達(dá)到發(fā)電條件時(例如陰天或夜晚),跟蹤信號處理

6、及控制器12的陽光弱指示燈14亮起,并控制電動推桿10和光電板4進(jìn)入休眠狀態(tài)。電動推桿轉(zhuǎn)動方向指示燈15為雙色發(fā)光二極管,分別用不同的顏色指示電動推桿10的運動方向,當(dāng)發(fā)光二極管熄滅時,表示電動推桿10鎖定。 追日系統(tǒng)工作時,太陽方位感光器9中的兩個太陽能感光硅片檢測感應(yīng)電壓,并感應(yīng)太陽光強度,然后將檢測到的信號發(fā)送給控制器12,控制器12先對太陽光強度進(jìn)行判斷,若太陽光強度不能達(dá)到工作條件時(例如陰天或夜晚),控制器12控制陽光弱指示燈14亮起,并控制電動推桿10和光電板4進(jìn)入休眠狀態(tài)。若太陽光強度達(dá)到工作條件,跟蹤信號處理及控制器12對接收的兩個太陽能感光硅片的檢測電壓進(jìn)行比較處理,并對

7、電動推桿10發(fā)出伸縮運動的控制命令,進(jìn)而使電動推桿10推動光電板4轉(zhuǎn)動,當(dāng)兩個太陽能感光硅片的檢測電壓達(dá)到平衡時停止,即太陽垂直于光電板4,進(jìn)而達(dá)跟著太陽轉(zhuǎn)動一定傾斜角度的目的。 當(dāng)一天的太陽跟蹤結(jié)束,休眠狀態(tài)達(dá)2小時后,光電板4自動回到與東西方向夾角成0°位置(及水平位置)。當(dāng)?shù)诙焯柹饡r,東邊的太陽能感光硅片感應(yīng)到陽光,喚醒控制器12工作,控制器12控制電動推桿10推動光電板4轉(zhuǎn)動并正對太陽。 3應(yīng)用展望和結(jié)束語 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,資源、能源及環(huán)境保護(hù)的問題日益突出。因此,新型能源以及清潔能源的應(yīng)用是時代發(fā)展的需求,太陽能以其清潔而環(huán)保的特點,必將被越來越多的人們所了解和青睞。太陽能路燈作為其中一種應(yīng)用,正被廣泛普及,具有太陽跟蹤功能的太陽能路燈則是對原有技術(shù)的提升,更充分利用地太陽能,讓其效率更高。筆者相信這項技術(shù)的應(yīng)用和普及將越來越廣泛。 參考文獻(xiàn) 王少懷.機械設(shè)計師手冊[M].機械工業(yè)出版社出版,1989:324-335. 李建英,呂文華,曉雷,等.一種智能型全自動跟蹤裝置的機械設(shè)計[J].機械學(xué)報,2003,24(3):330-333.

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