李傳祥，厲 濤，史善冉，尹鵬程，王 芳

(德州學(xué)院，山東 德州 253000)

1 研制背景

為了體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的理念，全國各地更注重對太陽能的利用，紛紛掀起了太陽能路燈的熱潮，而傳統(tǒng)的太陽能路燈無法實現(xiàn)對太陽光的全方位跟蹤，對太陽光的利用效率低，基于這一現(xiàn)象設(shè)計出了太陽能路燈全方位跟蹤太陽光系統(tǒng)。本文利用STC51 單片以及光敏電阻模塊實現(xiàn)自動控制，以及搖桿機構(gòu)與皮帶傳動的輔助功能實現(xiàn)對太陽光的全方位跟蹤。

1.1 太陽能路燈的發(fā)展現(xiàn)狀及問題

目前我國的照明用電占全國的12%，2015 年達到5 000億千瓦時，相當于三峽水電站一年的發(fā)電量，太陽能路燈緩解了照明路燈的用電量，其能源來自于太陽，取之不盡，用之不竭。但傳統(tǒng)的太陽能路燈利用太陽光的效率較低，造成太陽能的利用損失。因此實現(xiàn)太陽能路燈的全方位跟蹤，提高太陽能的利用率。

2 全方位跟蹤太陽光系統(tǒng)的設(shè)計總體方案

太陽能路燈全方位跟蹤太陽光系統(tǒng)實現(xiàn)應(yīng)用在路燈上的電池板對太陽光的全方位跟蹤，即上下、左右跟蹤太陽光。解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:利用光敏電阻控制兩個電機，通過曲柄搖桿機構(gòu)和皮帶傳動機構(gòu)分別實現(xiàn)電池板對太陽光的上下、左右的跟蹤。下面對太陽能路燈的全方位跟蹤太陽光系統(tǒng)進行詳細的介紹。

2.1 實現(xiàn)對太陽光的左右跟蹤

圖1 為太陽能路燈的全方位跟蹤太陽光系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖，圖2 為太陽能電池板。電池板(1)與連接軸(15)連接處(21)，連接軸(15)在電池板(1)下面穿過，路燈內(nèi)桿(6)通過連接桿(19)和連接軸(15)與太陽能電池板(1)相連;由附圖1 可知路燈內(nèi)桿(6)通過滑動軸承(4)與路燈外桿(5)相隔，以及通過底座第三支撐面(9)上的推力軸承(13)來支撐路燈內(nèi)桿(6)以及太陽能電池板(1)的重力，保證了路燈內(nèi)桿(6)能夠轉(zhuǎn)動;大皮帶輪(12)和小皮帶輪(10)以及皮帶構(gòu)成了皮帶傳動裝置，通過步進電機(11)實現(xiàn)皮帶傳動最終實現(xiàn)路燈內(nèi)桿(6)的轉(zhuǎn)動，使太陽能電池板(1)實現(xiàn)對太陽光的左右跟蹤。此外，底座第一支撐面(7)和底座第二支撐面(8)用來支撐路燈外桿(5)。

圖1 路燈主視圖

圖2 太陽能電池板

圖3 搖桿結(jié)構(gòu)

2.2 實現(xiàn)太陽光的上下跟蹤

如圖1 螺栓(20)將支撐桿(17)、連接桿(19)和路燈內(nèi)桿(6)相結(jié)合，固定了電池板(1)以及支撐桿(17);支撐桿(17)上面固定一個步進電機(22)與其相連的是圓盤(3)，步進電機(22)的轉(zhuǎn)動帶動圓盤(3)的轉(zhuǎn)動，使搖桿(2)發(fā)生傳動，最終使太陽能電池板(1)繞著連接軸(15)轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了太陽能電池板(1)對太陽光的上下跟蹤。

3 總結(jié)

隨著太陽能技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈上游利潤率壓縮，使光伏組件的成本下降，全方位跟蹤太陽光系統(tǒng)的設(shè)計使太陽光始終垂直照射在電池板上，提高了電池板對太陽光的利用率，使太陽能照明系統(tǒng)更加完美。全方位跟蹤太陽光系統(tǒng)的照明路燈前景必然廣闊，但現(xiàn)階段我們還需要腳踏實地，穩(wěn)步推進。

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