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        基于太陽能路燈的全方位跟蹤太陽光系統(tǒng)的設(shè)計

        2015-11-28 03:07:02李傳祥史善冉尹鵬程
        山西電子技術(shù) 2015年6期
        關(guān)鍵詞:支撐桿搖桿太陽光

        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。

        [1]劉蘇敏.智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2007.

        [2]李冰冰.城市路燈智能監(jiān)控與節(jié)能控制系統(tǒng)的研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2010.

        [3]周海.智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2009.

        [4]李巖巖,任玲芝.基于AVR 單片機的節(jié)能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計[J].巢湖學(xué)院報,2012(6):24-27,42.

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