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

摘要：基于太陽(yáng)能路燈的全方位跟蹤太陽(yáng)光系統(tǒng)是利用自動(dòng)控制和搖桿機(jī)構(gòu)與皮帶傳動(dòng)的機(jī)械設(shè)計(jì)原理，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能路燈全方位跟蹤太陽(yáng)光的功能，保證太陽(yáng)光始終垂直照射在電池板上，提高對(duì)太陽(yáng)光的利用率。

1 研制背景

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

1.1 太陽(yáng)能路燈的發(fā)展現(xiàn)狀及問(wèn)題

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

2 全方位跟蹤太陽(yáng)光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總體方案

太陽(yáng)能路燈全方位跟蹤太陽(yáng)光系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用在路燈上的電池板對(duì)太陽(yáng)光的全方位跟蹤，即上下、左右跟蹤太陽(yáng)光。解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：利用光敏電阻控制兩個(gè)電機(jī)，通過(guò)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別實(shí)現(xiàn)電池板對(duì)太陽(yáng)光的上下、左右的跟蹤。下面對(duì)太陽(yáng)能路燈的全方位跟蹤太陽(yáng)光系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

2.1 實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)光的左右跟蹤

圖1為太陽(yáng)能路燈的全方位跟蹤太陽(yáng)光系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖，圖2為太陽(yáng)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(guò)，路燈內(nèi)桿(6)通過(guò)連接桿(19)和連接軸(15)與太陽(yáng)能電池板(1)相連;由附圖l可知路燈內(nèi)桿(6)通過(guò)滑動(dòng)軸承(4)與路燈外桿(5)相隔，以及通過(guò)底座第三支撐面(9)上的推力軸承(13)來(lái)支撐路燈內(nèi)桿(6)以及太陽(yáng)能電池板(1)的重力，保證了路燈內(nèi)桿(6)能夠轉(zhuǎn)動(dòng);大皮帶輪(12)和小皮帶輪(10)以及皮帶構(gòu)成了皮帶傳動(dòng)裝置，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)(11)實(shí)現(xiàn)皮帶傳動(dòng)最終實(shí)現(xiàn)路燈內(nèi)桿(6)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使太陽(yáng)能電池板(1)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)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(lái)支撐路燈外桿(5)。

2.2 實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)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(gè)步進(jìn)電機(jī)(22)與其相連的是圓盤(pán)(3)，步進(jìn)電機(jī)(22)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)圓盤(pán)(3)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使搖桿(2)發(fā)生傳動(dòng)，最終使太陽(yáng)能電池板(1)繞著連接軸(15)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能電池板(1)對(duì)太陽(yáng)光的上下跟蹤。

3 總結(jié)

隨著太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈上游利潤(rùn)率壓縮，使光 伏組件的成本下降，全方位跟蹤太陽(yáng)光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使太陽(yáng)光始終垂直照射在電池板上，提高了電池板對(duì)太陽(yáng)光的利用率，使太陽(yáng)能照明系統(tǒng)更加完美。全方位跟蹤太陽(yáng)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(shí)地，穩(wěn)步推進(jìn)。