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

一種具有太陽(yáng)跟蹤功能的太陽(yáng)能路燈的跟蹤部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要:近年來(lái)，太陽(yáng)能路燈越來(lái)越普及。本文通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能路燈增加太陽(yáng)跟蹤功能的新型太陽(yáng)能路燈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及原理、特點(diǎn)，做了詳細(xì)闡述，并對(duì)應(yīng)用提出展望。關(guān)鍵詞:太陽(yáng)能路燈跟蹤功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)原理1太陽(yáng)能路燈概況及背景技術(shù)太陽(yáng)能作為一種清潔、無(wú)污染的可再生新能源，近年來(lái)受到了越來(lái)越多的關(guān)注，其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。太陽(yáng)能路燈作為其中一種應(yīng)用也正被廣泛普及。太陽(yáng)能路燈相比于常規(guī)的路燈，具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如安裝簡(jiǎn)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(chǎng)上的太陽(yáng)能路燈樣式較多，但結(jié)構(gòu)基本相同，主要包括太陽(yáng)能電池組件（光電板）、蓄電池、控制器、燈桿和燈具等。對(duì)于現(xiàn)有的太陽(yáng)能路燈，太陽(yáng)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(yáng)的運(yùn)行軌跡是不斷變化的導(dǎo)致太陽(yáng)能電池組件正面不是始終和太陽(yáng)光垂直，太陽(yáng)能的利用率較低。2有太陽(yáng)跟蹤功能的太陽(yáng)能路燈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理與特點(diǎn)本人這里主要介紹的是具有太陽(yáng)跟蹤功能的太陽(yáng)能路燈的跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而有太陽(yáng)跟蹤功能的太陽(yáng)能路燈，目前市場(chǎng)上還較少或幾乎沒(méi)有，像應(yīng)用于其它方面的太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)，本人所了解到的和見(jiàn)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)性能差。當(dāng)然也就難以應(yīng)用到太陽(yáng)能路燈上。而本人設(shè)計(jì)的這款有太陽(yáng)跟蹤功能的太陽(yáng)能路燈（以下簡(jiǎn)稱追日太陽(yáng)能路燈），其組成部件包括燈桿、燈具、跟蹤翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、感光器、跟蹤信號(hào)處理及控制器、蓄電池、路燈智能充放電及自動(dòng)亮燈關(guān)燈控制器、光電板托架和光電板。跟蹤翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由電動(dòng)推桿、帶座軸承和鉸支組成。這款有太陽(yáng)跟蹤功能的太陽(yáng)能路燈的特點(diǎn)：南北向（太陽(yáng)高度角方向）以與水平30°固定傾斜設(shè)計(jì)，東西向（太陽(yáng)高度角方向）全方位自動(dòng)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(jiǎn)單,安裝方便，耐候性好，抗風(fēng)能力強(qiáng)、故障率低、成本低，經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。太陽(yáng)方位感光器跟蹤太陽(yáng)運(yùn)行軌跡，使光電板時(shí)刻保持正對(duì)太陽(yáng)方向，提高太陽(yáng)能利用率，延長(zhǎng)路燈亮燈時(shí)間。同時(shí)，所用太陽(yáng)方位感光跟蹤控制器也結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shuō)明，如下圖所示，燈具2通過(guò)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(dòng)連接的轉(zhuǎn)軸7,光電板托架3通過(guò)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(yáng)方位感光器9;光電板頭架管6上還連接有電動(dòng)推桿10,電動(dòng)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(hào)處理及控制器12和蓄電池13,跟蹤信號(hào)處理及控制器12信號(hào)輸入端與太陽(yáng)方位感光器9電連接，信號(hào)輸出端與電動(dòng)推桿10連接，電源輸入端與蓄電池連接；光電板4通過(guò)充放電及自動(dòng)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(yáng)方位感光器9檢測(cè)頭兩側(cè)邊與水平面形成的銳角B為45°檢測(cè)頭兩側(cè)邊對(duì)稱固定連接有太陽(yáng)能感光硅片，兩側(cè)的太陽(yáng)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(hào)處理及制器12連接。檢測(cè)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(hào)處理及控制器12上設(shè)有陽(yáng)光弱指示燈14和電動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)方向指示燈15。太陽(yáng)能感光硅片還可檢測(cè)太陽(yáng)光強(qiáng)度，當(dāng)太陽(yáng)能感光硅片檢測(cè)到太陽(yáng)光強(qiáng)度不能達(dá)到發(fā)電條件時(shí)（例如陰天或夜晚）,跟蹤信號(hào)處理及控制器12的陽(yáng)光弱指示燈14亮起，并控制電動(dòng)推桿10和光電板4進(jìn)入休眠狀態(tài)。電動(dòng)推桿轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)推桿10的運(yùn)動(dòng)方向，當(dāng)發(fā)光二極管熄滅時(shí),表示電動(dòng)推桿10鎖定。追日系統(tǒng)工作時(shí)，太陽(yáng)方位感光器9中的兩個(gè)太陽(yáng)能感光硅片檢測(cè)感應(yīng)電壓，并感應(yīng)太陽(yáng)光強(qiáng)度，然后將檢測(cè)到的信號(hào)發(fā)送給控制器12,控制器12先對(duì)太陽(yáng)光強(qiáng)度進(jìn)行判斷，若太陽(yáng)光強(qiáng)度不能達(dá)到工作條件時(shí)（例如陰天或夜晚），控制器12控制陽(yáng)光弱指示燈14亮起,并控制電動(dòng)推桿10和光電板4進(jìn)入休眠狀態(tài)。若太陽(yáng)光強(qiáng)度達(dá)到工作條件，跟蹤信號(hào)處理及控制器12對(duì)接收的兩個(gè)太陽(yáng)能感光硅片的檢測(cè)電壓進(jìn)行比較處理，并對(duì)電動(dòng)推桿10發(fā)出伸縮運(yùn)動(dòng)的控制命令，進(jìn)而使電動(dòng)推桿10推動(dòng)光電板4轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)兩個(gè)太陽(yáng)能感光硅片的檢測(cè)電壓達(dá)到平衡時(shí)停止,即太陽(yáng)垂直于光電板4,進(jìn)而達(dá)跟著太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)一定傾斜角度的目的。當(dāng)一天的太陽(yáng)跟蹤結(jié)束，休眠狀態(tài)達(dá)2小時(shí)后，光電板4自動(dòng)回到與東西方向夾角成0°位置（及水平位置）。當(dāng)?shù)诙焯?yáng)升起時(shí)，東邊的太陽(yáng)能感光硅片感應(yīng)到陽(yáng)光，喚醒控制器12工作,控制器12控制電動(dòng)推桿10推動(dòng)光電板4轉(zhuǎn)動(dòng)并正對(duì)太陽(yáng)。3應(yīng)用展望和結(jié)束語(yǔ)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(wèn)題日益突出。因此,新型能源以及清潔能源的應(yīng)用是時(shí)代發(fā)展的需求，太陽(yáng)能以其清潔而環(huán)保的特點(diǎn)，必將被越來(lái)越多的人們所了解和青睞。太陽(yáng)能路燈作為其中一種應(yīng)用，正被廣泛普及，具有太陽(yáng)跟蹤功能的太陽(yáng)能路燈則是對(duì)原有技術(shù)的提升，更充分利用地太陽(yáng)能，讓其效率更高。筆者相信這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用和普及將越來(lái)越廣泛。參考文獻(xiàn)王少懷.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)M.機(jī)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(dòng)跟蹤裝置的機(jī)械設(shè)計(jì)J.機(jī)械學(xué)報(bào),2003,24(3):330-333.