一種太陽能路燈及控制方法與流程

本發明屬于太陽能路燈領域，具體涉及一種太陽能電池板朝向可自動調節的太陽能路燈以及控制方法。

背景技術：

太陽能路燈由于在安裝架設時無需敷設供電電纜，同時具有節能環保等優點，近年來得到了廣泛應用。太陽能路燈通常由燈桿、燈頭、太陽能電池板、蓄電池，以及具有電能轉換傳輸、路燈開關控制、蓄電池充放電管理、故障告警指示等功能的控制電路組成。太陽能路燈以太陽光為能源，白天依靠設置在上部的太陽能電池板吸收太陽能并將之轉化為電能儲存在蓄電池中，晚上再利用儲存的電能給燈頭供電照明。在太陽能電池板能量轉化率不變的前提下，發電量與太陽能電池板有效面積(即太陽能電池板與太陽光垂直的面積)成正比。因此，通過使太陽能電池板的朝向(即太陽能電池板所在平面的法線方向)始終指向太陽，可以有效提高太陽能電池板的發電量，從而延長夜間太陽能路燈的照明時長。中國發明專利cn200810042535公開了一種太陽能路燈，通過旋轉抱箍實現太陽能電池板的安裝固定，安裝完成后太陽能電池板的朝向不便于再次調節。中國發明專利cn201510553125公開了一種可轉向的太陽能路燈，該裝置需要依靠人手工操作搖手，才能實現太陽能電池板轉動調向，使用非常不便。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種太陽能電池板朝向可自動調節的太陽能路燈，以及一種太陽能電池板的控制方法。

為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：一種太陽能路燈，包括燈桿、照明裝置、太陽能電池板、蓄電池，還包括第一旋轉機構和第二旋轉機構，所述第一旋轉機構能夠驅動所述太陽能電池板沿所述燈桿長度方向的軸線轉動，所述第二旋轉機構能夠驅動所述太陽能電池板沿與垂直于所述燈桿長度方向的軸線的軸線轉動。

進一步地，所述燈桿包括第一連接部和第二連接部，照明裝置的一端連接有第三連接部，所述第一旋轉機構能夠驅動所述第二連接部相對于所述第一連接部轉動，所述第二旋轉機構驅動所述第三連接部相對于所述第二連接部轉動。

進一步地，所述第一旋轉機構和/或第二旋轉機構包括步進電機和齒輪減速裝置。

進一步地，所述太陽能路燈還包括控制模塊，所述控制模塊根據接收到的信息控制所述第一旋轉機構和/或所述第二旋轉機構工作。

進一步地，所述信息包括路燈所在的經緯度、當前的日期和時間。

進一步地，所述控制模塊中設有gps模塊，用于獲取太陽能路燈所在的經緯度、日期和時間信息。

本發明還提供了一種控制方法，其用于控制以上所述的太陽能電池板，包括以下步驟：

s1：獲取太陽能路燈的經緯度、日期和時間信息；

s2：計算并更新一天內“時間——太陽能電池板朝向”的對應表；

s3：根據對應表，驅動第一旋轉機構和第二旋轉機構工作；

s4：判斷是否進入夜晚；是，轉步驟s5；否，轉步驟s3；

s5：進入下一天，轉步驟s2。

進一步地，步驟s2所述對應表中包括一天內的時刻、太陽能電池板的豎直朝向和太陽能電池板的水平朝向3組參數。

進一步地，所述對應表中一天內的時刻間隔為15分鐘。

進一步地，所述步驟s4中通過判斷太陽光強度判斷是否進入夜晚。

本發明的有益效果為：

(1)太陽能電池板具有兩個自由度，并可自動控制該太陽能電池板在這兩個自由度運動。

(2)時刻跟蹤太陽的高度，并調整太陽能電池板的運動方向，使太陽能電池板朝向始終指著太能。同時還可以自動判斷是否進入黑夜并控制太陽能電池板工作。

附圖說明

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1為本發明一種太陽能路燈的整體結構示意圖；

圖2為本發明一種太陽能路燈的上部結構示意圖；

圖3為本發明一種控制方法的流程圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。

如圖1-2所示，一種太陽能路燈，該太陽能路燈包括燈桿1、照明裝置2、太陽能電池板3、第一旋轉機構5、第二旋轉機構4和蓄電池。其中太陽能電池板3為蓄電池供電。另外，第一旋轉機構5能夠驅動太陽能電池板3沿燈桿1長度方向的軸線(即圖2中的軸線x)轉動，第二旋轉機構4能夠驅動太陽能電池板3沿軸線y轉動，其中軸線y垂直于軸線x。

進一步地，燈桿1包括第一連接部8和第二連接部7，其中第二連接部7可相對于第一連接部8轉動。具體地，第一旋轉機構5可以驅動第二連接部7相對于第一連接部8轉動，即為太陽能電池板提供了在x軸方向的轉動自由度。更具體地，第一旋轉機構5包括步進電機和齒輪減速裝置，其中步進電機及齒輪減速裝置可容納在第一連接部8和第二連接部7的連接關節處內部的空間內。

進一步地，照明裝置2的一端連接有第三連接部6，該第三連接部6可相對于第二連接部7轉動。具體地，第二旋轉機構4可以驅動第三連接部6相對于第二連接部7轉動，即為太陽能電池板提供在y軸方向的轉動自由度。更具體地，第二旋轉機構4包括步進電機和齒輪減速裝置，其中步進電機和齒輪減速裝置可以容納在第二連接部7和第三連接部6的連接關節處內部的空間內。

進一步地，太陽能路燈還包括控制模塊，該控制模塊根據接收到的信息控制第一旋轉機構5和第二旋轉機構4驅動太陽能電池板3分別繞x軸和y軸方向轉動。其中信息為路燈所在的經緯度、當前的日期和時間。具體地，經緯度、日期和時間信息采用人工方式輸入控制模塊中，控制模塊中設置有存儲模塊和時鐘電路，經緯度信息存儲在存儲模塊中，時鐘電路經初始化之后，可生成日期和時間信息。優選地，所述控制模塊中設有gps模塊，用于獲取經緯度、日期和時間信息，這樣可以免除手工輸入經緯度和日期時間信息的緩解，從而進一步增加太陽能路燈的自動化工作能力，簡小路燈安裝和維護人員的工作量。

如圖3所示，本發明還提供了一種控制方法，該控制方法用于控制太陽能路燈的太陽能電池板，包括以下步驟：

s1：獲取太陽能路燈的經緯度、日期和時間信息。

該信息既可以通過讀取控制電路中的存儲模塊和時鐘電路獲取，也可以通過gps模塊實時獲取。

s2：計算并更新一天內“時間——太陽能電池板朝向”的對應表。對應表中至少有三個參數：

一是一天內的時刻，可以采用等間隔時刻，間隔時間越小，太陽能電池板的動作越頻繁，從而會比較耗電；間隔時間過大，會影響太陽能電池板朝向控制的準確度，因此要在二者之間找到平衡點，優選值為15分鐘。

二是太陽能電池板的豎直朝向，該豎直朝向由太陽能電池板在x軸方向的轉動自由度提供，該參數主要與地球的地軸偏角和緯度相關，用于跟蹤太陽的高度。通過日期和緯度信息，可以計算得到該參數，同一天內該參數值無變化。

三是太陽能電池板的水平朝向，該水平朝向由太陽能電池板在y軸方向的轉動自由度提供，該參數主要與經度和時間相關，用于跟蹤太陽的東升西落。通過緯度和時間信息，可以計算得到該參數。

s3：根據對應表，驅動第一旋轉機構4和第二旋轉機構5工作。同一天內，第二旋轉機構4僅需動作一次，而第一旋轉機構5在每個時刻間隔都要動作。

s4：判斷是否進入夜晚；是，轉步驟s5；否，轉步驟s3；

在判斷是否進入夜晚時，可以通過光學傳感器獲取太陽光強度信息，并判斷是白天或黑夜。另外，也可以通過當地經緯度、日照時間、當前日期和時間預估出進入黑夜的時間。

s5：進入下一天，轉步驟s2。

最后應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。