一种高压极化的太阳能电池表面月尘自主清除小车制造技术

一种高压极化的太阳能电池表面月尘自主清除小车,它属于月尘清除技术领域，主要为了解决现有技术中应用于月尘除尘装置存在的安全性低、使用范围小、工作效率低和耗能大的问题，本发明专利技术包括包括除尘层、驱动层、供能层和圆形支撑板，利用高压模块电源将由太阳能电池板输入的12V直流电压转换为0～3000V可调的高压电源。将高压输出端分别连接被保护平面和除尘电极，当两者充分靠近(2～6mm)时其间会产生强烈的电场，在电场的作用下，月尘粒子将会被极化并带上与除尘电极相反的电荷，在电场力的作用下被吸附到除尘电极上，本发明专利技术主要用于对月面太阳能电池板上的月尘进行清除。

A Self-Cleaning Vehicle for Moon Dust on the Surface of High Voltage Polarized Solar Cells

A high voltage polarized solar cell surface moondust self-cleaning trolley belongs to the technical field of moondust removal. It mainly solves the problems of low safety, small scope of use, low working efficiency and large energy consumption existing in the existing technology applied to moondust dust removal device. The present invention includes dust removal layer, driving layer, energy supply layer and circular support plate. The 12V DC voltage input from solar panels is converted to a 0-3000V adjustable high voltage power supply. The high-voltage output terminal is connected with the protected plane and the dust removal electrode respectively. When they are fully close to (2-6mm), a strong electric field will be generated. Under the action of electric field, the moondust particles will be polarized and charged opposite to the dust removal electrode. Under the action of electric field, they will be adsorbed to the dust removal electrode. The invention is mainly used for removing the moondust on the solar panel of the moon. \u3002

【技术实现步骤摘要】
一种高压极化的太阳能电池表面月尘自主清除小车
本专利技术涉及月尘清除
，特别涉及一种高压极化的太阳能电池表面月尘自主清除小车。
技术介绍
月尘是由于月面受到陨石撞击、长期暴露在有高能带电粒子的辐射环境以及昼夜将近300℃的温差使月球岩石热胀冷缩破裂等因素产生的，因此它与生俱来的具有细小平均直径约为40～120μm、易带电、黏附性很强等特点。容易积累在敏感的电力部件诸如光电阵列和散热器的表面，降低其性能，目前用于清除月尘的方法主要有以下三种：电帘除尘，它是在被保护平面设计一层平行交替的电帘，电帘由一系列被绝缘材料分开的并彼此平行的导体电极组成。当电帘接通三相交流电时就会在电极周围空间产生具有周期性的非均匀电场，并相对于电极表面产生法向和切向两个分矢量。当带电粒子接近电极时，在两个方向电场力的作用下受到法向力和和切向力，进而通过周期性运动被移除保护表面。这种方法的除尘效率主要受到交流电压频率、幅值以及颗粒初始带电量等电学参数和电极间距、电极宽度等尺寸参数的影响。并且每一方面的影响都不是线性的，比如工作电压幅值开始提升时，随着颗粒所受介电泳力和电场力的增大，除尘效率近似线性提高，但随着电压进一步提高可能使电路击穿危险性增大。并且这种方法还没有大范围除尘案例，并且由于电帘黏附在被保护平面，因此很难根据不同情况改变合适的电学参数和尺寸参数。静电月尘收集器(ELDC)。其属于一种低压预防性的主动清除月尘技术，原理是利用若干对导电透明的平行板电极与被保护表面对齐，每对ELDC极板分别连接到直流电源的正负端，于是在极板之间产生的电场就会将带电月尘吸引到与之带有相反电荷的电极板上。这种除尘方法的除尘效率主要受到极板尺寸、间距，月尘的粒径、形状、初始带电量以及初始速度的影响，但是究其本质是主要取决于电能与势能之比，动能与势能之比。由于真实月面环境月尘的固有性质是随机的，这就使得这种方法存在很大局限性，并且除尘装置过于复杂且除尘极板遮挡阳光，影响太阳能电池板工作效率。静电月尘反射(ELDR)。它由一系列指向保护平面的针状电极组成。这些电极全都连接在直流电源的同一端，电极的另一端接地并且制成环形，将其放在被保护器件的顶部以引导带电粒子向上并远离受保护表面。这种方法的原理是根据月尘白天易带正电荷夜晚易带负电荷的性质，将电极连接到与之相斥的电极性就可以确保电荷受到排斥而不会落到保护平面。这种方法如果要保护900cm2的平面不掉落20μm的月尘，需要9个电极平均在被保护平面上，并且电压要达到1.4KV，因此如果受保护平面更大的话，将会消耗更多的能量，得不偿失。另外，由于受到月面复杂环境的影响，月尘带上同种电荷并不容易。这三种方法均可以起到为敏感的电力部件和散热器清除月尘的效果，但是都各自存在着一定的缺陷，其中最为主要的缺陷就是安全性低、使用范围小、工作效率低和耗能大，因此，提供一种新的月尘清除装置克服上述方法中存在的问题就很有科学意义和实用价值。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有月尘清除装置中安全性低、使用范围小、工作效率低和耗能大的问题，进而提供一种高压极化的太阳能电池表面月尘自主清除小车。一种高压极化的太阳能电池表面月尘自主清除小车，它包括除尘层、驱动层、供能层和圆形支撑板；所述圆形支撑板上表面设有一个圆柱形空腔，多个避崖红外传感器沿周向等距设置在支撑板下表面的边缘处，多个避障红外传感器沿周向等距设置在支撑板上表面的边缘处，支撑板的下表面的中心处设有步进电机三；所述除尘层包括圆形下底板、一条同步带、一个法兰螺母、一片除尘主电极、步进电机一、多条极板清洁毛刷、多条月尘掉落间隙和两片辅助除尘电极，圆形下底板边缘处设有两个方形通孔和一个圆形通孔，两个方形通孔和一个圆形通孔的中心为圆形下底板下表面的内接直角三角形的三个顶点，每个方形通孔的中心为直角三角形斜边的一个端点，圆形下底板的上表面上沿周向等距设置多条极板清洁毛刷，每条极板清洁毛刷的两侧分别设置一条月尘掉落间隙，圆形下底板的中心设有一个中心通孔，在中心通孔内设置一个法兰螺母，除尘主电极通过一个主支座设置在圆形下底板上表面的边缘处，步进电机一倒置在除尘主电极上方，除尘主电极与步进电机一的输出轴相连，每片辅助除尘电极通过一个辅助支座设置在圆形下底板上表面的边缘处，且每片除尘电极之间的周向距离相等，主支座和每个辅助支座上均设置一个同步带轮，同步带依次套装每个同步带轮上；所述驱动层包括一个辅助车轮、两个步进电机二和两个驱动车轮，支撑板的下表面上安装一个辅助车轮和两个驱动车轮，每个驱动车轮设置在支撑板下表面内接直角三角形中斜边的一个端点处，辅助车轮设置在支撑板下表面内接直角三角形中两直角边的交点处，两个步进电机二安装在支撑板的下表面上，每个驱动车轮与一个步进电机二的输出端相连；所述供能层包括蓄电池、太阳能电池板，太阳能充放电控制器、升压模块、单片机、四个驱动板、调压模块、通信模块、避障避崖模块、5V触点继电器和蓄电池保护器；蓄电池、太阳能充放电控制器、升压模块、单片机、四个驱动板、降压稳压模块、通信模块、避障模块、5V触点继电器和蓄电池保护器均设置在圆形支撑板上表面的空腔内，太阳能电池板设置在圆形支撑板上表面的空腔的顶部，太阳能电池板的输出端与太阳能充放电控制器的输入端相连，太阳能充放电控制器的输出端与蓄电池保护器相连，蓄电池设置在蓄电池保护器内，蓄电池保护器的一号输出端与调压模块的输入端，蓄电池保护器的二号输出端与5V触点继电器的一号输入端相连，调压模块的输出端与单片机的一号输入端相连，避障避崖模块的输出端与单片机的二号输入端相连，通信模块的输出端与单片机的三号输入端相连，单片机的一号至四号输出端中每个输出端分别与一个驱动板相连，单片机的五号输出端与5V触点继电器的二号输入端相连，5V触点继电器的输出端与升压模块的输入端相连，升压模块的一号输出端与除尘电极相连，升压模块的二号输出端与被除尘装置相连。除尘层通过丝杠与圆形支撑板连接在一起，丝杠的一端通过联轴器与步进电机三中的输出轴相连，丝杠的另一端设置在法兰螺母内，在圆形支撑板和下底板之间沿周向等距设置三根调平弹簧，每根调平弹簧的一端固定在圆形支撑板的下表面，每根调平弹簧的另一端固定在下底面的上表面，每个驱动车轮分别与一个方形通孔相对应，一个辅助车轮与一个圆形通孔相对应，步进电机一与四个驱动板中的一个驱动板相连，每个步进电机二分别与四个驱动板中的一个驱动板相连，步进电机三与四个驱动板中的一个驱动板相连，每个避崖红外传感器与避障避崖模块多个输入端中的一个输入端相连，每个避障红外传感器与避障避崖模块多个输入端中的一个输入端相连。本专利技术与现有技术具有以下有益效果：1.本专利技术相较于现有技术中用电帘除尘方法进行除尘的装置更加的安全，通过调压装置对各个电器元件进行供电，不会出现电路击穿的危险，同时在升压模块和电源之间增设了5V触点继电器，可以利用单片机更好的控制升压模块的开关。2.本专利技术相较于现有技术中用静电月尘收集器进行除尘的装置应用广泛，利用静电月尘收集器进行除尘的装置收到尺寸、间距、月尘的粒径、形状等多项因素影响，而真实的月面环境月尘的固有性质是随机的，所以是此种方法有较大的局限性，本专利技术不需要考虑如此多的因素，仅仅是使除尘电极在于被本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压极化的太阳能电池表面月尘自主清除小车，其特征在于：它包括除尘层、驱动层、供能层和圆形支撑板；所述圆形支撑板上表面设有一个圆柱形空腔，多个避崖红外传感器(18)沿周向等距设置在支撑板下表面的边缘处，多个避障红外传感器(19)沿周向等距设置在支撑板上表面的边缘处，支撑板的下表面的中心处设有步进电机三；所述除尘层包括圆形下底板(1)、一条同步带(2)、一个法兰螺母(3)、一片除尘主电极(4)、步进电机一(8)、多条极板清洁毛刷(5)、多条月尘掉落间隙(6)和两片辅助除尘电极(7)，圆形下底板(1)边缘处设有两个方形通孔和一个圆形通孔，两个方形通孔和一个圆形通孔的中心为圆形下底板(1)下表面的内接直角三角形的三个顶点，每个方形通孔的中心为直角三角形斜边的一个端点，圆形下底板(1)的上表面上沿周向等距设置多条极板清洁毛刷(5)，每条极板清洁毛刷(5)的两侧分别设置一条月尘掉落间隙(6)，圆形下底板(1)的中心设有一个中心通孔，在中心通孔内设置一个法兰螺母(3)，除尘主电极(4)通过一个主支座设置在圆形下底板(1)上表面的边缘处，步进电机一(8)倒置在除尘主电极(4)上方，除尘主电极(4)与步进电机一(8)的输出轴相连，每片辅助除尘电极(7)通过一个辅助支座设置在圆形下底板(1)上表面的边缘处，且每片除尘电极之间的周向距离相等，主支座和每个辅助支座上均设置一个同步带轮，同步带(2)依次套装每个同步带轮上；所述驱动层包括一个辅助车轮(10)、两个步进电机二(12)和两个驱动车轮(13)，支撑板的下表面上安装一个辅助车轮(10)和两个驱动车轮(13)，每个驱动车轮(13)设置在支撑板下表面内接直角三角形中斜边的一个端点处，辅助车轮(10)设置在支撑板下表面内接直角三角形中两直角边的交点处，两个步进电机二(12)安装在支撑板的下表面上，每个驱动车轮(13)与一个步进电机二(12)的输出端相连；所述供能层包括蓄电池(14)、太阳能电池板(15)，太阳能充放电控制器(16)、升压模块(17)、单片机(21)、四个驱动板(22)、调压模块(23)、通信模块(24)、避障避崖模块(25)、5V触点继电器(26)和蓄电池保护器(27)；蓄电池(14)、太阳能充放电控制器(16)、升压模块(17)、单片机(21)、四个驱动板(22)、调压模块(23)、通信模块(24)、避障模块(25)、5V触点继电器(26)和蓄电池保护器(27)均设置在圆形支撑板上表面的空腔内，太阳能电池板(15)设置在圆形支撑板上表面的空腔的顶部，太阳能电池板(15)的输出端与太阳能充放电控制器(16)的输入端相连，太阳能充放电控制器(16)的输出端与蓄电池保护器(27)相连，蓄电池(14)设置在蓄电池保护器(27)内，蓄电池保护器(27)的一号输出端与调压模块(23)的输入端，蓄电池保护器(27)的二号输出端与5V触点继电器(26)的一号输入端相连，调压模块(23)的输出端与单片机(21)的一号输入端相连，避障避崖模块(25)的输出端与单片机(21)的二号输入端相连，通信模块(24)的输出端与单片机(21)的三号输入端相连，单片机(21)的一号至四号输出端中每个输出端分别与一个驱动板(22)相连，单片机(21)的五号输出端与5V触点继电器(26)的二号输入端相连，5V触点继电器(26)的输出端与升压模块(17)的输入端相连，升压模块(17)的一号输出端与除尘电极相连，升压模块(17)的二号输出端与被除尘装置相连；除尘层通过丝杠(11)与圆形支撑板连接在一起，丝杠(11)的一端通过联轴器与步进电机三中的输出轴相连，丝杠(11)的另一端设置在法兰螺母(3)内，在圆形支撑板和下底板(1)之间沿周向等距设置三根调平弹簧(9)，每根调平弹簧(9)的一端固定在圆形支撑板的下表面，每根调平弹簧(9)的另一端固定在下底面(1)的上表面，每个驱动车轮(13)分别与一个方形通孔相对应，一个辅助车轮(10)与一个圆形通孔相对应，步进电机一(8)与四个驱动板(22)中的一个驱动板(22)相连，每个步进电机二(12)分别与四个驱动板(22)中的一个驱动板(22)相连，步进电机三与四个驱动板(22)中的一个驱动板(22)相连，每个避崖红外传感器(18)与避障避崖模块(25)多个输入端中的一个输入端相连，每个避障红外传感器(19)与避障避崖模块(25)多个输入端中的一个输入端相连。...

【技术特征摘要】
1.一种高压极化的太阳能电池表面月尘自主清除小车，其特征在于：它包括除尘层、驱动层、供能层和圆形支撑板；所述圆形支撑板上表面设有一个圆柱形空腔，多个避崖红外传感器(18)沿周向等距设置在支撑板下表面的边缘处，多个避障红外传感器(19)沿周向等距设置在支撑板上表面的边缘处，支撑板的下表面的中心处设有步进电机三；所述除尘层包括圆形下底板(1)、一条同步带(2)、一个法兰螺母(3)、一片除尘主电极(4)、步进电机一(8)、多条极板清洁毛刷(5)、多条月尘掉落间隙(6)和两片辅助除尘电极(7)，圆形下底板(1)边缘处设有两个方形通孔和一个圆形通孔，两个方形通孔和一个圆形通孔的中心为圆形下底板(1)下表面的内接直角三角形的三个顶点，每个方形通孔的中心为直角三角形斜边的一个端点，圆形下底板(1)的上表面上沿周向等距设置多条极板清洁毛刷(5)，每条极板清洁毛刷(5)的两侧分别设置一条月尘掉落间隙(6)，圆形下底板(1)的中心设有一个中心通孔，在中心通孔内设置一个法兰螺母(3)，除尘主电极(4)通过一个主支座设置在圆形下底板(1)上表面的边缘处，步进电机一(8)倒置在除尘主电极(4)上方，除尘主电极(4)与步进电机一(8)的输出轴相连，每片辅助除尘电极(7)通过一个辅助支座设置在圆形下底板(1)上表面的边缘处，且每片除尘电极之间的周向距离相等，主支座和每个辅助支座上均设置一个同步带轮，同步带(2)依次套装每个同步带轮上；所述驱动层包括一个辅助车轮(10)、两个步进电机二(12)和两个驱动车轮(13)，支撑板的下表面上安装一个辅助车轮(10)和两个驱动车轮(13)，每个驱动车轮(13)设置在支撑板下表面内接直角三角形中斜边的一个端点处，辅助车轮(10)设置在支撑板下表面内接直角三角形中两直角边的交点处，两个步进电机二(12)安装在支撑板的下表面上，每个驱动车轮(13)与一个步进电机二(12)的输出端相连；所述供能层包括蓄电池(14)、太阳能电池板(15)，太阳能充放电控制器(16)、升压模块(17)、单片机(21)、四个驱动板(22)、调压模块(23)、通信模块(24)、避障避崖模块(25)、5V触点继电器(26)和蓄电池保护器(27)；蓄电池(14)、太阳能充放电控制器(16)、升压模块(17)、单片机(21)、四个驱动板(22)、调压模块(23)、通信模块(24)、避障模块(25)、5V触点继电器(26)和蓄电池保护器(27)均设置在圆形支撑板上表面的空腔内，太阳能电池板(15)设置在圆形支撑板上表面的空腔的顶部，太阳能电池板(15)的输出端与太阳能充放电控制器(16)的输入端相连，太阳能充放电控制器(16)的输出端与蓄电池保护器(27)相连，蓄电池(14)设置在蓄电池保护器(27)内，蓄电池保护器(27)的一号输出端与调压模块(23)的输入端，蓄电池保护器(27)的二号输出端与5V触点继电器(26)的一号输入端相连，调压模块(23)的输出端与单片机(21)的一号输入端相连，避障避...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜晶，闫晓腾，樊真权，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23