一种基于树莓派的智能寻光太阳能装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及太阳能板领域，尤其涉及一种基于树莓派的智能寻光太阳能装置。该装置包括太阳能面板、光敏阵列传感器、支撑机构、树莓派固定盒体。所述装置通过光敏阵列传感器捕获到太阳的方位，并将方位数据发送给微控制器处理，处理完成后通过控制太阳能面板与支撑机构旋转使得太阳能面板朝向太阳，从而提高太阳能的采集效率。该光敏阵列传感器中的光敏电阻采用线性阵列与圆周阵列两种方式实现；该树莓派固定盒体中的微控制器采用系统基于Linux编程的树莓派微型电脑模块实现。

An Intelligent Solar Energy Device Based on Raspberry Pie

The utility model relates to the field of solar panels, in particular to an intelligent light-seeking solar energy device based on raspberry pie. The device comprises a solar panel, a photosensitive array sensor, a support mechanism and a raspberry pie fixed box. The device captures the azimuth of the sun through a photosensitive array sensor and sends the azimuth data to a microcontroller for processing. After processing, the solar panel is turned towards the sun by controlling the rotation of the solar panel and the supporting mechanism, thereby improving the collection efficiency of the solar energy. The photoresistor in the photosensitive array sensor is realized by linear array and circular array, and the microcontroller in the fixed box of raspberry pie is realized by the raspberry pie microcontroller module based on Linux programming.

【技术实现步骤摘要】
一种基于树莓派的智能寻光太阳能装置
本技术涉及太阳能板领域，尤其涉及一种基于树莓派的智能寻光太阳能装置。
技术介绍
发展智慧城市，是我国促进城市高度信息化、网络化的重大举措，而智慧城市的发展离不开智能设备的使用。智能设备需要充足稳定可持续的电源提供能源支持，在一些电网无法覆盖的地方尤其需要一种可持续的能源。目前清洁可高效利用的能源以太阳能为代表，太阳能是取之不尽，用之不竭，无污染可再生的绿色环保能源。许多现代化城市已经建设了大量的基于太阳能供电的设备，而这些设备的太阳能电池板是通常是固定在一个方位不变的，而太阳的方位是随着时间变化而变化的，这就导致了太阳能电板一天收集能量的效率不高。早晨与傍晚的时候太阳贴近地平线，此时太阳能电板的采集效率较低，到正午的时候太阳才会正对着太阳能面板，此时太阳能电板的采集效率达到最高。有鉴于此，设计出一种基于树莓派的智能寻光太阳能装置显得尤为重要。
技术实现思路
本技术的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种基于树莓派的智能寻光太阳能装置，该装置通过光敏阵列传感器捕获到太阳的方位，并将方位数据发送给微控制器处理，处理完成后通过控制太阳能面板与支撑机构旋转使得太阳能面板朝向太阳，使得太阳能的利用率最大化。为了达到上述技术的目的，本技术采用以下技术方案：一种基于树莓派的智能寻光太阳能装置，包括太阳能面板、光敏阵列传感器、支撑机构、树莓派固定盒体，所述装置通过光敏阵列传感器捕获到太阳的方位，并将方位数据发送给微控制器处理，处理完成后通过控制太阳能面板与支撑机构旋转使得太阳能面板朝向太阳；所述光敏阵列传感器垂直固定于太阳能面板上方一侧；所述太阳能面板通过直齿轮一与支撑机构相连；所述支撑机构中部安装有树莓派固定盒体。优选地，所述光敏阵列传感器由传感器壳体、传感器主板、光敏电阻、导线一、透光口构成；所述光敏电阻呈阵列方式布局在传感器主板之上，该阵列方式包括线性阵列与圆周阵列两种方式，且传感器主板安装在传感器壳体底部；所述传感器壳体为圆筒形且内壁涂有黑色材料构成。优选地，所述支撑机构由一级支撑臂、六角头带肩螺母组合、圆柱垫片、直齿轮二、直双层组合齿轮、斜双层组合齿轮、斜齿轮、步进电机一、导线二、支撑圆盘一、步进电机二、直齿轮三、直齿轮四、L形固定片、方形固定片、导线三、六角头螺母组合、二级支撑臂、支撑圆盘二、固定卡扣、内齿轮、滚珠、滑道构成；所述一级支撑臂为扁平的长方体结构且下方与支撑圆盘一固定，二级支撑臂为圆柱形结构且上方与支撑圆盘二固定；所述支撑圆盘一与支撑圆盘二之间安装有在滑道滚动的一组滚珠，且支撑圆盘二四周均匀安装有4组固定卡扣；所述固定卡扣上部与底部分别开有两个固定卡扣上孔、固定卡扣下孔。优选地，所述支撑机构上部，直齿轮一、直齿轮二、直双层组合齿轮、斜双层组合齿轮互相啮合，并通过六角头带肩螺母组合安装于两侧一级支撑臂之间，且各齿轮均通过圆柱垫片调整到合适位置；所述步进电机一通过两组六角头带肩螺母组合固定于两侧一级支撑臂之间，且安装于步进电机一上的斜齿轮与上方的斜双层组合齿轮啮合。优选地，所述支撑机构下部，内齿轮通过两组六角头螺母组合分别固定于4组固定卡扣之上；所述直齿轮四通过六角头螺母组合固定于L形固定片之上，且L形固定片通过六角头螺母组合固定于一级支撑臂之上；所述步进电机二安装于通过六角头螺母组合固定的方形固定片与一级支撑臂之间，且步进电机二安装有直齿轮三；所述直齿轮三与直齿轮四啮合，直齿轮四与齿轮啮合。优选地，所述树莓派固定盒体安装于支撑机构中部，莓派固定盒体包括树莓派下壳、树莓派上壳、微控制器、可充电锂电池、双面胶、埋头螺钉、散热风扇、卡扣、电源管理模块组成；所述树莓派下壳通过六角头螺母组合固定于一级支撑臂之上，微控制器通过埋头螺钉安装于树莓派下壳之中，可充电锂电池与电源管理模块通过双面胶固定于树莓派下壳与微控制器之间；所述树莓派上壳安装有散热风扇，并通过树莓派上壳四周的卡扣固定于树莓派下壳之上；所述微控制器分别通过导线二、导线三与步进电机一、步进电机二相连；与所述电源管理模块相连的包括太阳能面板的导线零、可充电锂电池以及微控制器。优选地，所述微控制器采用系统基于Linux编程的树莓派微型电脑模块。优选地，太阳光通过透光口照射到光敏电阻阵列；若光敏阵列传感器与太阳光平行，则传感器主板上的各个光敏电阻的感光值一样，不产生方位数据；若光敏阵列传感器与太阳光有一定夹角，则未被太阳光照射到的光敏电阻与被太阳光照射到的光敏电阻感光值不一样，则产生方位数据，并通过导线一将产生的方位数据发送给微控制器处理，处理完成后通过控制步进电机一与步进电机二转动，分别带动一级支撑臂上方的齿轮组与一级支撑臂下方的齿轮组转动，使得太阳能面板垂直旋转，一级支撑臂水平旋转，最后使得太阳能面板朝向太阳。采用了上述技术方案后，本技术取得了诸多有益效果，例如：（1）本技术通过光敏阵列传感器捕获到太阳的方位，并将方位数据发送给微控制器处理，处理完成后通过控制太阳能面板与支撑机构旋转使得太阳能面板朝向太阳，从而提高太阳能的采集效率；（2）本技术的光敏阵列传感器的传感器壳体的长度可以根据对太阳方位感知的精度而定，若需要高精度的对太阳方位的感知，可以通过增加传感器壳体的长度来达到效果；（3）本技术采用的微控制器采用系统基于Linux编程的树莓派微型电脑模块，此微型电脑模块拥有GPIO扩展引脚与wifi功能，将需要添加的额外的传感器模块与GPIO扩展引脚相连，并通过对此微型电脑模块进行编程，可以达到部署近距离的信息采集系统的能力；（4）本技术采用的供电方式有两种，当获取到的太阳能面板的电量不足以支撑微控制器的运转时，不足的那一部分电量将由可充电锂电池提供；当获取到的太阳能面板的电量足以支撑微控制器的运转时，多余的那一部分电量将存储在可充电锂电池中。附图说明附图是用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本技术，但并不构成对本技术的限制。在附图中：图1为本技术的完整装置示意图；图2为本技术的光敏阵列传感器的主视图与俯视图；图3为本技术的支撑机构上部的主视图与左视图；图4为本技术的支撑机构下部的主视图；图5为本技术的固定卡扣的示意图；图6为本技术的支撑机构下部的部分主视图与俯视图；图7为本技术的支撑机构下部的部分主视图与俯视图；图8为本技术的支撑机构中部树莓派固定盒体的主视图；图9为本技术的支撑机构中部树莓派固定盒体的俯视图；图10为本技术的树莓派上壳的俯视图。图中：100-太阳能面板，200-光敏阵列传感器，300-支撑机构，400-树莓派固定盒体，101-直齿轮一，102-导线零，201-传感器壳体，202-传感器主板，203-光敏电阻，204-导线一，205-透光口，301-一级支撑臂，1-六角头带肩螺母组合，303-圆柱垫片，304-直齿轮二，305-直双层组合齿轮，306-斜双层组合齿轮，307-斜齿轮，308-步进电机一，309-导线二，320-支撑圆盘一，322-步进电机二，323-直齿轮三，325-直齿轮四，326-L形固定片，327-方形固定片，328-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于树莓派的智能寻光太阳能装置，包括太阳能面板（100）、光敏阵列传感器（200）、支撑机构（300）、树莓派固定盒体（400），其特征在于：所述装置通过光敏阵列传感器（200）捕获到太阳的方位，并将方位数据发送给微控制器（403）处理，处理完成后通过控制太阳能面板（100）与支撑机构（300）旋转使得太阳能面板（100）朝向太阳；所述光敏阵列传感器（200）垂直固定于太阳能面板（100）上方一侧；所述太阳能面板（100）通过直齿轮一（101）与支撑机构（300）相连；所述支撑机构（300）中部安装有树莓派固定盒体（400）。

【技术特征摘要】
1.一种基于树莓派的智能寻光太阳能装置，包括太阳能面板（100）、光敏阵列传感器（200）、支撑机构（300）、树莓派固定盒体（400），其特征在于：所述装置通过光敏阵列传感器（200）捕获到太阳的方位，并将方位数据发送给微控制器（403）处理，处理完成后通过控制太阳能面板（100）与支撑机构（300）旋转使得太阳能面板（100）朝向太阳；所述光敏阵列传感器（200）垂直固定于太阳能面板（100）上方一侧；所述太阳能面板（100）通过直齿轮一（101）与支撑机构（300）相连；所述支撑机构（300）中部安装有树莓派固定盒体（400）。2.根据权利要求1所述的一种基于树莓派的智能寻光太阳能装置，其特征在于：所述光敏阵列传感器（200）由传感器壳体（201）、传感器主板（202）、光敏电阻（203）、导线一（204）、透光口（205）构成；所述光敏电阻（203）呈阵列方式布局在传感器主板（202）之上，该阵列方式包括线性阵列与圆周阵列两种方式，且传感器主板（202）安装在传感器壳体（201）底部；所述传感器壳体（201）为圆筒形且内壁涂有黑色材料。3.根据权利要求1所述的一种基于树莓派的智能寻光太阳能装置，其特征在于：所述支撑机构（300）由一级支撑臂（301）、六角头带肩螺母组合（1）、圆柱垫片（303）、直齿轮二（304）、直双层组合齿轮（305）、斜双层组合齿轮（306）、斜齿轮（307）、步进电机一（308）、导线二（309）、支撑圆盘一（320）、步进电机二（322）、直齿轮三（323）、直齿轮四（325）、L形固定片（326）、方形固定片（327）、导线三（328）、六角头螺母组合（2）、二级支撑臂（330）、支撑圆盘二（331）、固定卡扣（332）、内齿轮（333）、滚珠（3）、滑道（4）构成；所述一级支撑臂（301）为扁平的长方体结构且下方与支撑圆盘一（320）固定，二级支撑臂（330）为圆柱形结构且上方与支撑圆盘二（331）固定；所述支撑圆盘一（320）与支撑圆盘二（331）之间安装有在滑道（4）滚动的一组滚珠（3），且支撑圆盘二（331）四周均匀安装有4组固定卡扣（332）；所述固定卡扣（332）上部与底部分别开有两个固定卡扣上孔（334）、固定卡扣下孔（335）。4.根据权利要求3所述的一种基于树莓派的智能寻光太阳能装置，其特征在于：所述支撑机构（300）上部，直齿轮一（101）、直齿轮二（304）、直双层组合齿轮（305）、斜双层组合齿轮（306）互相啮合，并通过六角头带肩螺母组合（1）安装于两侧一级支撑臂（301）之间，且各齿轮均通过圆柱垫片（303）调整到合适位置；所述步进电机一（308）通过两组六角头带肩螺母组合（1）固定于两侧一级支撑臂（301）之间，且安装于步进电机一（308）上的斜齿轮（307）与上方的斜双层组合齿轮（306）啮合。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：左黎明，康文洋，张梦丽，夏萍萍，陈兰兰，艾美珍，易传佳，陈祚松，胡凯雨，周庆，王露，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：新型
国别省市：江西,36