【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于自供能微系统领域，涉及一种可自主展开与闭合的光伏自供电微系统，尤其涉及一种面向智能装备的可自主展开与闭合的光伏自供电微系统。
技术介绍
1、在目前的国内外研究中，太阳能电池机构俘获输出的能量多少与其受光面积成正比，为了俘获较多的太阳光能，就需要面积足够大的太阳能帆板，势必会造成传统光伏自供能系统具有较大的面积(体积)。与普通的大面积太阳能电池供电装置相比，可自主展开与闭合的太阳能电池发电机构和储能电池的结合，可在充分保证耗能器件或微系统持续工作能力的同时使得系统往微型化、智能化方向发展。一种可自主展开与闭合的光伏自供电微系统具有可折叠的太阳能帆板，可在低空间占有率的情况下采集更多的太阳光能。一种可自主展开与闭合的光伏自供电微系统可支持多种智能微型装备，在环境监测、应急救灾、巡防侦察以及水下探测等任务中发挥巨大作用。随着5g的到来，当代科技对于系统的智能化与集成化的要求逐步提高。然而，目前尚未有自主展开与闭合光伏智能自供电微系统总体实施方案的相关报道。因此，开展可自主展开与闭合的光伏自供电微系统技术及总体设计方案攻关是多种智能装备形成实用化工作能力的迫切需求。
2、在国内外的相关研究中，传统的太阳能帆板自供电微系统为收集足够的环境光能，需要使用足够大的太阳能帆板，占用空间比较大。传统的自供电系统只注重能量的采集和储存，并未考虑如何扩展执行任务所需的智能模块。
技术实现思路
1、要解决的技术问题
2、为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种可
3、技术方案
4、一种可自主展开与闭合的光伏自供电微系统，其特征在于包括太阳能帆板展开机构1、联轴器2、减速电机3、电机芯片4、储能电池6和太阳能电池8；所述太阳能帆板展开机构1包括多个平板，每个平板上平面设有太阳能电池8，每个平板的一端设有传动轴，多个转动机构共轴后通过联轴器2与减速电机3的传动轴机械连接，减速电机3的正负极与电机芯片4的输出端电连接，在减速电机3的运行下，通过联轴器2带动太阳能帆板展开机构1的多个平板展开或闭合；所述多个平板上的太阳能电池8串联或并联后输出端与储能电池6电连接。
5、还包括控制芯片5，电机芯片4的输入与控制芯片5的输出端电连接，控制芯片5控制产生的pwm波来控制减速电机3的转速与转向。
6、还包括稳压芯片7，串联在太阳能电池8与储能电池6之间。
7、所述每个平板上设有凹槽结构，太阳能电池8嵌入凹槽中。
8、所述太阳能帆板展开机构1中的多个平板的最下一层为固定底板，最上层为传动底板，中间为普通底板；所述传动底板半圆形中心区域有正五角孔洞，与传动轴顶部的正五角形轴形成机械配合；所述传动底板和普通底板的底部设有销，插入其下底板中的弧形凹槽中，并在弧形凹槽中滑动，当滑至凹槽边缘时，上层底板将带动下层的底板转动，使得所有底板完全展开。
9、所述多个平板为任意形状。
10、所述多个平板为任意形状包括矩形、扇形。
11、所述电机芯片4采用tb6612fng电机芯片。
12、所述控制芯片5采用stm32系统板。
13、所述太阳能帆板展开机构1中的零件采用3d打印工艺制造。
14、有益效果
15、本专利技术提出的一种可自主展开与闭合的光伏自供电微系统，包括太阳能电池、太阳能帆板展开机构、stm32系统板、太阳能电池输出稳压芯片、储能电池、搭载平台。太阳能电池用于收集工作环境中的光能，并将其转化为电能，为整个系统提供能量；太阳能帆板展开机构通过绘图软件构造三维结构，具体实物零件通过3d打印制造，所用的材料(树脂)具有表面光滑，细节表现力好，韧性强并且重量轻的优点；stm32系统板主要是用于控制太阳能帆板的展开与闭合、搭载平台所需的智能模块的拓展以及对于周围环境的监测；稳压芯片用于将太阳能板或储能电池产生的高电压降为(升为)可供stm32系统板和电机工作的额定电压；储能电池用于对整个系统进行供电；搭载平台是执行特定任务的平台，本专利技术的关键技术主要为搭载平台提供长自持的能源供给。本专利技术设计的一种可自主展开与闭合的光伏自供电微系统可实现在储能电池能量低于设定值时通过展开太阳能帆板来采集环境光能为储能电池充电，以提高微系统装备的持续工作能力。通过可自主展开与闭合的太阳能帆板，可实现在低空间占有率的情况下灵活收集转化环境光能，有利于搭载平台在微型化设计的同时保证其持续工作能力。同时，stm32系统板的主程序通过灵活调用函数库的各个功能模块可以完成诸多复杂的任务，满足平台的控制要求。
16、本专利技术公开的可自主展开与闭合的光伏自供电微系统，采用可闭合展开的太阳能帆板，可节省布置空间，利于搭载平台扩展更多的功能载荷。本专利技术加入具有高适配性的stm32系统板，不仅可完成自供电系统本身所需的简单控制，还可方便快捷地添加各种任务所需的智能模块，通过修改代码可灵活地将所添加各个模块间进行联动控制，有利于光伏自供电微系统往微型化、智能化方向发展。可展开的太阳能帆板自供电微系统可在环境监测、应急救灾、巡防侦察以及水下探测等任务中发挥更重要的作用。
17、本专利技术在太阳能帆板方面，采用若干片矩形太阳能帆板。若干片太阳能帆板在闭合后可以闭合为一片太阳能帆板的面积，有利于收纳；在稳压芯片方面，采用的稳压芯片可将6-12v的电压降为5v的稳定电压供储能电池充电；在储能电池方面，采用额定电压为3.7v的锂离子电池，与稳压芯片的5v输出电压构成一定的电压差，可实现充电功能；在系统集成方面，若干片太阳能帆板通过导线串联连接，太阳能帆板的正负极通过导线连接稳压芯片的输入端正负极，稳压芯片的输出端正负极连接储能电池的正负极。储能电池通过导线为stm32系统板供电，通过stm32系统板对其某端口分配一定占空比的电流来产生pwm波以操控tb6612fng电机驱动芯片来控制微型电机带动太阳能帆板的展开和闭合。本专利技术在储能电池电量低于设定值时，可自主采集环境光能并为储能电池充电，实现系统的高效可持续工作。本专利技术提出的一种可自主展开与闭合的光伏自供电微系统弥补了国内外相关技术空缺。
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1.一种可自主展开与闭合的光伏自供电微系统，其特征在于包括太阳能帆板展开机构(1)、联轴器(2)、减速电机(3)、电机芯片(4)、储能电池(6)和太阳能电池(8)；所述太阳能帆板展开机构(1)包括多个平板，每个平板上平面设有太阳能电池(8)，每个平板的一端设有传动轴，多个转动机构共轴后通过联轴器(2)与减速电机(3)的传动轴机械连接，减速电机(3)的正负极与电机芯片(4)的输出端电连接，在减速电机(3)的运行下，通过联轴器(2)带动太阳能帆板展开机构(1的多个平板展开或闭合；所述多个平板上的太阳能电池(8)串联或并联后输出端与储能电池(6)电连接。
2.根据权利要求1所述可自主展开与闭合的光伏自供电微系统，其特征在于：还包括控制芯片(5)，电机芯片(4)的输入与控制芯片(5)的输出端电连接，控制芯片(5)控制产生的PWM波来控制减速电机(3)的转速与转向。
3.根据权利要求1所述可自主展开与闭合的光伏自供电微系统，其特征在于：还包括稳压芯片(7)，串联在太阳能电池(8)与储能电池(6)之间。
4.根据权利要求1所述可自主展开与闭合的光伏自供电微
5.根据权利要求1所述可自主展开与闭合的光伏自供电微系统，其特征在于：所述太阳能帆板展开机构(1)中的多个平板的最下一层为固定底板，最上层为传动底板，中间为普通底板；所述传动底板半圆形中心区域有正五角孔洞，与传动轴顶部的正五角形轴形成机械配合；所述传动底板和普通底板的底部设有销，插入其下底板中的弧形凹槽中，并在弧形凹槽中滑动，当滑至凹槽边缘时，上层底板将带动下层的底板转动，使得所有底板完全展开。
6.根据权利要求1或5所述可自主展开与闭合的光伏自供电微系统，其特征在于：所述多个平板为任意形状。
7.根据权利要求6所述可自主展开与闭合的光伏自供电微系统，其特征在于：所述多个平板为任意形状包括矩形、扇形。
8.根据权利要求1所述可自主展开与闭合的光伏自供电微系统，其特征在于：所述电机芯片(4)采用TB6612FNG电机芯片。
9.根据权利要求1所述可自主展开与闭合的光伏自供电微系统，其特征在于：所述控制芯片(5)采用STM32系统板。
10.根据权利要求1或5所述可自主展开与闭合的光伏自供电微系统，其特征在于：所述太阳能帆板展开机构(1)中的零件采用3D打印工艺制造。
...【技术特征摘要】
1.一种可自主展开与闭合的光伏自供电微系统，其特征在于包括太阳能帆板展开机构(1)、联轴器(2)、减速电机(3)、电机芯片(4)、储能电池(6)和太阳能电池(8)；所述太阳能帆板展开机构(1)包括多个平板，每个平板上平面设有太阳能电池(8)，每个平板的一端设有传动轴，多个转动机构共轴后通过联轴器(2)与减速电机(3)的传动轴机械连接，减速电机(3)的正负极与电机芯片(4)的输出端电连接，在减速电机(3)的运行下，通过联轴器(2)带动太阳能帆板展开机构(1的多个平板展开或闭合；所述多个平板上的太阳能电池(8)串联或并联后输出端与储能电池(6)电连接。
2.根据权利要求1所述可自主展开与闭合的光伏自供电微系统，其特征在于：还包括控制芯片(5)，电机芯片(4)的输入与控制芯片(5)的输出端电连接，控制芯片(5)控制产生的pwm波来控制减速电机(3)的转速与转向。
3.根据权利要求1所述可自主展开与闭合的光伏自供电微系统，其特征在于：还包括稳压芯片(7)，串联在太阳能电池(8)与储能电池(6)之间。
4.根据权利要求1所述可自主展开与闭合的光伏自供电微系统，其特征在于：所述每个平板上设有凹槽结构，太阳能电池(8嵌入凹...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶涛，杨晨曦，马炳和，王一帆，王振龙，苑伟政，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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