[发明专利]一种面向物联网应用的太阳能跟踪系统

摘要

一种面向物联网应用的太阳能跟踪系统，属于移动通讯技术领域。由远程服务器、物联网成员和安装在所有物联网成员上的机械系统、太阳能发电板和安装于太阳能发电板上的电路系统组成。机械系统使太阳能发电板在三维空间旋转；电路系统伺服机械系统并且提供外部传感器即插即用功能。本发明有益效果是，充分利用光能，机械系统的水平旋转装置和垂直旋转装置的设计采用带有自锁功能的涡轮和蜗杆结构，抗击强风的能力强。

主权项

一种面向物联网应用的太阳能跟踪系统，由远程服务器、物联网成员和安装在所有物联网成员上的机械系统与电路系统组成；其特征在于：机械系统由底座（1）、支撑立柱（3）、旋转圆筒（4）、下轴承（5）、上轴承（6）、水平旋转装置、垂直旋转装置和向日板（21）组成；支撑立柱（3）从下向上，依次固定着底座（1）、下轴承（5）的内圈、大伞齿（14）的内圈、上轴承（6）的内圈和上支座（2）；旋转圆筒（4）上下两端分别固定在上轴承（6）和下轴承（5）的外圈上；小伞齿（13）与大伞齿（14）在旋转圆筒（4）内咬合，小伞齿转轴（12）以水平方向伸出旋转圆筒（4）；小伞齿转轴（12）上套有衬套（9），衬套（9）固定在旋转圆筒（4）的筒壁上，大伞齿（14）与小伞齿（13）的组合减速比为1:2；下涡轮（11）固定在旋转圆筒（4）的外侧小伞齿转轴（12）的端点处；下蜗杆（10）固定在下步进电机（7）的转轴上，并与下涡轮（11）咬合；下步进电机（7）通过下机座（8）固定在旋转圆筒（4）的外侧；下步进电机（7）带动下蜗杆（10）和下涡轮（11）转动，使旋转圆筒（4）围绕支撑立柱（3）360度旋转；上步进电机（15）通过上机座（16）固定在旋转圆筒（4）上部的外侧；上步进电机（15）输出轴上安装上蜗杆（17），上蜗轮（18）与上涡杆（17）咬合，上涡轮（18）内圈固定在水平的俯仰支架转轴（20）的中间部位；两个俯仰支架（19）分别固定在俯仰支架转轴（20）的两端；向日板（21）固定在俯仰支架（19）上，向日板（21）上表面安装太阳能发电板（23）、锂电池（22）和电路系统（24）；上步进电机（15）带动上涡轮（18）和上蜗杆（17）旋转，可以使向日板（21）从水平面顺时针右旋90度；电路系统由太阳能发电板（23）、充电模块、锂电池（22）、电池管理模块、步进电机驱动模块、三轴加速度模块、地磁场感应模块、全球定位系统模块、无线模块、存储模块和中央处理器组成；中央处理器负责步进电机驱动模块、三轴加速度模块、地磁场感应模块、全球定位系统模块、无线模块、存储模块、充电模块和电池管理模块的运行；太阳能发电板（23）接收太阳能，转换为电能，是锂电池的能量来源；充电模块接收太阳能发电板（23）转换的电能为锂电池充电；电池管理模块是电池管理芯片，保护锂电池，防止过充、过流和短路，检测电池剩余电量，估计系统续航时间，为控制算法提供信息；锂电池为中央处理器提供电能；步进电机驱动模块用于驱动步进电机，改变向日板（21）的方向；三轴加速度模块用于检查向日板（21）的仰角，与步进电机驱动模块构成闭环反馈；全球定位系统模块用来获取当地的经度和纬度，为天文控制算法提供原始数据，全球定位系统模块可与远程处理器通信；存储模块用于存储系统运行过程中的各种信息；无线模块分为短距离无线模块和远距离无线模块，短距离无线模块采用中央处理器自带的RF收发器，远距离无线模块采用3G模块；外部传感器模块将中央处理器输出的IIC总线协议转换为传感器需要的总线协议；机械系统使太阳能发电板（23）在三维空间旋转；电路系统伺服机械系统并且提供外部传感器即插即用功能，外部传感器模块与中央处理器通讯采用统一的IIC接口方式；外部传感器是采用任何通讯协议的传感器；所有物联网成员的太阳能跟踪系统的信息能够通过无线网传到远程服务器。