一种太阳能路灯及控制方法与流程

本发明属于太阳能路灯领域，具体涉及一种太阳能电池板朝向可自动调节的太阳能路灯以及控制方法。

背景技术：

太阳能路灯由于在安装架设时无需敷设供电电缆，同时具有节能环保等优点，近年来得到了广泛应用。太阳能路灯通常由灯杆、灯头、太阳能电池板、蓄电池，以及具有电能转换传输、路灯开关控制、蓄电池充放电管理、故障告警指示等功能的控制电路组成。太阳能路灯以太阳光为能源，白天依靠设置在上部的太阳能电池板吸收太阳能并将之转化为电能储存在蓄电池中，晚上再利用储存的电能给灯头供电照明。在太阳能电池板能量转化率不变的前提下，发电量与太阳能电池板有效面积(即太阳能电池板与太阳光垂直的面积)成正比。因此，通过使太阳能电池板的朝向(即太阳能电池板所在平面的法线方向)始终指向太阳，可以有效提高太阳能电池板的发电量，从而延长夜间太阳能路灯的照明时长。中国发明专利cn200810042535公开了一种太阳能路灯，通过旋转抱箍实现太阳能电池板的安装固定，安装完成后太阳能电池板的朝向不便于再次调节。中国发明专利cn201510553125公开了一种可转向的太阳能路灯，该装置需要依靠人手工操作摇手，才能实现太阳能电池板转动调向，使用非常不便。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种太阳能电池板朝向可自动调节的太阳能路灯，以及一种太阳能电池板的控制方法。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种太阳能路灯，包括灯杆、照明装置、太阳能电池板、蓄电池，还包括第一旋转机构和第二旋转机构，所述第一旋转机构能够驱动所述太阳能电池板沿所述灯杆长度方向的轴线转动，所述第二旋转机构能够驱动所述太阳能电池板沿与垂直于所述灯杆长度方向的轴线的轴线转动。

进一步地，所述灯杆包括第一连接部和第二连接部，照明装置的一端连接有第三连接部，所述第一旋转机构能够驱动所述第二连接部相对于所述第一连接部转动，所述第二旋转机构驱动所述第三连接部相对于所述第二连接部转动。

进一步地，所述第一旋转机构和/或第二旋转机构包括步进电机和齿轮减速装置。

进一步地，所述太阳能路灯还包括控制模块，所述控制模块根据接收到的信息控制所述第一旋转机构和/或所述第二旋转机构工作。

进一步地，所述信息包括路灯所在的经纬度、当前的日期和时间。

进一步地，所述控制模块中设有gps模块，用于获取太阳能路灯所在的经纬度、日期和时间信息。

本发明还提供了一种控制方法，其用于控制以上所述的太阳能电池板，包括以下步骤：

s1：获取太阳能路灯的经纬度、日期和时间信息；

s2：计算并更新一天内“时间——太阳能电池板朝向”的对应表；

s3：根据对应表，驱动第一旋转机构和第二旋转机构工作；

s4：判断是否进入夜晚；是，转步骤s5；否，转步骤s3；

s5：进入下一天，转步骤s2。

进一步地，步骤s2所述对应表中包括一天内的时刻、太阳能电池板的竖直朝向和太阳能电池板的水平朝向3组参数。

进一步地，所述对应表中一天内的时刻间隔为15分钟。

进一步地，所述步骤s4中通过判断太阳光强度判断是否进入夜晚。

本发明的有益效果为：

(1)太阳能电池板具有两个自由度，并可自动控制该太阳能电池板在这两个自由度运动。

(2)时刻跟踪太阳的高度，并调整太阳能电池板的运动方向，使太阳能电池板朝向始终指着太能。同时还可以自动判断是否进入黑夜并控制太阳能电池板工作。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明一种太阳能路灯的整体结构示意图；

图2为本发明一种太阳能路灯的上部结构示意图；

图3为本发明一种控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-2所示，一种太阳能路灯，该太阳能路灯包括灯杆1、照明装置2、太阳能电池板3、第一旋转机构5、第二旋转机构4和蓄电池。其中太阳能电池板3为蓄电池供电。另外，第一旋转机构5能够驱动太阳能电池板3沿灯杆1长度方向的轴线(即图2中的轴线x)转动，第二旋转机构4能够驱动太阳能电池板3沿轴线y转动，其中轴线y垂直于轴线x。

进一步地，灯杆1包括第一连接部8和第二连接部7，其中第二连接部7可相对于第一连接部8转动。具体地，第一旋转机构5可以驱动第二连接部7相对于第一连接部8转动，即为太阳能电池板提供了在x轴方向的转动自由度。更具体地，第一旋转机构5包括步进电机和齿轮减速装置，其中步进电机及齿轮减速装置可容纳在第一连接部8和第二连接部7的连接关节处内部的空间内。

进一步地，照明装置2的一端连接有第三连接部6，该第三连接部6可相对于第二连接部7转动。具体地，第二旋转机构4可以驱动第三连接部6相对于第二连接部7转动，即为太阳能电池板提供在y轴方向的转动自由度。更具体地，第二旋转机构4包括步进电机和齿轮减速装置，其中步进电机和齿轮减速装置可以容纳在第二连接部7和第三连接部6的连接关节处内部的空间内。

进一步地，太阳能路灯还包括控制模块，该控制模块根据接收到的信息控制第一旋转机构5和第二旋转机构4驱动太阳能电池板3分别绕x轴和y轴方向转动。其中信息为路灯所在的经纬度、当前的日期和时间。具体地，经纬度、日期和时间信息采用人工方式输入控制模块中，控制模块中设置有存储模块和时钟电路，经纬度信息存储在存储模块中，时钟电路经初始化之后，可生成日期和时间信息。优选地，所述控制模块中设有gps模块，用于获取经纬度、日期和时间信息，这样可以免除手工输入经纬度和日期时间信息的缓解，从而进一步增加太阳能路灯的自动化工作能力，简小路灯安装和维护人员的工作量。

如图3所示，本发明还提供了一种控制方法，该控制方法用于控制太阳能路灯的太阳能电池板，包括以下步骤：

s1：获取太阳能路灯的经纬度、日期和时间信息。

该信息既可以通过读取控制电路中的存储模块和时钟电路获取，也可以通过gps模块实时获取。

s2：计算并更新一天内“时间——太阳能电池板朝向”的对应表。对应表中至少有三个参数：

一是一天内的时刻，可以采用等间隔时刻，间隔时间越小，太阳能电池板的动作越频繁，从而会比较耗电；间隔时间过大，会影响太阳能电池板朝向控制的准确度，因此要在二者之间找到平衡点，优选值为15分钟。

二是太阳能电池板的竖直朝向，该竖直朝向由太阳能电池板在x轴方向的转动自由度提供，该参数主要与地球的地轴偏角和纬度相关，用于跟踪太阳的高度。通过日期和纬度信息，可以计算得到该参数，同一天内该参数值无变化。

三是太阳能电池板的水平朝向，该水平朝向由太阳能电池板在y轴方向的转动自由度提供，该参数主要与经度和时间相关，用于跟踪太阳的东升西落。通过纬度和时间信息，可以计算得到该参数。

s3：根据对应表，驱动第一旋转机构4和第二旋转机构5工作。同一天内，第二旋转机构4仅需动作一次，而第一旋转机构5在每个时刻间隔都要动作。

s4：判断是否进入夜晚；是，转步骤s5；否，转步骤s3；

在判断是否进入夜晚时，可以通过光学传感器获取太阳光强度信息，并判断是白天或黑夜。另外，也可以通过当地经纬度、日照时间、当前日期和时间预估出进入黑夜的时间。

s5：进入下一天，转步骤s2。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。