[發(fā)明專利]一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310260808.9
• 申請(qǐng)日: 2013-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN103399580A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳實(shí);杜春明;趙亮;陳志奎;呂愛玲;柳繼委
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D3/12
• 分類號(hào): G05D3/12
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 趙連明

1.一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)，由遠(yuǎn)程服務(wù)器、物聯(lián)網(wǎng)成員和安裝在所有物聯(lián)網(wǎng)成員上的機(jī)械系統(tǒng)與電路系統(tǒng)組成；其特征在于：

機(jī)械系統(tǒng)由底座（1）、支撐立柱（3）、旋轉(zhuǎn)圓筒（4）、下軸承（5）、上軸承（6）、水平旋轉(zhuǎn)裝置、垂直旋轉(zhuǎn)裝置和向日板（21）組成；支撐立柱（3）從下向上，依次固定著底座（1）、下軸承（5）的內(nèi)圈、大傘齒（14）的內(nèi)圈、上軸承（6）的內(nèi)圈和上支座（2）；旋轉(zhuǎn)圓筒（4）上下兩端分別固定在上軸承（6）和下軸承（5）的外圈上；小傘齒（13）與大傘齒（14）在旋轉(zhuǎn)圓筒（4）內(nèi)咬合，小傘齒轉(zhuǎn)軸（12）以水平方向伸出旋轉(zhuǎn)圓筒（4）；小傘齒轉(zhuǎn)軸（12）上套有襯套（9），襯套（9）固定在旋轉(zhuǎn)圓筒（4）的筒壁上，大傘齒（14）與小傘齒（13）的組合減速比為1:2；下渦輪（11）固定在旋轉(zhuǎn)圓筒（4）的外側(cè)小傘齒轉(zhuǎn)軸（12）的端點(diǎn)處；下蝸桿（10）固定在下步進(jìn)電機(jī)（7）的轉(zhuǎn)軸上，并與下渦輪（11）咬合；下步進(jìn)電機(jī)（7）通過下機(jī)座（8）固定在旋轉(zhuǎn)圓筒（4）的外側(cè)；下步進(jìn)電機(jī)（7）帶動(dòng)下蝸桿（10）和下渦輪（11）轉(zhuǎn)動(dòng)，使旋轉(zhuǎn)圓筒（4）圍繞支撐立柱（3）360度旋轉(zhuǎn)；上步進(jìn)電機(jī)（15）通過上機(jī)座（16）固定在旋轉(zhuǎn)圓筒（4）上部的外側(cè)；上步進(jìn)電機(jī)（15）輸出軸上安裝上蝸桿（17），上蝸輪（18）與上渦桿（17）咬合，上渦輪（18）內(nèi)圈固定在水平的俯仰支架轉(zhuǎn)軸（20）的中間部位；兩個(gè)俯仰支架（19）分別固定在俯仰支架轉(zhuǎn)軸（20）的兩端；向日板（21）固定在俯仰支架（19）上，向日板（21）上表面安裝太陽(yáng)能發(fā)電板（23）、鋰電池（22）和電路系統(tǒng)（24）；上步進(jìn)電機(jī)（15）帶動(dòng)上渦輪（18）和上蝸桿（17）旋轉(zhuǎn)，可以使向日板（21）從水平面順時(shí)針右旋90度；

電路系統(tǒng)由太陽(yáng)能發(fā)電板（23）、充電模塊、鋰電池（22）、電池管理模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、三軸加速度模塊、地磁場(chǎng)感應(yīng)模塊、全球定位系統(tǒng)模塊、無(wú)線模塊、存儲(chǔ)模塊和中央處理器組成；中央處理器負(fù)責(zé)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、三軸加速度模塊、地磁場(chǎng)感應(yīng)模塊、全球定位系統(tǒng)模塊、無(wú)線模塊、存儲(chǔ)模塊、充電模塊和電池管理模塊的運(yùn)行；

太陽(yáng)能發(fā)電板（23）接收太陽(yáng)能，轉(zhuǎn)換為電能，是鋰電池的能量來源；充電模塊接收太陽(yáng)能發(fā)電板（23）轉(zhuǎn)換的電能為鋰電池充電；電池管理模塊是電池管理芯片，保護(hù)鋰電池，防止過充、過流和短路，檢測(cè)電池剩余電量，估計(jì)系統(tǒng)續(xù)航時(shí)間，為控制算法提供信息；鋰電池為中央處理器提供電能；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，改變向日板（21）的方向；三軸加速度模塊用于檢查向日板（21）的仰角，與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊構(gòu)成閉環(huán)反饋；全球定位系統(tǒng)模塊用來獲取當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度和緯度，為天文控制算法提供原始數(shù)據(jù)，全球定位系統(tǒng)模塊可與遠(yuǎn)程處理器通信；存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的各種信息；無(wú)線模塊分為短距離無(wú)線模塊和遠(yuǎn)距離無(wú)線模塊，短距離無(wú)線模塊采用中央處理器自帶的RF收發(fā)器，遠(yuǎn)距離無(wú)線模塊采用3G模塊；外部傳感器模塊將中央處理器輸出的IIC總線協(xié)議轉(zhuǎn)換為傳感器需要的總線協(xié)議；

機(jī)械系統(tǒng)使太陽(yáng)能發(fā)電板（23）在三維空間旋轉(zhuǎn)；電路系統(tǒng)伺服機(jī)械系統(tǒng)并且提供外部傳感器即插即用功能，外部傳感器模塊與中央處理器通訊采用統(tǒng)一的IIC接口方式；外部傳感器是采用任何通訊協(xié)議的傳感器；

所有物聯(lián)網(wǎng)成員的太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)的信息能夠通過無(wú)線網(wǎng)傳到遠(yuǎn)程服務(wù)器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，外部傳感器模塊由插接口、傳感器處理器和傳感器組成，插接口用來與電路系統(tǒng)主板上的傳感器適配接口相連，接口是一個(gè)四線插頭，包含電源線、地線、時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線；傳感器處理器將電路系統(tǒng)的總線協(xié)議轉(zhuǎn)換為傳感器需要的總線協(xié)議，傳感器可以是遵循任何協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的傳感器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)，其特征在于物聯(lián)網(wǎng)成員可安排為多個(gè)組長(zhǎng)以及每個(gè)組長(zhǎng)下的多個(gè)組員的組織結(jié)構(gòu)形式，作為組長(zhǎng)的太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)可以管理少于254個(gè)的組員太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)，并同時(shí)裝備有遠(yuǎn)距離無(wú)線模塊和短距離無(wú)線模塊；組員太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)只裝備短距離無(wú)線模塊；遠(yuǎn)程服務(wù)器能夠通過遠(yuǎn)距離無(wú)線模塊監(jiān)測(cè)并控制作為組長(zhǎng)的太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)，作為組員的太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)之間可以通過短距離無(wú)線模塊互相交換信息并且與作為組長(zhǎng)的太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)交換信息。