一种基于单片机的光伏路灯清洁装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于单片机的光伏路灯清洁装置，包括单片机、位置传感器、光敏传感器，霍尔传感器、双电源接口以及清洁刷子，所述位置传感器、所述霍尔传感器、所述光敏传感器分别与所述单片机通讯连接，所述单片机集成有时钟芯片、显示液晶、继电器驱动电路、按键；所述继电器驱动电路外接电机，所述电机的驱动轴与清洁刷子连接。本实用新型的有益效果为：其核心控制单元单片机能够根据实际的运行情况实现对光伏路灯的电池板的除尘清洁，一方面提高了光伏电池板转化电能的效率，另一方面，装置整体造价较低，降低了光伏路灯清洁系统的成本，投入市场以后得到广泛好评，为生产者带来了良好的经济效益。
【专利说明】一种基于单片机的光伏路灯清洁装置【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于单片机的光伏路灯清洁装置。
【背景技术】
[0002]目前，现有的光伏电池板清洁系统包括驱动机构、传动机构及与所述传动机构连接的除尘刷；这些光伏电池板清洁系统它们各自有自己的优点，但都不同程度上都有些缺点，尤其是在灰尘重，雨水少、大气污染严重的当前北方地区，其清洁不完全的问题就更加严重了。
[0003]经过实地调查，当前北方地区的光伏路灯没有清洁系统的情况占90%，在内地的、阳光照射量少的地区情况更突出，光伏电池板上附着灰尘，则减少其受光面积，有限时间且单位面积内接受的阳光就不能充分转化为电能，蓄电池长期不能充足电，使用寿命减少，造成了资源的浪费和环境的污染，给我们绿色生活带来不便，现有的光伏路灯清洁系统要么成本太高，要么耗能太 大，增加转化的电能价值还不能弥补花费或消耗的成本，更加无法广泛推广使用，目前还没有能够解决这些问题的产品或者方法出现。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种基于单片机的光伏路灯清洁装置，成本低，耗能小，能够有效地擦除路灯上的灰尘，且便于推广使用，以克服目前现有技术存在的上述不足。
[0005]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现:
[0006]一种基于单片机的光伏路灯清洁装置，包括光伏电池板边框、单片机和清洁刷子，所述单片机分别与位置传感器、光敏传感器和霍尔传感器通讯连接，所述单片机集成有时钟芯片、显示液晶、继电器驱动电路和按键；所述继电器驱动电路外接一电机，所述电机的驱动轴与清洁刷子连接；所述电机的驱动轴安装于一立柱的顶端，一光伏电池板安装于光伏电池板边框内，所述光伏电池板边框通过电池板受力横杠固定于所述立柱的顶端。
[0007]上述的基于单片机的光伏路灯清洁装置，所述单片机为89C51单片机。
[0008]上述的基于单片机的光伏路灯清洁装置，所述立柱上焊接有所述电池板受力横杠以及电池板支撑斜柱；所述电池板支撑斜柱的一端焊接于所述立柱，另一端焊接于电池板受力横杠。
[0009]上述的基于单片机的光伏路灯清洁装置，所述立柱上开设有孔，电机与传感器的接线安装于所述孔中。
[0010]上述的基于单片机的光伏路灯清洁装置，所述位置传感器安装于所述电池板受力横杠。
[0011]本实用新型的有益效果为:其核心控制单元单片机能够根据实际的运行情况实现对光伏路灯的电池板的除尘清洁，一方面提高了光伏电池板转化电能的效率，另一方面，装置整体造价较低，降低了光伏路灯清洁系统的成本，投入市场以后得到广泛好评，为生产者带来了良好的经济效益。【专利附图】
【附图说明】
[0012]下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0013]图1是本实用新型实施例所述基于单片机的光伏路灯清洁装置的整体结构框图；
[0014]图2是本实用新型实施例所述基于单片机的光伏路灯清洁装置连接示意框图；
[0015]图3是本实用新型实施例所述基于单片机的光伏路灯清洁装置的硬件电路图；
[0016]图4是图3中I处的局部放大图；
[0017]图5是图3中2处的局部放大图；
[0018]图6是图3中3处的局部放大图；
[0019]图7是图3中4处的局部放大图；
[0020]图8是图3中5处的局部放大图；
[0021]图9是图3中6处的局部放大图；
[0022]图10是图3中7处的局部放大图；
[0023]图11是图3中8处的局部放大图；
[0024]图12是图3中9处的局部放大图；
[0025]图13是图3中10处的局部放大图；
[0026]图14是本实用新型实施例所述基于单片机的光伏路灯清洁装置的普通运行模式流程图；
[0027]图15是本实用新型实施例所述基于单片机的光伏路灯清洁装置的电机在满足条件时进行清洁的流程图；
[0028]图16是本实用新型实施例所述基于单片机的光伏路灯清洁装置的参数调节模式流程图；
[0029]图中:1、光伏电池板边框；2、电动机转轴；3、光伏电池板；4、清洁刷子；5、电池板受力横杠；6、电池板支撑斜柱；7、电机和传感器的接线；8、位置传感器；9、时钟芯片。
【具体实施方式】
[0030]如图1-2所示，本实用新型实施例所述的一种基于单片机的光伏路灯清洁装置，包括单片机、位置传感器8、光敏传感器，霍尔传感器、双电源接口以及清洁刷子，所述位置传感器、所述霍尔传感器、所述光敏传感器分别与所述单片机通讯连接，所述单片机集成有时钟芯片9、显示液晶、继电器驱动电路、按键；所述继电器驱动电路外接电机，所述电机的驱动轴2与清洁刷子4连接，进一步地，所述单片机为89C51单片机，控制继电器即可控制清洁刷子工作；显示液晶显示当前时间、电机工作状态、清洁刷子位置等信息；所述单片机内设有三种模式:普通运行模式和清洁测试模式和常规参数调节模式，通过按键能够在普通运行模式、清洁测试模式和常规参数调节模式之间进行切换；光伏路灯清洁系统在普通运行模式下，准确的运行时间，采集当前刷子位置信号，温度信号，光强信号；基于单片机的光伏路灯清洁装置在清洁测试模式下，接通继电器，开启电机，带动清洁刷子，霍尔传感器记录清洁刷子运行的圈数；基于单片机的光伏路灯清洁装置在常规参数调节模式下，可以修改当前时间，修改清洁刷子运行圈数，修改普通模式下触发电机运行的时间和增减触发条件。[0031]进一步地，所述电机的驱动轴2安装于立柱的顶端，光伏电池板3安装于光伏电池板边框I内，所述光伏电池板边框I通过电池板受力横杠5固定于所述立柱的顶端，所述立柱焊接有电池板受力横杠5以及电池板支撑斜柱6，所述电池板支撑斜柱6的一端焊接于所述立柱，另一端焊接于电池板受力横杠5，所述立柱上开设有孔，电机与传感器的接线7安装于所述孔中，所述位置传感器8安装于所述电池板受力横杠，所述电机的驱动轴2与清洁刷子4连接，所述电机的驱动轴2在转动时通过中间件将圆周运动转化为所述清洁刷子4的往复弧度摇摆，进而对所述光伏电池板3进行清洁，而且所述电池板受力横杠5、电池板支撑斜柱6以及光伏电池板边框I所组成的三角架结构更加稳定，避免了在清洁过程中出现的晃动现象的发生。
[0032]如图3所示，为本装置总体所需硬件及其电气连接方式，在此硬件基础上能够实现装置整体以及其编程、调试、运行。
[0033]如图4所示，按键SI与电阻R2、R3和电容C3组成复位电路接在单片机RST引脚；12MHz晶振Jl与瓷片电容Cl、C2组成震荡电路接在单片机的XTALl和XTAL2引脚上；EA接Rl 接 VCC。
[0034]如图5所示，时钟芯片9的型号为DS1302，且其X1、X2引脚外接33MHz晶振组成外部时钟电路，再通过SCLK、I/O、RSTl与P3.6、P3.4、P3.5连接将时钟信号送到89C51单片机；R8、R9、R10为SCLK, I/O、RSTl引脚的上拉电阻。
[0035]如图6所示，单片机Pl.3 口接三极管9013的B级，高电平可以接通，9013的C级接到继电器下端，9013的E级接到地，继电器上端接大电流VCC1，继电器常闭端接触外部蓄电池电压接口，常开触点接电机控制线，接二极管D5续流。
[0036]如图7所示，宽屏液晶IXD12864通过PO 口与单片机实现数据传送，P2 口进行管理，PO 口接有驱动排阻，温度传感器DS18B20接P3.7 口，单总线传送温度数据给单片机，数据端DQ接R4作上拉电阻。
[0037]如图8所示，89C51单片机所有端口外接两排排针做测试点，40引脚VCC通过104电容接地，稳定电源滤除波动。
[0038]如图9所示，Jll为光敏传感器接口，Pl.1和Pl.2接AD转换芯片PCF8591的SDA和SDL 口，进行IIC通信；J13是霍尔传感器接口，单片机P2.7 口接到比较器LM393的比较输出端，读取电平变化；J14是位置传感器的接口，采用干簧管模块电路，单片机Pl.5 口读取信号。
[0039]如图10所示，J5接口接入外部+-9V交流电，通过整流桥U1，前级接C4和C5滤波一次，接入+5V稳压芯片U2和U3，C6、C7、C8、C9接入稳压芯片输出级进行再次滤波。U2接出VCCl提供继电器大电流，U3接出VCC提供系统电源。
[0040]如图11所示，J8接口接入蓄电池12V直流电，通过整流桥D3保护，接ClO和Cll前级滤波一次，接入+12V稳压芯片U6，U6输出端接C12再次滤波。后再接R6和R7组成分压电路，标签连接U2和U3的输入端。
[0041]如图12所示，按键S2、S3、S4、S5接单片机P3.0、P3.1、P3.2、P3.3 口另一端接地。
[0042]如图13所示，单片机Pl.4 口接R12顺次接D6接地，组成系统工作指示电路；VCC接R13顺次接D7接地，组成系统电源正常指示电路。
[0043]如图14所示，系统开机后首先进行变量数据初始化，后调用显示DS1302中的时间数据，DS1302配有备用电池可以不断走时，系统对它只初始化一次；调用显示温度和光强，位置等数据，组成常规界面；关闭继电器，然后系统指示灯闪烁，表示正常工作；系统此后开始扫描位置传感器信号、按键和时间数值:若刷子偏离初始位置，则开启单片机外部中断，接通继电器，开启电机，通过外部中断高速捕获位置信号，检查到则关电机，关中断；若时间数值到触发时间点，则接通继电器，开启电机，通过霍尔传感器记录次数数据，到达20次关闭电机；若按键触发测试程序，则接通继电器，开启电机，通过霍尔传感器记录次数数据，到达10次关闭电机；若按键触发参数修改程序，则进入参数修改界面。
[0044]如图15所示，系统开启电机后，单片机通过读取霍尔传感器信号来判断清洁刷子的转动信息，若信号为低则计数器加一，再判断扫动次数是否达到，达到立即停止电机，没有达到则延时0.5s再继续读信号。
[0045]如图16所示，当按键触发参数调节模式时，单片机进入参数调节模式程序，扫描时间修改按键，若按下则进入时间修改程序；扫描扫动圈数修改按键，若按下则进入扫动圈数程序；扫描触发时间修改按键，若按下则进入触发时间程序；反之返回再次扫描。
[0046]如图1所示，实际产品结构的转轴位于两块光伏电池板的中间，连接清洁刷子，刷子材质选用竹纤维系列；电机位于光伏电池板下面，电机选用昌河汽车雨刷电机；在光伏电池板的边缘布位置传感器和霍尔传感器用于检测信号；整个主控板放在路灯柱子下的盒子里面，并埋在地下。
[0047]本实用新型基于单片机的光伏路灯清洁装置其核心控制单元单片机能够根据实际的运行情况实现对光伏路灯的电池板的除尘清洁，一方面提高了光伏电池板转化电能的效率，另一方面，装置整体造价较低，降低了光伏路灯清洁系统的成本，投入市场以后得到广泛好评，同时也扩大了生产者的市场竞争力，为生产者带来了良好的经济效益。
[0048]上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型创造所作的举例，而并非对本实用新型创造【具体实施方式】的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造权利要求的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种基于单片机的光伏路灯清洁装置，包括光伏电池板边框(I)、单片机和清洁刷子(4)，其特征在于:所述单片机分别与位置传感器(8)、光敏传感器和霍尔传感器通讯连接，所述单片机集成有时钟芯片(9)、显示液晶、继电器驱动电路和按键；所述继电器驱动电路外接一电机，所述电机的驱动轴(2)与清洁刷子(4)连接；所述电机的驱动轴(2)安装于一立柱的顶端，一光伏电池板(3)安装于光伏电池板边框(I)内，所述光伏电池板边框(I)通过电池板受力横杠(5 )固定于所述立柱的顶端；所述位置传感器(8 )安装于所述电池板受力横杠(5)中部。
2.根据权利要求1所述的基于单片机的光伏路灯清洁装置，其特征在于:所述单片机为89C51单片机。
3.根据权利要求1或2所述的基于单片机的光伏路灯清洁装置，其特征在于:所述电池板受力横杠(5)焊接于所述立柱上。
4.根据权利要求3所述的基于单片机的光伏路灯清洁装置，其特征在于:所述立柱上还焊接有电池板支撑斜柱(6 )，所述电池板支撑斜柱(6 )的一端焊接于所述立柱，所述电池板支撑斜柱(6)的另一端焊接于电池板受力横杠(5)。
5.根据权利要求4所述的基于单片机的光伏路灯清洁装置，其特征在于:所述立柱上开设有孔，所述电机与传感器的接线(7)安装于所述孔中。
【文档编号】G05B19/042GK203494810SQ201320453953
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2013年7月26日
【发明者】丁电宽, 潘三博, 李安民, 晏明国, 张东东 申请人:安阳师范学院, 安阳高新区生产力促进中心