基于太阳能双轴自动追踪供电的基站的制作方法

本实用新型涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于太阳能双轴自动追踪供电的基站。

背景技术：

在移动通信中，基站是指在一定的无线电覆盖区域中，通过移动通信交换中心与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。随着通信技术的不断发展，人们对通信质量的要求逐渐提高，大量基站分布在城市市区内以及野外，而现有的基站一般采用电网供电，无论基站采用的是集中供电方式还是分散供电方式，都在一定程度上增加的了电网的负担。

目前，有一部分基站采用在地面设置太阳能电池板，利用太阳能电池板为基站机房内的通信设备供电，但是受阳光角度、照射时长以及光电转换效率等诸多方面的影响，采用地面设置太阳能电池板为基站供电的方式的太阳能供电效率较低，远远无法满足基站的正常用电需求。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有技术中基站增加了电网负担以及基站的太阳能供电效率较低的问题，提供一种基于太阳能双轴自动追踪供电的基站。

为解决上述问题，本实用新型采取如下的技术方案：

一种基于太阳能双轴自动追踪供电的基站，包括单管塔和机房，所述单管塔包括底座、安装座、塔杆、天线和避雷针，所述机房设置在所述底座上，所述塔杆通过所述安装座与所述底座固定连接，所述天线固定连接在所述塔杆上，所述避雷针固定连接在所述塔杆的顶端，还包括太阳能双轴自动追踪供电装置和设置在所述机房内的太阳能控制器，所述太阳能双轴自动追踪供电装置包括电机支撑架、空心轴减速电机、实心轴减速电机、调心轴承、电池板安装座、电池板水平支撑杆和太阳能电池板，

所述电机支撑架包括横向支撑板和倾斜支撑板，所述横向支撑板的一端与所述塔杆固定连接，且所述横向支撑板上远离所述塔杆的一侧设有与所述调心轴承相匹配的轴孔，所述倾斜支撑板的一端与所述塔杆固定连接，所述倾斜支撑板的另一端与所述横向支撑板的底部固定连接；

所述空心轴减速电机通过所述调心轴承和所述轴孔固定安装在所述横向支撑板上，且所述空心轴减速电机的输出轴与所述电池板安装座固定连接，所述实心轴减速电机与所述空心轴减速电机螺栓固定连接，且所述实心轴减速电机的输出轴穿过所述空心轴减速电机的空心部分后，与所述电池板安装座内伞齿轮的主动齿轮固定连接；

所述电池板水平支撑杆通过轴承与所述电池板安装座连接，且所述电池板水平支撑杆贯穿所述伞齿轮的从动齿轮并与所述从动齿轮固定连接，所述电池板水平支撑杆的两端分别固定安装至少一个所述太阳能电池板；

每一所述太阳能电池板的正面设置有两个以上的光敏传感器，且每一所述太阳能电池板上的全部所述光敏传感器沿垂直于所述电池板水平支撑杆长度的方向与所述太阳能电池板的边框等间距依次直线排列，每一所述光敏传感器均与所述太阳能控制器连接；

所述太阳能电池板的馈线穿过所述塔杆上的进线口和出线口后，通过所述机房上的馈线窗与所述机房内的蓄电池连接，所述蓄电池为所述机房内的设备供电；

所述空心轴减速电机和所述实心轴减速电机的馈线穿过所述进线口和所述出线口后，通过所述馈线窗与所述太阳能控制器连接。

上述基于太阳能双轴自动追踪供电的基站利用光敏传感器实时探测太阳能电池板上接收的太阳光的强度并将光强信息反馈给太阳能控制器，太阳能控制器根据光强信息分别控制空心轴减速电机和实心轴减速电机的运动，进而实现太阳能电池板对太阳位置的双轴自动追踪，使太阳光始终与太阳能电池板的正面相垂直从而极大地提高了太阳能电池板的发电效率，而且太阳能双轴自动追踪供电装置结构紧凑、稳定性高，太阳能电池板不易被树木或者建筑物遮挡，也不易被人为破坏，同时，太阳能电池板所发的电量实时存储入机房的蓄电池中，蓄电池可以为机房中的设备提供稳定的电压，从而减轻了电网的供电负担，特别是对于供电线路较长的基站而言，本实用新型有利于提高基站的供电稳定性和可靠性。由于太阳能是一种清洁、环保的可再生能源，因此本实用新型所提出的基于太阳能双轴自动追踪供电的基站是一种环保型基站，对于移动通信的未来发展而言具有十分积极的意义。

附图说明

图1为本实用新型其中一个实施例中基于太阳能双轴自动追踪供电的基站的结构示意图；

图2为A部分的横截面放大结构示意图；

图3为B部分的横截面放大结构示意图；

图4为伞齿轮的横截面示意图；

图5为太阳能电池板的示意图；

图6为电池板水平支撑杆与太阳能电池板的背板固定连接的示意图；

图7为本实用新型其中一个具体实施方式中具有塔杆辅助支撑杆的基站的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及较佳实施例对本实用新型的技术方案进行详细描述。

在其中一个实施例中，如图1所示，基于太阳能双轴自动追踪供电的基站包括单管塔和机房200，单管塔包括底座110、安装座120、塔杆130、天线140 和避雷针150，机房200设置在底座110上，塔杆130通过安装座120与底座 110固定连接，天线140固定连接在塔杆130上，避雷针150固定连接在塔杆 130的顶端，本实施例中的基站还包括太阳能双轴自动追踪供电装置和设置在机房200内的太阳能控制器，该太阳能双轴自动追踪供电装置包括电机支撑架、空心轴减速电机400、实心轴减速电机500、调心轴承600、电池板安装座700、电池板水平支撑杆800和太阳能电池板900。

具体地，如图1所示，电机支撑架包括横向支撑板310和倾斜支撑板320，横向支撑板310的一端与塔杆130固定连接，且横向支撑板310上远离塔杆130 的一侧设有与调心轴承600相匹配的轴孔，调心轴承600通过该轴孔与横向支撑板310固定安装，倾斜支撑板320的一端与塔杆130固定连接，倾斜支撑板 320的另一端则与横向支撑板310的底部固定连接。

横向支撑板310与塔杆130固定连接时，可采用多种连接方式实现，例如图2所示，横向支撑板310与塔杆130连接的一侧开有一半圆孔，并且该半圆孔的直径与塔杆130的直径相同，横向支撑板310通过半圆孔与塔杆130配合，并利用半圆形固定件进行固定，该半圆形固定件的直径与塔杆130的直径相同，其上设置有两个连接耳，半圆形固定件通过螺钉和连接耳与横向支撑板310套设在塔杆130上并通过调整螺钉的紧度，实现横向支撑板310和塔杆130之间的固定连接。

为了提高电机支撑架的稳定性，电机支撑架除包括横向支撑板310外，还包括倾斜支撑板320，横向支撑板310、倾斜支撑板320和塔杆130之间构成三角形结构，从而保证了电机支撑架的稳定性和安全性，相类似地，倾斜支撑板 320分别与塔杆130和横向支撑板310的底部固定连接时，也可采用多种连接方式实现，例如图3所示，倾斜支撑板320与塔杆130固定连接时，可采用两个直径与塔杆130的直径相同的半圆形固定件进行连接，两个半圆形固定件的一端通过螺钉固定连接，另一端夹持倾斜支撑板320的一端后再通过螺钉固定连接，倾斜支撑板320与横向支撑板310的底部之间可以焊接固定或者采用螺钉进行固定。

由于减速电机能够提供较低的转速和较大的力矩，且运动精度较高，因此，本实施例采用空心轴减速电机400和实心轴减速电机500相套设的方式对电池板安装座700进行驱动，以保证太阳能双轴自动追踪供电装置的高追踪精度和可靠性。

在本实施例中，空心轴减速电机400通过调心轴承600和横向支撑板310 上的轴孔固定安装在横向支撑板310上，并且空心轴减速电机400的输出轴与电池板安装座700固定连接；实心轴减速电机500与空心轴减速电机400进行套设，并且实心轴减速电机500与空心轴减速电机400通过螺栓固定连接，如图1所示，实心轴减速电机500的输出轴穿过空心轴减速电机400的空心部分后，与电池板安装座700内伞齿轮的主动齿轮固定连接，

电池板水平支撑杆800通过轴承与电池板安装座700连接，并且电池板水平支撑杆800贯穿伞齿轮的从动齿轮并与从动齿轮固定连接，在电池板水平支撑杆800的两端，分别固定安装至少一个太阳能电池板900。

电池板安装座700内的伞齿轮也被称为锥齿轮，是一种用于相交轴之间进行传动的一类齿轮，根据其齿面上齿形的不同，伞齿轮可以分为直齿伞齿轮、斜齿伞齿轮和螺旋伞齿轮，伞齿轮包括相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，在本实施例中，空心轴减速电机400的输出轴与电池板安装座700固定连接，当太阳能控制器驱动空心轴减速电机400运动时，电池板安装座700带动电池板水平支撑杆800进行水平方向的转动，即实现电池板水平支撑杆800上安装的太阳能电池板900的水平转动；实心轴减速电机500的输出轴与伞齿轮的主动齿轮固定连接，当太阳能控制器驱动实心轴减速电机500运动时，伞齿轮的主动齿轮带动从动齿轮运动，由于从动齿轮与电池板水平支撑板800固定连接，并且电池板水平支撑杆800通过轴承可以与电池板安装座700进行相对转动，因此电池板水平支撑杆800在从动齿轮的带动下可以进行转动，即实现电池板水平支撑杆800上安装的太阳能电池板900的俯仰转动。

图4所示为本实施例中的伞齿轮的横截面示意图，伞齿轮包括相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，本实施例中的伞齿轮可以采用直齿伞齿轮、斜齿伞齿轮和螺旋伞齿轮中的任意一种，实心轴减速电机500与主动齿轮的中心孔固定连接，使得主动齿轮在实心轴减速电机500的带动下进行转动，进而带动从动齿轮的转动。伞齿轮具有传动效率高、传动比稳定、承载能力高、工作可靠、结构紧凑以及寿命长等优点，因此本实施例基于伞齿轮传动的太阳能双轴自动追踪供电装置的追踪精度更高、发电效率更好、稳定性更好，且结构紧凑。太阳能电池板900是本实施例中将太阳光转换成电能的重要装置，其主要材料是硅，当然也还包括非晶硅电池板，例如薄膜太阳能电池、有机太阳能电池以及染料敏化太阳能电池等，优选地，本实用新型中的太阳能电池板900为单晶硅太阳能电池板，由于单晶硅太阳能电池板相较于多晶硅太阳能电池板以及其他非晶硅电池板等具有更高的光电转换效率，并且稳定性较好，因此以单晶硅太阳能电池板作为本实用新型的太阳能电池板，可以进一步提高太阳能发电的效率，减小电网的供电负担。

在本实施例中，为实现太阳能电池板900对太阳能的双轴自动追踪，每一太阳能电池板900的正面都设置有两个以上的光敏传感器，并且每一太阳能电池板900上的全部光敏传感器在太阳能电池板900上沿垂直于电池板水平支撑杆800长度的方向与太阳能电池板900的边框等间距依次直线排列，即相邻两个光敏传感器之间的间距相等且靠近太阳能电池板900边框的光敏传感器与该边框之间的距离也与相邻两个光敏传感器之间的间距相同，每一光敏传感器均与机房200中的太阳能控制器连接，从而将探测到的光强信息反馈至太阳能控制器，其中太阳能控制器可以利用单片机结合相关硬件实现。下面以电池板水平支撑杆800的两端分别固定安装一块太阳能电池板900，并且在每一块太阳能电池板900上设置两个光敏传感器(分别记为R₁，R₂，R₁’和R₂’)为例，对太阳能双轴自动追踪供电装置的双轴自动追踪的原理进行说明。

如图5所示，太阳能电池板900绕实心轴减速电机500的输出轴做水平转动(图中旋转剪头所示方向)，且该方向与太阳的东升西落整体运动方向相一致，光敏传感器R₁和光敏传感器R₂设置在第一块太阳能电池板沿长边的方向上，并且光敏传感器R₁和光敏传感器R₂在第一块太阳能电池板上沿垂直于电池板水平支撑杆800的长度的方向与第一块太阳能电池板的边框等间距依次直线排列，即光敏传感器R₁与其相邻的宽边的距离L₁、光敏传感器R₁和光敏传感器R₂之间的距离L₁₂以及光敏传感器R₂与其相邻的宽边的距离L₂都相等(即 L₁＝L₁₂＝L₂)，相同地，在第二块太阳能电池板沿垂直于电池板水平支撑杆800 的长度的方向上设置光敏传感器R₁’和光敏传感器R₂’，并且光敏传感器R₁’和光敏传感器R₂’在太阳能电池板上沿垂直于电池板水平支撑杆800的长度的方向与太阳能电池板900的边框等间距依次直线排列，即光敏传感器R₁’与其相邻的宽边的距离L₁’、光敏传感器R₁’和光敏传感器R₂’之间的距离L₁₂’以及光敏传感器 R₂’与其相邻的宽边的距离L₂’都相等(即L₁’＝L₁₂’＝L₂’)，光敏传感器R₁、光敏传感器R₂、光敏传感器R₁’和光敏传感器R₂’实时探测接收到的太阳光强度，并将光强信息反馈给太阳能控制器，当太阳能控制器根据四个光敏传感器反馈的光强信息进行判定，当光敏传感器R₁接收到的光强I₁与光敏传感器R₂接收到的光强I₂的平均值和光敏传感器R₁’接收到的光强I₁’与光敏传感器R₂’接收到的光强I₂’的平均值之差大于预设水平阈值时，太阳能控制器驱动空心轴减速电机400 转动，空心轴减速电机400的输出轴带动电池板安装座700转动，进而使第一块太阳能电池板和第二块太阳能电池板进行水平方向转动，直至光强I₁与光强 I₂的平均值和光强I₁’与光强I₂’的平均值之差小于或者等于预设水平阈值，太阳能控制器停止驱动空心轴减速电机400；当光敏传感器R₁接收到的光强I₁与光敏传感器R₁’接收到的光强I₁’的平均值和光敏传感器R₂接收到的光强I₂与光敏传感器R₂’接收到的光强I₂’的平均值之差大于预设俯仰阈值时，太阳能控制器驱动实心轴减速电机500转动，实心轴减速电机500的输出轴带动伞齿轮的主动齿轮转动，进而使第一块太阳能电池板和第二块太阳能电池板进行俯仰方向转动，直至光强I₁与光强I₁’的平均值和光强I₂与光强I₂’的平均值之差小于或者等于预设俯仰阈值，太阳能控制器停止驱动实心轴减速电机500。由于光敏传感器 R₁、光敏传感器R₂、光敏传感器R₁’和光敏传感器R₂’实时探测接收到的光强变化，因此太阳能控制器可以实时控制空心轴减速电机400和实心轴减速电机500 的运动状态，同时实现太阳能电池板900水平方向和俯仰方向的转动，从而实现对太阳能的高精度自动追踪。

以上仅以电池板水平支撑杆800的两端分别固定安装一块太阳能电池板 900，并且在每一块太阳能电池板900的正面设置两个光敏传感器为例，对本实用新型中太阳能双轴自动追踪供电装置的双轴自动追踪工作过程进行了详细说明，但是本实用新型中每一块太阳能电池板上的光敏传感器并不局限于两个，当光敏传感器为多个时，太阳能控制器驱动空心轴减速电机400和实心轴减速电机500控制太阳能电池板900进行追踪的精度将得到进一步的提高。当光敏传感器为多个时，与光敏传感器为两个时相类似地，太阳能控制器根据多个光敏传感器探测到的光强信息控制空心轴减速电机400和实心轴减速电机500的运动。在本实施例中，太阳能电池板900的馈线穿过塔杆130上的进线口和出线口后，通过机房200上的馈线窗与机房200内的蓄电池连接，蓄电池为机房200内的设备供电；空心轴减速电机400和实心轴减速电机500的馈线穿过进线口和出线口后，通过馈线窗与太阳能控制器连接。塔杆130上设置有用于馈线走线的进线口和出线口，使太阳能电池板900的馈线、空心轴减速电机400和实心轴减速电机500的馈线在塔杆130内布线，从而有效防止馈线裸露在外而导致馈线的快速风化老损，同时充分利用了塔杆的内部空间。

本实施例所提出的基于太阳能双轴自动追踪供电的基站利用光敏传感器实时探测太阳能电池板上接收的太阳光的强度并将光强信息反馈给太阳能控制器，太阳能控制器根据光强信息分别控制空心轴减速电机和实心轴减速电机的运动，进而实现太阳能电池板对太阳位置的双轴自动追踪，是太阳光始终与太阳能电池板的正面相垂直，从而极大地提高了太阳能电池板的发电效率，而且太阳能双轴自动追踪供电装置结构紧凑、稳定性高，太阳能电池板不易被树木或者建筑物遮挡，也不易被人为破坏，同时，太阳能电池板所发的电量实时存储入机房的蓄电池中，蓄电池可以为机房中的设备提供稳定的电压，从而减轻了电网的供电负担，特别是对于供电线路较长的基站而言，本实用新型有利于提高基站的供电稳定性和可靠性。由于太阳能是一种清洁、环保的可再生能源，因此本实用新型所提出的基于太阳能双轴自动追踪供电的基站是一种环保型基站，对于移动通信的未来发展而言具有十分积极的意义。

作为一种具体的实施方式，如图6所示，电池板水平支撑杆800通过带有固定耳的半圆形固定件与太阳能电池板900的背板固定连接，其中半圆形固定件的半圆直径与电池板水平支撑杆800的直径相同，使半圆形固定件可以与电池板水平支撑杆800相卡合，从而有利于电池板水平支撑杆800的紧固，同时半圆形固定件具有上下两个固定耳，固定耳通过螺钉与太阳能电池板900的背板固定连接。本实施方式所述的连接方式结构简单，装卸容易，且不影响太阳能电池板的正常工作。

作为一种具体的实施方式，基于太阳能双轴自动追踪供电的基站还包括用于辅助底座110和塔杆130之间固定的塔杆辅助支撑杆160，且塔杆辅助支撑杆 160的一端与底座110固定连接，塔杆辅助支撑杆160的另一端与塔杆130固定连接，本实施方式通过在底座110和塔杆130之间架设塔杆辅助支撑杆160，使得底座110、塔杆130与塔杆辅助支撑杆160之间形成稳定的三角形结构，进一步提高了塔杆与底座之间的连接的稳定性。优选地，如图7所示，塔杆辅助支撑杆160的数量为三个，且三个塔杆辅助支撑杆160圆周均布在塔杆130的周围，每一塔杆辅助支撑杆160都与底座110、塔杆130构成稳定的三角形结构，因此具有三个塔杆辅助支撑杆160的塔杆130的稳定性更高。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。