专利名称：一种太阳能板自动除尘及降温装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种除尘及降温装置，特别是一种太阳能板自动除尘及降温装置。
背景技术：
目前对太阳能板的降温及除尘装置主要有以下特性一是降温装置和除尘装置分 离，造成结构复杂，难以同时运用且实现自动化；二是太阳能板的降温及除尘大多采用人工 方法，没有自动实施功能；三是太阳能板的降温装置很少使用温度控制，同时喷水不均匀。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能板自动除尘及降温装置，其结构紧凑，成本较低， 易实施，可运用于各种太阳能板。 本发明的技术方案是它由传动装置、降温及除尘器、以及供水装置组成，自动除 尘及降温装置的两边护板上设有卡槽，该装置通过两卡槽卡住太阳能板，两护板通过拉杆 拉紧；传动装置由传动箱及传动箱内的步进电机、传动轴和两个啮合的传动齿轮组成，其中 一个齿轮和步进电机的电机轴连接，另一个齿轮和传动轴连接，传动轴两边分别连接到两 个主动轮上，在主动轮和被动轮上套有传动皮带(传动皮带下面部分从护板中间下槽内通 过，皮带上面部分从护板中间的上槽内通过)，在皮带上面部分中间位置被切断并在断口处 各安装挂钩，挂钩连接降温及除尘器，降温及除尘器连接供水装置。在太阳能板上客观存安 装自动除尘及降温装置， 所述的降温及除尘器由横夹板、护板、软橡胶除尘条、喷雾头、横水管组成，横夹板 内有槽，槽内安装软橡胶除尘条，在软橡胶除尘条两边各有一片护板，护板上部分与横夹板 焊接，护板中部与滚轮连接的轴焊接，在横夹板上有多个小孔，孔内各安装有喷雾头，喷雾 头连接到横夹板上面的横水管上，横水管通过弯管连接供水装置的水泵，水泵和水箱连接， 水箱放置到适当位置。 在自动除尘及降温装置的两护板上还分别设有让与滚轮连接的短轴在其中左右 运动的滑槽。太阳能板上两端各安装有限位开关。在太阳能板上安装有温度传感器。
本装置采用单片机AT89S51作为核心控制芯片，其价格廉价，编程方便，使用时， 其40脚和20脚分别接5V电源电压和地端；其18脚和19脚接入晶振；其8脚接入复位电 路。 本装置电路采用的温度传感器是DS18B20。 DS18B20是美国DALLAS半导体公司继 DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，他能够直接 读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9 12位的数字值读数方式。可以 分别在93. 75ms和750ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入 DS18B20的信息仅需要一根口线(单线接口 )读写，温度变换功率来源于数据总线，总线本 身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统结构更 趋简单，可靠性更高，连接时其脚1和脚2间接一个10K的电阻，之后接入AT89S51的Pl. 7接口，向AT89S51输入温度数字信号。 本发明的步进电机驱动电路中用PMM8713步进电机环形分配器与SI7300A步进电 机功率放大器组成了两个二相步四线进电机功率驱动电路，电路通过P匪8713管脚接入单 片机AT89S1。其中AT89S51的Pl. 0接入PMM8713的CK管脚，由AT89S51为控制提供脉冲 信号；TT89S51的Pl. 1接入P匪8713的R端，控制步进电机的起停；AT89S51的Pl. 3接入 P匪8713的C/D端，控制步进电机的方向；电路中PD控制端为SI7300A的输入电流10调节 端，可悬空或接高电平，接高电平时可适当提高SI7300A的输出电流10，在本发明中悬空使 用。电路中手动S19开关通过一个上拉电阻接入AT89S51端口P0. l，其中高电平有效。本 发明的步进电机驱动板采用芯片UNL2003驱动继电器J最终驱动水泵。
本发明的有益效果是采用本发明太阳能板自动除尘及降温装置不但可以有效控 制太阳能板的温度，使太阳能板能温度维持在其工作效率较高温度范围，而且可以除去太 阳能板上的灰尘，使太阳能板表面光洁，提高太阳能板效率。本发明的结构紧凑，成本较低， 易实施，可运用于各种太阳能板，实现太阳能板的降温及除尘功能。
图1为本发明的太阳能板自动除尘及降温装置机械部分整体结构示意图；
图2为本发明的太阳能板自动除尘及降温装置机械部分整体结构示意图；
图3为本发明的太阳能板自动除尘及降温装置降温及除尘器结构示意图；
图4为本发明的太阳能板自动除尘及降温装置降温及除尘器结构示意图；
图5为本发明的太阳能板自动除尘及降温装置传动箱结构示意图；
图6为本发明的太阳能板自动除尘及降温装置降温及除尘器电控原理图。
图中各标号依次表示太阳能板1、剖面(A)2、步进电机3、步进电机轴4、一号传动 齿轮5、二号传动齿轮6、螺帽7、传动轴8、滑槽9、传动皮带10、挂钩11、卡口 12、短轴13、滚 轮14、水泵15、塑料弯管16、水管17、水箱18、螺帽19、拉杆20、右限位开关21、卡槽22、小 轴23、被动轮24、剖面(B) 25、铝合金护板26、剖面(C) 27、横水管28、铝合金横夹板29、喷雾 头30、软橡胶除尘条31、温度传感器32、左限位开关33、剖面(D)34、主动轮35、传动箱36、 护板37、拉杆38、上槽40、下槽41。
具体实施例方式
下面结合附图1 4和实施例对本发明作进一步说明。 在太阳能板自动除尘及降温装置的两边护板上设置有卡槽22，装置通过两卡槽 22卡住太阳能板1的两边缘实现装置和太阳能板1的连接，装置两护板37通过拉杆38和 拉杆20拉紧，拉杆38和拉杆20两边用螺母7和螺母19锁紧使装置和太阳能板1连接稳 固。在太阳能板1上安装有温度传感器32，在护板37两端各安装有左限位开关33和右限 位开关21。在两护板37的上槽40内有两个主动轮35和两个被动轮24，主动轮35和被动 轮24用小轴23固定在护板37上，主动轮35和被动轮24可绕小轴旋转。两护板37靠左 端安装有传动箱36，传动箱36内有步进电机3、传动轴8和两个齿合的传动一号齿轮5和 二号齿轮6，其中一号齿轮5和步进电机3的电机轴4连接，二号齿轮6和传动轴8连接， 传动轴8两边分别连接到两护板37里中的两个主动轮35上，因而动力由步进电机3最终
4传到两个主动轮35上使主动轮35能够正向或反向转动；在主动轮35和被动轮24上套有 传动皮带10(传动皮带10下面部分从护板37中间下槽41内通过，传动皮带10上面部分 从护板37中间的上槽40内通过)；在传动皮带10上面部分中间位置被切断并在断口处各 安装挂钩ll，两挂钩11连接到与一个短轴13连接的两卡口 12上；与卡口 12连接的短轴 13 —端连接到上槽40内的一个滚轮14 (滚轮14可绕短轴13旋转使短轴13在水平面上滑 动)，另一端连接到降温及除尘器上；在两护37板上还分别设有滑槽9让与滚轮14连接的 短轴13能够在水平方向左右运动，以便带动降温及除尘杆在太阳能1板表面移动。
上述所说的降温除尘杆由铝合金横夹板29、铝合金护板26、软橡胶除尘条31、喷 雾头30、横水管28组成，其中铝合金横夹板29内有槽，槽内安装软橡胶除尘条31并通过槽 两边铝合金片加紧软橡胶除尘条31 ;在软橡胶除尘条31两边各有一片铝合金护板26，铝合 金护板26上部分和铝合金横夹板29焊接，铝合金护板26中部和中间滚轮14的短轴13焊 接；在铝合金横夹板29上有十个小孔，孔内各安装有喷雾头30，喷雾头30连接到铝合金横 夹板29上面的一根横水管28上；横水管28通过塑料弯管16连接到水泵15 ;水泵15通过 水管17和水箱18连接；水箱18放置到适当位置。 本装置电路设计中采用的温度传感器32是DS18B20。 DS18B20是美国DALLAS半 导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比， 他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9 12位的数字值读 数方式。可以分别在93. 75ms和750ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读 出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线(单线接口 )读写，温度变换功率来源于 数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使用DS18B20 可使系统结构更趋简单，可靠性更高，连接时其脚1和脚2间接一个10K的电阻，之后接入 AT89S51的Pl. 7接口，向AT89S51输入温度数字信号。 该发明的步进电机驱动电路电路设计中用P匪8713步进电机环形分配器与 SI7300A步进电机功率放大器组成了两个二相步四线进电机功率驱动电路，电路通过 P匪8713管脚接入单片机AT89S1。其中AT89S51的Pl. 0接入P匪8713的CK管脚，由AT89S51 为控制提供脉冲信号；TT89S51的P1. 1接入P匪8713的R端，控制步进电机的起停；TT89S51 的Pl. 2接入P匪8713的C/D端，控制步进电机的方向；电路中PD控制端为SI7300A的输入 电流IO调节端，可悬空或接高电平，接高电平时可适当提高SI7300A的输出电流10，在本应 用系统中悬空使用。电路中手动S19开关通过一个上拉电阻接入AT89S51端口 PO. l，其中 高电平有效。 本装置电路设计中采用的步进电机驱动板设计采用芯片UNL2003驱动继电器J最 终驱动水泵。 由于太阳能板1工作效率受温度影响较大，其在25摄氏度到30摄氏度时工作效 率最高，如果其工作温度过高其效率会明显下降，而太阳能板1在太阳照射下很容易将温 度升高。除此之外太阳能板1表面光洁度也影响着太阳能板1的工作效率，其光洁度越高工 作效率越高，但是太阳能板露天放置很容易染上灰尘。因而本装置设计了两种工作模式，其 中一种模式是温控降温及除尘模式，本模式用温度传感器32和太阳能板1接触来集信号输 入单片机，当温度大于一定值时，单片机控制水泵18开启向太阳能板1喷水降温，同时步进 电机3带动降温及除尘器把水刮均匀，并起到除尘效果，由于太阳能板1温度很容易升高，将它的温度控制在在25摄氏度到30摄氏度之间很难，所以本装置设计将温度上限设置为 45摄氏度，当温度高于45摄氏度时单片机控制水泵18开启向太阳能板喷水降温，同时步进 电机3带动降温及除尘器把水刮均匀，并起到除尘效果；另一种模式是手动除尘模式，此模 式通过手动向单片机输入开关信号控制步进电机3带动降温及除尘器除尘，同时喷雾头30 喷水以方便降温及除尘装置上的软橡胶除尘条31能好的刮去太阳能板1上的灰尘。
本装置的温控降温及除尘模式用于天气较好，太阳能板温度容易升高的天气情况 下，在本装置工作的全过程中始终处于运行状态。当太阳能板l温度大于45摄氏度时，单 片机AT89S51控制步进电机驱动板驱动步进电机3正转，步进电机3通过与步进电机轴4 连接的一号齿轮5把动力传送到与传动轴8连接的二号齿轮6再传到传动轴8，最终由传 动轴8带动传动轴8上的两个主动轮35正向转动，带动传动皮带来拉动滚轮使降温及除尘 器向右运动直到碰到右限位开关21，之后单片机AT89S51控制驱动板让步进电机3反转使 降温及除尘器反向运动直到碰到左限位开关33再反向重复运动，直至降温及除尘器第二 次碰到左限位开关之后33步进电机3才停止。在此过程中，单片机AT89S51控制驱动芯片 ULN2003驱动继电器来使与继电器连接的水泵15从水箱18把水抽到降温及除尘器上的横 水管28里，最终是水从喷雾头30中喷到太阳能板1上，实现太阳能板1的降温及除尘。
本装置的手动除尘模式用于天气一般，温控降温及除尘器失效的情况下实现手动 除去太阳能板1上的灰尘的功能。其工作时只要手动打开手动控制开关S19单片机AT89S51 端口 P0. 1便收到高电平信号，之后单片机AT89S51便控制机构执行温控降温及除尘模式中 的相关运动。
权利要求
一种太阳能板自动除尘及降温装置，其特征是由传动装置、降温及除尘器、以及供水装置组成，自动除尘及降温装置的两边护板上设有卡槽，该装置通过两卡槽卡住太阳能板，两护板通过拉杆拉紧；传动装置由传动箱及传动箱内的步进电机、传动轴和两个啮合的传动齿轮组成，其中一个齿轮和步进电机的电机轴连接，另一个齿轮和传动轴连接，传动轴两边分别连接到两个主动轮上，在主动轮和被动轮上套有传动皮带，在皮带上面部分中间位置被切断并在断口处各安装挂钩，挂钩连接降温及除尘器，降温及除尘器连接供水装置。
2. 按权利要求1所述的太阳能板自动除尘及降温装置，其特征是降温及除尘器由横 夹板、护板、软橡胶除尘条、喷雾头、横水管组成，横夹板内有槽，槽内安装软橡胶除尘条，在 橡胶除尘条两边各有一片护板，护板上部分与横夹板焊接，护板中部和滚轮的轴焊接，在横 夹板上有多个小孔，孔内各安装有喷雾头，喷雾头连接到横夹板上面的横水管上，横水管通 过弯管连接供水装置的水泵，水泵和水箱连接。
3. 按权利要求1所述的太阳能板自动除尘及降温装置，其特征是在自动除尘及降温 装置的两护板上还分别设有让与滚轮连接的短轴在其中左右运动的滑槽。
4. 按权利要求1所述的太阳能板自动除尘及降温装置，其特征是太阳能板上两端各 安装有限位开关。
5. 按权利要求1所述的太阳能板自动除尘及降温装置，其特征是在太阳能板上安装 有温度传感器。
6. 按权利要求1所述的太阳能板自动除尘及降温装置，其特征是采用AT89S51单片 机作为核心控制芯片；采用P匪8713步进电机环形分配器和SI7300A步进电机功率放大器 来驱动步进电机；采用芯片ULN2003驱动继电器来驱动水泵。
全文摘要
本发明涉及一种降温及除尘装置，特别是太阳能板自动降温及除尘装置，属于太阳能板降温及除尘运用的技术领域。本装置由传动齿轮、传动轴、步进电机、轮、传动皮带、挂钩、水泵、喷雾头、单片机、温度传感器等组成，总装置通过拉杆及螺母和太阳能板的两边缘固定在一起。其工作模式为两种，其中一种模式用温度探头和太阳能板接触采集信号输入单片机，当温度大于一定值时单片机控制水泵开启向太阳能板喷水降温，同时步进电机带动除尘装置把水刮均匀，并起到除尘作用；另一种模式通过手动向单片机输入信号控制步进电机带动除尘装置除尘运动和水泵喷水实现手动除尘功能。本发明的结构紧凑，成本较低，易实施，可运用于各种太阳能板的自动降温及除尘。
文档编号F24J2/46GK101737974SQ20091021830
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月8日 优先权日2009年12月8日
发明者何语, 郭精玲, 陈元树, 陈蜀乔, 龙文凯 申请人:昆明理工大学