一种用于无线节点的太阳追踪供电装置的制作方法

本实用新型涉及短距离无线通信技术领域，具体涉及一种用于无线节点的太阳追踪供电装置。

背景技术：

短距离无线通信技术具备功耗、成本均相对比较低，网络铺设简单，便于操作等优势，而被越来越广泛地应用于无线传感控制领域。目前，使用较为普遍的短距无线通信技术蓝牙(Bluetooth)，无线局域网802.11(Wi-Fi)和红外数据传输(IrDA)。同时还有一些具有发展潜力的近距无线技术标准，它们分别是：ZigBee、超宽频(Ultra WideBand)、短距通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT和专用无线系统等。

基于短距离无线通信技术无需布线的特点，目前多采用电池来对短距离无线通信系统中的无线节点进行供电。然而，当无线节点被用作通讯节点时，必须实时监测并传输数据，以维持节点的正常工作，因而需要对其提供持续而且稳定的电源。这便需要对ZigBee无线节点的电量进行实时监控，以及时更换电池；或者进行定期的电池更换。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是现有短距离通信系统中的无线节点电池需要定期更换的问题，提供一种用于无线节点的太阳追踪供电装置。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种用于无线节点的太阳追踪供电装置，由安装支架、控制电路、双轴舵机组、太阳能电池板和太阳追踪探头组成；双轴舵机组包括横轴舵机和纵轴舵机；横轴舵机的机体固定在安装支架上，横轴舵机的输出轴与纵轴舵机的机体固连，太阳能电池板固定在纵轴舵机的输出轴上；太阳追踪探头包括太阳追踪挡板和4个光强传感器；太阳追踪挡板由4块非透光的片状挡板构成，这4块片状挡板垂直设置在太阳能电池板上，并呈十字交错布设，相邻2块片状挡板之间的夹角为直角；每2块片状挡板所夹区域内各设置1个光强传感器；4个光强传感器的输出端与控制电路的输入端连接，控制电路的输出端与双轴舵机组的控制端连接；太阳能电池板的输出端连接无线节点的电源端。

上述方案中，双轴舵机组的横轴舵机的输出轴倾斜设置，并与水平面形成45度夹角，双轴舵机组的纵轴舵机的输出轴垂直设置，并与水平面形成90度夹角。

上述方案中，光强传感器置于每2块相邻的片状挡板的夹角位置处。

上述方案中，太阳能电池板的输出端和无线节点的电源端之间还设置有电源管理电路和蓄电池；太阳能电池板的输出端连接蓄电池的输入端，蓄电池的输出端连接无线节点的电源端；电源管理电路与太阳能电池板和蓄电池相连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下特点：

1、采用太阳能对短距离无线通信系统中的无线节点进行供电，为其提供稳定和持续的电力，既无需对电池电量进行监控，也无需频繁进行电池的更换操作，从而大大减轻了工作量，且保证了无线节点甚至是整个短距离无线通信系统的可靠工作；

2、在探测太阳方位上采用制造模拟光影的方法，通过对比4个不同方位的光强度传感器所监测到的不相等的光强度值来判断出太阳的方位，从而实现太阳的准确方位判断；

3、通过双轴舵机调整太阳能电池板的朝向，其中调整方位用的舵机即横轴舵机采用45度角的设计，减小舵机本身的转轴垂直于地面方向上的受力，使舵机调整更稳定和精确，保证太阳能的采光效率。

附图说明

图1为一种用于无线节点的太阳追踪供电装置的侧视图。

图2为太阳追踪探头的立体示意图。

图中标号：1、安装支架；2、控制电路；31、横轴舵机；32、纵轴舵机；4、太阳能电池板；51、太阳追踪挡板；52、光强传感器。

具体实施方式

一种用于无线节点的太阳追踪供电装置，如图1所示，由安装支架1、控制电路2、双轴舵机组、太阳能电池板4和太阳追踪探头组成。

太阳追踪探头包括太阳追踪挡板51和4个光强传感器52。参见图2。太阳追踪挡板51由4块非透光的片状挡板构成，这4块片状挡板垂直设置在太阳能电池板4上，并呈十字交错布设，相邻2块片状挡板之间的夹角为直角。每2块片状挡板所夹区域内各设置1个光强传感器52，用来采集该区域所接收到的光强。为了避免干扰，并保证判断的可靠性，光强传感器52尽可能靠近每2块相邻的片状挡板的夹角位置处。光强度传感器采用TSL2561型。4个光强传感器52的输出端与控制电路2的输入端连接。当太阳能电池板4即太阳追踪探头与太阳非正对时，由于受十字交错的太阳追踪挡板51的作用，背光的一面因为有挡板产生的阴影，光照强度明显弱于受光照射的一面；所以4个光强传感器52的检测的光强度不相等，由此得到的光强数值不同。在探测太阳方位上采用制造模拟光影的方法，通过4个方位所检测的光强数值，去判断太阳的方位，并据此计算出太阳能电池板4所需调整的角度值。

双轴舵机组包括横轴舵机31和纵轴舵机32。横轴舵机31的机体固定在安装支架1上，横轴舵机31的输出轴与纵轴舵机32的机体固连，太阳能电池板4固定在纵轴舵机32的输出轴上。通过双抽舵机调整太阳能电池板4的朝向，以实现对太阳任何方位的追踪，能有效提高太阳能的采光效率。双轴舵机组的横轴舵机31的输出轴倾斜设置，并与水平面形成45°夹角，双轴舵机组的纵轴舵机32的输出轴垂直设置，并与水平面形成90°夹角，这样能够减小舵机本身的转轴垂直于地面方向上的受力，从而使得舵机调整更稳定和精确。控制电路2的输出端与双轴舵机组的控制端连接。控制电路2根据太阳追踪探头送来的光强数据，计算出太阳能电池板4所需调整的角度值，并通过双轴舵机组去控制太阳能电池板4正对太阳，并使得4个光强传感器52的检测的光强度相等。

太阳能电池板4组采用多块单晶硅太阳能电池板4两串多并的方式构成。在本实用新型中，采用六块9V，1.5w，且尺寸为110mm*125mm的单晶硅太阳能电池板4组合而成。太阳能电池板4的输出端连接无线节点的电源端。为了避免长时间阴雨天气所导致的太阳能电池板4供电不足的问题，在本实用新型中，太阳能电池板4的输出端和无线节点的电源端之间还设置有电源管理电路和蓄电池。太阳能电池板4的输出端连接蓄电池的输入端，蓄电池的输出端连接无线节点的电源端；电源管理电路与太阳能电池板4和蓄电池相连接。晴天，太阳能电池板4将太阳能转换为电能，该电能在保证无线节点电量充足的前提下，通过太阳能电池板4为蓄电池充电；阴雨天，太阳能电池板4无法提供电能，通过蓄电池为无线节点供电。采用太阳能电池板4和蓄电池相配合供电方式，确保无线节点的持续供电。