一种用于轨道式光伏板清扫装置的控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及光伏板清扫的技术领域，具体涉及一种用于轨道式光伏板清扫装置的控制系统。


背景技术：

2.太阳能作为一种自然界资源丰富、广泛分布的清洁能源，其开发利用对节能减排、实现“碳达峰”和“碳中和”具有重要的意义。现阶段，
3.太阳能的利用主要由光伏面板吸收太阳光直接或间接的转化为电能，由于光伏面板长时间暴露在室外环境中，会有许多的灰尘和污垢落在光伏组件的表面，这些灰尘和污垢会引起的发电效率的降低，严重时会导致安全事故。
4.基于对以上因素的考虑，人们开始利用各种自动化机械设备对光伏组件进行清扫，如现有技术中广泛使用的轨道式光伏面板清扫装置，该清扫装置结构简单、方便易用；然而这种清扫装置存在着功能单一，一般是通过清扫装置的前进或者后退实现清洁，不具备灰尘检测功能，无法在清洁完毕后，进行清洁效果的自检。
5.此外，现有的清扫装置不具备通信功能，无法与外部光伏电站监控系统通信，无法做到对清扫效果的外部反馈。


技术实现要素：

6.针对相关技术中存在的不足，本实用新型所要解决的技术问题在于：提供一种能够实现清洁效果自检的光伏板清扫需求的光伏选址装置。
7.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
8.一种用于轨道式光伏板清扫装置的控制系统，包括电机驱动模块和电源模块、灰尘检测模块、定位模块、时钟模块和微处理器；所述微处理器的输出端与电机驱动模块的输入端相连，所述微处理器的输入端与时钟模块的输出端相连，所述灰尘检测模块、定位模块均与微处理器双向连接；所述电源模块为整个控制系统提供电源供给。
9.优选地，还包括：发送端无线收发模块；所述微处理器通过发送端无线收发模块与监控主站的接收端无线收发模块连接。
10.优选地，所述灰尘检测模块包括：光电传感器u1，所述微处理器包括型号为stc89c52rc的单片机ic1；所述光电传感器u1的引脚vcc与电源模块的+10v电源输出端相连，所述光电传感器u1的引脚ttl与单片机ic1的输入输出引脚p0.0相连；所述光电传感器u1的引脚gnd接地。
11.优选地，所述定位模块包括：激光测距传感器u2，所述激光测距传感器u2的引脚vcc与电源模块的+5v电源输出端相连，所述激光测距传感器u2的引脚ttl与单片机ic1的输入输出引脚p0.1相连，所述激光测距传感器u2的引脚gnd接地；所述激光测距传感器u2的引脚ttl与激光测距传感器u2的引脚vcc之间串接电阻r1。
12.优选地，所述电机驱动模块包括电机驱动芯片u3，所述电机驱动芯片u3的引脚
in1、引脚in2、引脚in3、引脚in4分别对应的与单片机ic1的输入输出引脚p1.0、输入输出引脚p1.1、输入输出引脚p1.2、输入输出引脚p1.3相连；所述电机驱动芯片u3的输出引脚out1、输出引脚out2与第一电机m1电连接，所述电机驱动芯片u3的输出引脚out3、输出引脚out4与第二电机m2电连接；所述电机驱动芯片u3的使能引脚分别与单片机ic1的输入输出引脚p1.4、输入输出引脚p1.5相连；所述电机驱动芯片u3的vss引脚与电源模块的+10v电源输出端相连，所述所述电机驱动芯片u3的vs引脚与电源模块的+5v电源输出端相连；所述电机驱动芯片u3的引脚gnd接地，所述电机驱动芯片u3的引脚isena并接电机驱动芯片u3的引脚isenb后接地。
13.优选地，所述发送端无线收发模块包括：型号为aw516x的zigbee通信芯片u4；所述zigbee通信芯片u4的引脚txd、引脚rxd、引脚ack分别对应的与单片机ic1的引脚rxd、引脚txd、引脚into相连，所述zigbee通信芯片u4的vdd与电源模块的+3.3v电源输出端相连。
14.优选地，所述电源模块包括：锂电池和电源转换电路；所述锂电池的电源输出端与电源转换电路的输入端电连接，所述电源转换电路的+5v电源输出端与微处理器、定位模块的电源端相连，所述电源转换电路的+10v电源输出端分别与电机驱动模块、灰尘检测模块的电源端相连，所述电源转换电路的+3.3v电源输出端分别与时钟模块、发送端无线收发模块的电源端相连。
15.优选地，所述电源转换电路的电路结构为包括：三个电压转换芯片u5；每个所述电压转换芯片u5的输入引脚in并接电容c1后与锂电池的12v电压输出端相连，所述电压转换芯片u5的引脚adj并接电阻r1的一端后与可调电阻r2的一端相连，所述电阻r1的另一端与电压转换芯片u5的输出引脚out、电容c2的一端相连，所述可调电阻r2的另一端、电容c2的另一端接地；三个电压转换芯片u5的可调电阻r2的阻值不同；三个电压转换芯片u5的输出引脚out的输出电压分别为+10v、+5v和+3.3v
16.本实用新型的有益技术效果在于：
17.1、本实用新型一种用于轨道式光伏板清扫装置的控制系统，需要清扫时，微处理器发送清扫信号至电机驱动模块，使电机驱动模块动作，执行清扫执行；清扫完毕后，灰尘检测模块对清扫结果进行检查，并发送清扫结果至微处理器，实现清洁效果的自检；提高清扫清洁度，实用性强。
18.2、本实用新型中，通过微控制器与电机驱动模块、电源模块、灰尘检测模块、定位模块、时钟模块的连接，使得通过微控制器即可控制各个模块的动作，实现光伏板清扫装置的智能控制，智能化程度高。
19.3、本实用新型中，充分考虑了光伏电站多建立在野外远离城市的地方，具有移动通信信号较弱，且数据通信传输节点较多的问题，采用了基于zigbee物联网技术的aw516x芯片进行无线组网数据通信，将灰尘检测信息、定位信息、时间信息等数据通过无线通信通道传送至光伏电站的监控主站中，实现数据的上传，数据传输可靠，实用性强。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例一提供的一种用于轨道式光伏板清扫装置的控制系统的电路结构示意图；
21.图2是本实用新型实施例二中微控制器与电机驱动模块、灰尘检测模块、定位模
块、时钟模块的电路连接图；
22.图3是本实用新型实施例二中电源转换电路的电路连接图；
23.图中：1为电机驱动模块，2为电源模块，3为灰尘检测模块，4为定位模块，5为时钟模块，6为微处理器，7为发送端无线收发模块，8为接收端无线收发模块，9为监控主站；
24.201为锂电池，202为电源转换电路，203为太阳能充电模块。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
27.以下结合附图详细说明本实用新型的一个实施例。
28.实施例一
29.如图1所示，一种用于轨道式光伏板清扫装置的控制系统，包括电机驱动模块1、电源模块2、灰尘检测模块3、定位模块4、时钟模块5和微处理器6；
30.所述微处理器6的输出端与电机驱动模块1的输入端相连，所述微处理器6的输入端与时钟模块5的输出端相连，所述灰尘检测模块3、定位模块4均与微处理器6双向连接；所述电源模块2为整个控制系统提供电源供给。
31.具体地，还包括：发送端无线收发模块7；所述微处理器6通过发送端无线收发模块7与监控主站8的发送端无线收发模块9连接。
32.进一步地，所述电源模块2包括：锂电池201和电源转换电路202；
33.所述锂电池201的电源输出端与电源转换电路202的输入端电连接，所述电源转换电路202的+5v电源输出端与微处理器6、定位模块4的电源端相连，所述电源转换电路202的+10v电源输出端分别与电机驱动模块1、灰尘检测模块3的电源端相连，所述电源转换电路202的+3.3v电源输出端分别与时钟模块5、发送端无线收发模块7的电源端相连。
34.本实施例一种用于轨道式光伏板清扫装置的控制系统，需要清扫时，微处理器发送清扫信号至电机驱动模块，使电机驱动模块动作，执行清扫执行；清扫完毕后，灰尘检测模块3对清扫结果进行检查，并发送清扫结果至微处理器，实现清洁效果的自检，以使微处理器根据检查结果是否再次启动清扫，能够提高清扫清洁度，实用性强。
35.实施例二
36.在实施例一的基础上，实施例二提供的一种用于轨道式光伏板清扫装置的控制系统，所述灰尘检测模块3包括：光电传感器u1，所述微处理器6包括型号为stc89c52rc的单片机ic1；所述光电传感器u1的引脚vcc与电源模块2的+10v电源输出端相连，所述光电传感器u1的引脚ttl与单片机ic1的输入输出引脚p0.0相连；所述光电传感器u1的引脚gnd接地。
37.具体地，本实施例中的光电传感器u1可采用型号为e3f-ds30c4的可调漫反射光传感器，该传感器采用三线制结构，棕线(引脚vcc的连接线)接电源，蓝线(引脚gnd的连接线)接地，黑线是信号控制线(引脚ttl的连接线)，黑线与单片机ic1连接；
38.光电传感器u1的有效检测距离为0～30cm，在检测中采用漫反射模式，其工作原理为：传感器为pnp型常开结构，当光伏板上的灰尘比较多时，光线被吸收不能发生反射，开关转变为闭合状态，向单片机ic1的输入输出引脚p0.0发送高电平信号，以实现向单片机ic1反馈灰尘检测信息，实现清扫自检功能。
39.本实施例中，所述定位模块4包括：激光测距传感器u2，所述激光测距传感器u2的引脚vcc与电源模块2的+5v电源输出端相连，所述激光测距传感器u2的引脚ttl与单片机ic1的输入输出引脚p0.1相连，所述激光测距传感器u2的引脚gnd接地；所述激光测距传感器u2的引脚ttl与激光测距传感器u2的引脚vcc之间串接电阻r1。
40.具体地，所述激光测距传感器u2的芯片型号可为l型工业激光测距传感器，该l型传感器可直接输出ttl电平信号至单片机ic1中，具有实时、无接触式的距离测量功能；本实施例中，输出ttl电平信号的高低表示光伏板清扫装置距离的远近；如：低电平时，可表示光伏板清扫装置到达终点，高电平时可表示光伏板清扫装置到达起点。
41.本实施例中，所述电机驱动模块1包括电机驱动芯片u3，所述电机驱动芯片u3的引脚in1、引脚in2、引脚in3、引脚in4分别对应的与单片机ic1的输入输出引脚p1.0、输入输出引脚p1.1、输入输出引脚p1.2、输入输出引脚p1.3相连；所述电机驱动芯片u3的输出引脚out1、输出引脚out2与第一电机m1电连接，所述电机驱动芯片u3的输出引脚out3、输出引脚out4与第二电机m2电连接；所述电机驱动芯片u3的使能引脚分别与单片机ic1的输入输出引脚p1.4、输入输出引脚p1.5相连；所述电机驱动芯片u3的vss引脚与电源模块2的+10v电源输出端相连，所述所述电机驱动芯片u3的vs引脚与电源模块2的+5v电源输出端相连；所述电机驱动芯片u3的引脚gnd接地，所述电机驱动芯片u3的引脚isena并接电机驱动芯片u3的引脚isenb后接地。
42.具体地，本实施例中所述电机驱动芯片u3的芯片信号可为l298n，l298n芯片是专用驱动集成电路，属于h桥集成电路，可以驱动感性负载，如大功率直流减速电机，步进电机等，特别是其输入端可以与单片机直接相联，用单片机的i/o口提供信号，从而很方便地受单片机控制，当驱动时可以直接控制直流电机，电机正转与反转受标准ttl逻辑电平信号控制，实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。
43.进一步地，所述的l298n芯片可驱动两个电机，所述电机驱动芯片u3的引脚in1、引脚in2、引脚in3、引脚in4分别对应的与单片机ic1的输入输出引脚p1.0、输入输出引脚p1.1、输入输出引脚p1.2、输入输出引脚p1.3相连；所述电机驱动芯片u3的输出引脚out1、输出引脚out2与第一电机m1电连接，所述电机驱动芯片u3的输出引脚out3、输出引脚out4与第二电机m2电连接；其中：引脚in1、引脚in2控制第一电机m1；引脚in3、引脚in4控制第二电机m2；如：当引脚in1输入高电平1，引脚in2输入低电平0时，对应第一电机m1正转；引脚in1输入低电平0，引脚in2输入高电平1时，对应第一电机m1反转。
44.本实施例中，所述的时钟模块5可包括型号为ds1302的时钟芯片u6，该时钟芯片可以记录时间日历，包括年、月、日、时、分、秒、星期，其具有主备两个电源输入，主电源外接电源模块2的+3.3v电源输出端，备电源接纽扣电池，保证在断电的情况下，时钟芯片可以正常
工作，重新上电后时间正确；所述的ds1302芯片的引脚x1和引脚x2是振荡源，外接32.768khz晶振jt1，引脚rst是复位/片选线，通过把rst输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。ds1302芯片的引脚rst、引脚i/o、引脚sclk引脚分别与单片机ic1的引脚p2.0、引脚p2.1、引脚p2.2，通过模拟spi通信的方式实现时钟信号的采集。
45.本实施例中，所述发送端无线收发模块7包括：型号为aw516x的zigbee通信芯片u4；所述zigbee通信芯片u4的引脚txd、引脚rxd、引脚ack分别对应的与单片机ic1的引脚rxd、引脚txd、引脚into相连，所述zigbee通信芯片u4的vdd与电源模块2的+3.3v电源输出端相连。
46.具体地，考虑到光伏电站多建立在野外远离城市的地方，比如沙漠、山区等地区，移动通信信号较弱，且数据通信传输节点较多，因此采用基于zigbee物联网技术的aw516x芯片进行无线组网数据通信，将灰尘检测信息、定位信息、时间信息等数据通过无线通信通道传送至光伏电站的监控主站中，实现数据的上传。
47.zigbee物联网无线通信技术具有强大的功能，是一种特殊的、按接力方式传输的点对点的网络结构，本实施例中采用基于zigbee技术的无线通信模块实现多节点无线通信、数据采集传输、远程控制，该模块具有功耗低、结构简单特点，可以降低使用成本来建立强大的网络节点；另外，它还提供了单片机和无线设备之间的通信接口，这使得单片机可以发出命令、读取状态、自动操作和确定设备事件的顺序。
48.进一步地，本实施例中采用了型号为aw516x的zigbee通信芯片u4，其适应3～3.6v电压的接口电平，可维持低功耗运行模式；该zigbee通信芯片u4还具有的较多通用i/o引脚，既可以作为adc的输入，也可以使用许多串行通讯约定的uart串口，每个i/o端口均可以由单片机配置对应的寄存器来实现各种功能。
49.更进一步地，要实现各节点与监控主站之间的无线通信、远程控制，必须将监控主站数据指令传送给单片机芯片，在本系统实现中，当zigbee通信芯片u4在没有接受到数据的时候，单片机ic1和zigbee通信芯片u4是处在休眠状态，当得到指令后，zigbee通信芯片u4的引脚txd、引脚rxd分别对应的与单片机ic1的引脚rxd、引脚txd相连，将数据指令发送给单片机ic1，单片机ic1驱动电机与各传感器执行清扫指令。
50.本实施例中，所述电源转换电路202的电路结构为包括：三个电压转换芯片u5；每个所述电压转换芯片u5的输入引脚in并接电容c1后与锂电池201的12v电压输出端相连，所述电压转换芯片u5的引脚adj并接电阻r1的一端后与可调电阻r2的一端相连，所述电阻r1的另一端与电压转换芯片u5的输出引脚out、电容c2的一端相连，所述可调电阻r2的另一端、电容c2的另一端接地；三个电压转换芯片u5的可调电阻r2的阻值不同；三个电压转换芯片u5的输出引脚out的输出电压分别为+10v、+5v和+3.3v。
51.具体地，本实施例中的锂电池201可采用12v、1ah的小型可充电锂电池提供12v的直流输出电源，同时，在光照充足的情况下可通过太阳能充电模块203对锂电池201进行充电，可实现自主续航。
52.进一步地，电压转换芯片u5可采用型号为lm317电压转换芯片，lm317电压转换芯片是一种可调节3端直流电压稳压器，输出电压范围从1.2伏到37伏，最大能够提供超过1.5安的电流，锂电池201产生的12v电压经转换后得到本装置中所需的+10v、+5.0v和+3.3v电压。
53.如图3所示，所述的lm317电压转换芯片具有三个引脚：输入引脚in、输出引脚vout、电压调节引脚adj；输入引脚in与锂电池201输出的12v正电压相连，电压调电压调节引脚adj分别电阻r1的一端、可调电阻r2的一端相连；电容c1和电容c2分别为输入引脚和输出引脚对地的滤波电容；本实施例中，可通过调节可调电阻r2得到所需的10v、5.0v和3.3v电压，为微处理控制器、电机驱动模块、灰尘检测模块、定位模块、发送端无线收发模块7提供电源。
54.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
55.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
56.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
57.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。