一種用於被動防護網監測的太陽能傳感器的製作方法
2024-04-16 01:11:05
1.本發明涉及鐵路監測領域，特別是一種用於被動防護網監測的太陽能傳感器。
背景技術：
2.我國西南山區地質災害頻發，對鐵路運營安全帶來了極大風險。通常多採用加固的方式開展治理，但是落石的發生具有偶發性與隨機性，因此在上述地段需布置被動防護網對落石進行攔截，防止入侵鐵路。鐵路部門非常關心這些區域是否發生了落石以及落石對既有鐵路和防護網的影響，因此需要一種可以在複雜惡劣環境下長期穩定工作的傳感器，配合視頻開展監測。
3.在本領域中，防護網監測的傳感器布設在鐵路沿線，採用有線供電時，電纜施工難度大，成本高，往往推薦採用太陽能供電方式。但西南地區冬季多陰雨天氣，光照時間較短，如果傳感器的太陽能板的朝向固定不變，將嚴重影響太陽能充電效率，且容易出現較長時間段無法進行能量補給的情況，嚴重製約傳感器的使用壽命。
技術實現要素：
4.本發明的目的在於：針對現有技術存在的鐵路防護網監測傳感器採用太陽能供電時，需要改善太陽能板接收光照時間較短，影響太陽能充電效率的問題，提供一種用於被動防護網監測的太陽能傳感器。
5.為了實現上述目的，本發明採用的技術方案為：
6.一種用於被動防護網監測的太陽能傳感器，包括驅動模塊和振動傳感器，所述驅動模塊用於連接於防護網立柱，所述振動傳感器測量所述防護網立柱受到落石衝擊後的振動加速度，所述振動傳感器包括殼體，所述殼體上設有太陽能板，所述殼體內設有電池、太陽能控制器和核心控制板，所述太陽能板連接所述太陽能控制器，所述太陽能控制器分別連接所述核心控制板和所述電池，所述核心控制板能夠記錄所述太陽能控制器輸出的充電電流的大小，所述電池連接所述核心控制板，所述驅動模塊電性連接所述電池和所述核心控制板，所述驅動模塊轉動連接所述殼體，所述驅動模塊能夠驅動所述殼體轉動改變所述太陽能板的朝向。
7.採用本發明所述的一種用於被動防護網監測的太陽能傳感器，通過所述核心控制板定時控制所述驅動模塊帶動所述振動傳感器大範圍地轉動一次，轉動過程中，所述核心控制板通過比對所述太陽能控制器測量的太陽能充電電流的大小，找出最大充電電流，所述核心控制板控制所述驅動模塊轉動所述太陽能板至最大充電電流的位置，最大程度吸收太陽光進行充電，而不需要採用感光器件判斷太陽位置的方法，進一步地降低設備功耗，以此實現所述太陽能板與太陽光保持同步，解決了太陽能板光照時間較短，太陽能充電效率低的問題，可有效延長設備的待機時間，該傳感器結構簡單，使用方便，效果良好。
8.優選地，所述殼體內部用矽膠進行填充，防止外部衝擊落石對所述殼體內部的所述核心控制板帶來振動，起緩衝固定作用，同時減少共振，提高測量精度。
9.優選地，所述核心控制板採用低功耗技術，通過mcu降頻及休眠、設備狀態控制、rtc定時喚醒等軟體手段和硬體平臺低功耗設計，延長設備待機時間。
10.優選地，所述核心控制板包括無線通信模塊，所述無線通信模塊用於將採集的振動加速度以無線方式傳輸回數據中心，減少有線布設。
11.優選地，所述驅動模塊包括舵機，所述舵機包括轉動軸和舵機臂，所述轉動軸連接所述舵機臂，所述舵機臂連接有小齒輪，所述轉動軸和所述小齒輪分別通過軸承連接於所述殼體，所述殼體上固定設有大齒輪，所述大齒輪與所述小齒輪嚙合。
12.進一步優選地，所述驅動模塊還包括舵機驅動電路，所述舵機驅動電路分別電性連接所述舵機和所述電池，所述舵機驅動電路分別通信連接所述舵機和所述核心控制板。
13.進一步優選地，所述舵機臂通過第一螺栓連接於所述小齒輪。
14.進一步優選地，所述大齒輪通過第二螺栓連接於所述殼體。
15.優選地，所述驅動模塊通過夾具可拆卸連接於所述防護網立柱。
16.進一步優選地，所述夾具包括夾具主體和活動夾耳，所述夾具主體和所述活動夾耳可拆卸連接形成卡接部，所述卡接部上設有第三螺栓，所述卡接部卡接於所述防護網立柱，並通過所述第三螺栓緊固。
17.採用這種結構，所述夾具採用兩部分以便快速安裝和拆卸於所述防護網立柱上。
18.進一步優選地，所述夾具主體和所述活動夾耳通過第四螺栓可拆卸連接組裝，所述驅動模塊通過第五螺栓與所述夾具主體可拆卸連接。
19.綜上所述，由於採用了上述技術方案，本發明的有益效果是：
20.1、本發明所述的一種用於被動防護網監測的太陽能傳感器，通過所述核心控制板定時控制所述驅動模塊帶動所述振動傳感器大範圍地轉動一次，轉動過程中，所述核心控制板通過比對所述太陽能控制器測量的太陽能充電電流的大小，找出最大充電電流，所述核心控制板控制所述驅動模塊轉動所述太陽能板至最大充電電流的位置，最大程度吸收太陽光進行充電，而不需要採用感光器件判斷太陽位置的方法，進一步地降低設備功耗，以此實現所述太陽能板與太陽光保持同步，解決了太陽能板光照時間較短，太陽能充電效率低的問題，可有效延長設備的待機時間，該傳感器結構簡單，使用方便，效果良好；
21.2、本發明優選的一種用於被動防護網監測的太陽能傳感器，將所述太陽能板、所述太陽能控制器、所述電池和所述核心控制板集於一體設計，設備體積得到有效控制，同時內部集成所述無線通信模塊，數據傳輸無需有線布設，簡化施工步驟，實現野外施工的快速部署；
22.3、本發明優選的一種用於被動防護網監測的太陽能傳感器，通過所述夾具主體和所述活動夾耳可拆卸連接形成卡接部再連接於所述防護網立柱，不會對所述防護網立柱造成任何結構破壞，可進行快速安裝及拆卸。
附圖說明
23.圖1為用於被動防護網監測的太陽能傳感器的安裝示意圖；
24.圖2為用於被動防護網監測的太陽能傳感器的結構示意圖；
25.圖3為齒輪連接示意圖；
26.圖4為夾具的結構示意圖；
27.圖5為振動傳感器的結構示意圖；
28.圖6為核心控制板的結構示意圖。
29.圖中標記：1-夾具，11-第五螺栓，12-第四螺栓，13-第三螺栓，14-夾具主體，15-活動夾耳，2-驅動模塊，21-轉動軸，22-舵機臂，23-第一螺栓，3-振動傳感器，31-大齒輪，32-小齒輪，33-第二螺栓，34-殼體，35-電池，36-太陽能板，37-太陽能控制器，38-核心控制板，39-無線通信模塊，4-防護網立柱。
具體實施方式
30.下面結合附圖，對本發明作詳細的說明。
31.為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
32.實施例
33.如圖1至圖6所示，本發明所述的一種用於被動防護網監測的太陽能傳感器，包括夾具1、驅動模塊2和振動傳感器3，所述驅動模塊2能夠通過所述夾具1可拆卸連接於防護網立柱4，所述振動傳感器3測量所述防護網立柱4受到落石衝擊後的振動加速度。
34.如圖5和圖6所示，所述振動傳感器3包括殼體34、電池35、太陽能板36、太陽能控制器37和核心控制板38，所述殼體34上設置所述太陽能板36，所述殼體34內設置所述電池35、所述太陽能控制器37和所述核心控制板38，並通過有機矽膠進行填充，固定所述殼體34內的各個元器件，防止外部衝擊落石對所述殼體34內部的元器件帶來振動，起緩衝固定作用，同時減少共振，提高測量精度，所述太陽能板36嵌於所述殼體34外表面。
35.在一個具體的實施方式中，所述核心控制板38採用低功耗技術，通過mcu降頻及休眠、設備狀態控制、rtc定時喚醒等軟體手段和硬體平臺低功耗設計，延長設備待機時間，所述核心控制板38包括433mhz的無線通信模塊39，所述無線通信模塊39用於將採集的振動加速度以無線方式傳輸至臨近的無線網關，最終傳回數據中心，實現報警與視頻聯動，433mhz的所述無線通信模塊39具有高穿透、高繞射、遠距離傳輸等特點，同時無線通信可以減少通信布線，降低施工成本，適合野外山區條件下的數據傳輸。
36.在一個具體的實施方式中，所述太陽能板36的輸出端與所述太陽能控制器37的輸入埠連接，所述太陽能控制器37的輸出端與所述電池35的充電埠連接，所述太陽能控制器37具有涓流，恆流和恆壓充電模式，能夠很好地對所述電池35進行充電管理，所述太陽能控制器37在光照較差的時候會自動進入睡眠模式，進一步降低設備整體功耗，延長設備待機時間，所述太陽能控制器37能夠測量太陽能充電電流大小，並將測量值送入所述核心控制板38；所述電池35的放電埠與所述核心控制板38的電源埠連接，為所述核心控制板38提供電源，所述太陽能控制器37通信連接所述核心控制板38，所述核心控制板38能夠記錄所述太陽能控制器37輸出的充電電流的大小，所述驅動模塊2電性連接所述電池35和所述核心控制板38，所述驅動模塊2轉動連接所述殼體34，所述驅動模塊2能夠驅動所述殼體34轉動改變所述太陽能板36的朝向。
37.在一個具體的實施方式中，如圖1至圖3所示，所述驅動模塊2包括舵機和舵機驅動電路，所述舵機包括轉動軸21和舵機臂，所述轉動軸21連接所述舵機臂，所述舵機臂連接有
小齒輪32，所述舵機臂通過第一螺栓23連接於所述小齒輪32，所述轉動軸21和所述小齒輪32分別通過軸承連接於所述殼體34，所述殼體34上固定設有大齒輪31，所述大齒輪31通過第二螺栓33連接於所述殼體34，所述大齒輪31與所述小齒輪32嚙合，所述舵機驅動電路分別電性連接所述舵機和所述電池35，所述舵機驅動電路分別通信連接所述舵機和所述核心控制板38，所述舵機驅動電路根據所述核心控制板38的控制信號驅動所述舵機轉動，調整所述太陽能板36的朝向。
38.在一個具體的實施方式中，如圖4所示，所述夾具1包括夾具主體14和活動夾耳15，所述夾具主體14和所述活動夾耳15通過第四螺栓12可拆卸連接形成卡接部，如圖2所示，所述卡接部上設有第三螺栓13，所述卡接部卡接於所述防護網立柱4並通過所述第三螺栓13緊固，所述驅動模塊2通過第五螺栓11與所述夾具主體14可拆卸連接；採用這種結構，所述夾具1採用兩部分以便快速安裝和拆卸於所述防護網立柱4上。
39.本實施例所述的一種用於被動防護網監測的太陽能傳感器，通過所述核心控制板38定時控制所述驅動模塊2帶動所述振動傳感器3大範圍地轉動一次，轉動過程中，所述核心控制板38通過比對所述太陽能控制器37測量的太陽能充電電流的大小，找出最大充電電流，所述核心控制板38控制所述驅動模塊2轉動所述太陽能板36至最大充電電流的位置，最大程度吸收太陽光進行充電，而不需要採用感光器件判斷太陽位置的方法，進一步地降低設備功耗，以此實現所述太陽能板36與太陽光保持同步，解決了太陽能板光照時間較短，太陽能充電效率低的問題，可有效延長設備的待機時間；該傳感器將所述太陽能板36、所述太陽能控制器37、所述電池35和所述核心控制板38集於一體設計，設備體積得到有效控制，同時內部集成所述無線通信模塊39，數據傳輸無需有線布設，簡化施工步驟，實現野外施工的快速部署；通過所述夾具主體14和所述活動夾耳15可拆卸連接形成卡接部再連接於所述防護網立柱4，不會對所述防護網立柱4造成任何結構破壞，可進行快速安裝及拆卸；該傳感器結構簡單，使用方便，效果良好。
40.以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。