一种基于太阳能的停车位自动锁位装置.pdf

本发明公开了一种基于太阳能的停车位自动锁位装置，包括机械部分和电子部分，机械部分包括电机、驱动轴、摆臂，电机链接驱动轴，电子部分包括红外遥控器、红外接收头、主控芯片单片机、光电检测、电机驱动电路；当用户需要停车时，按动红外遥控器的解锁按钮发出解锁信号，红外接收头接收到信号传给单片机，然后单片机将接收到的信号进行解码处理，当所接收到的码值正确时，单片机给驱动电路一个信号，驱动电路带动电机转动，电机链接驱动轴，然后驱动轴带动摆臂转动，当转动到需要位置的时候，摆臂上的挡光圈挡住光电开关，给单片机发出信号，单片机处理信号，然后发出信号让电机停止转动；由蓄电池提供电力，使用太阳能电池板给蓄电池充电。

1.  一种基于太阳能的停车位自动锁位装置，其特征在于，包括机械部分和电子部分，机械部分包括电机、驱动轴、摆臂，电机链接驱动轴，电子部分包括红外遥控器、红外接收头、主控芯片单片机、光电检测、电机驱动电路；当用户需要停车时，按动红外遥控器的解锁按钮发出解锁信号，红外接收头接收到信号传给单片机，然后单片机将接收到的信号进行解码处理，当所接收到的码值正确时，单片机给驱动电路一个信号，驱动电路带动电机转动，电机链接驱动轴，然后驱动轴带动摆臂转动，当转动到需要位置的时候，摆臂上的挡光圈挡住光电开关，给单片机发出信号，单片机处理信号，然后发出信号让电机停止转动；由蓄电池提供电力，使用太阳能电池板给蓄电池充电。

2.  根据权利要求1所述的基于太阳能的停车位自动锁位装置，其特征在于，主控芯片采用51单片机，型号为STC89C52，单片机的第40脚和第20脚为电源脚分别接＋5V电源和地，单片机的19脚为片内振荡电路的输入端，20脚为片内振荡电路的输出端，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。

3.  根据权利要求1所述的基于太阳能的停车位自动锁位装置，其特征在于，光电开关选用TP808光电开关，当有物体转进光电开关的槽内把二极管发出的光束挡住时，光电开关即发出一个信号给单片机，进而单片机发出指令让电动机停止转动。

4.  根据权利要求1所述的基于太阳能的停车位自动锁位装置，其特征在于，红外遥控采用NEC红外通信协议，红外接收、放大电路和解调电路封装在一起，制成红外一体化接收头，红外接收头选用1838T红外接收头。

5.  根据权利要求1所述的基于太阳能的停车位自动锁位装置，其特征在于，太阳能电池板通过一个可绕圆周方向旋转的铰接件安装于地面支承杆，安装时在圆周方向上调整为当地当时正对正午太阳方向的角度，旋转的铰接件便于在不同月份调整太阳能板正对中午最强太阳光，同时在经线方向上电池板安装时与地面呈45度夹角，用一个可大角度绕圆周方向旋转的托架固定太阳能电池板，同时用调整销钉紧固托架以确定旋转角度，地面支承杆用M10的膨胀螺钉固定在地面上。

6.  根据权利要求1所述的基于太阳能的停车位自动锁位装置，其特征在于，使用太阳能控制器监控和保护太阳能发电系统，太阳能控制器分别连接太阳能电池板与蓄电池。

7.  根据权利要求6所述的基于太阳能的停车位自动锁位装置，其特征在于，太阳能控制器采用PWM和MPPT充电算法，即太阳能面板有电压的时候控制器会自动检测电压采用最高的电压对蓄电池进行充电，也就是用最大效率给蓄电池进行充电。

8.  根据权利要求6所述的基于太阳能的停车位自动锁位装置，其特征在于，太阳能控制器包括自动识别白天黑夜功能模块，使太阳能充电系统白天关黑夜开。

9.  根据权利要求6所述的基于太阳能的停车位自动锁位装置，其特征在于，太阳能控制器内设温度传感器，对蓄电池进行有效的补差，如果蓄电池超过正常工作温度时控制器会自动断开充电连接以停止充电。

10.  根据权利要求6所述的基于太阳能的停车位自动锁位装置，其特征在于，太阳能控制器有五种负载工作模式：纯光控模式、光时控模式、手动模式、调试模式、常开模式，纯光控就是全部靠阳光来决定负载的开与关；光时控是在纯光控模式基础下设置自己要设置的时间来进行开与关；手动模式是通过按键控制负载的打开与关闭，而不管是否在白天或是晚上；调试模式是系统调试时使用，有光信号时即关闭负载，无光信号开通负载；常开模式是负载一直保持输出状态。

一种基于太阳能的停车位自动锁位装置
技术领域
本发明涉及一种基于太阳能的停车位自动锁位装置。
背景技术
随着经济条件的提高，私家车的数量急剧增加，停车位日益紧张。如何避免私家车位被他人抢占，是件令人头痛的事。在这种情况下，车位锁应运而生。这种装置既可应用于公共停车场，也可应用于住宅小区，现代化的无人停车场已开始采用这种装置，前景广阔。目前大部分的车位锁为手动的，车主每次停车需要下车解锁，离开时，需要手动上锁，使用起来极其不方便。
发明内容
本发明提供一种基于太阳能的停车位自动锁位装置，具有遥控功能，让车主不下车即可对车位锁进行开锁和解锁。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于太阳能的停车位自动锁位装置，包括机械部分和电子部分，机械部分包括电机、驱动轴、摆臂，电机链接驱动轴，电子部分包括红外遥控器、红外接收头、主控芯片单片机、光电检测、电机驱动电路；当用户需要停车时，按动红外遥控器的解锁按钮发出解锁信号，红外接收头接收到信号传给单片机，然后单片机将接收到的信号进行解码处理，当所接收到的码值正确时，单片机给驱动电路一个信号，驱动电路带动电机转动，电机链接驱动轴，然后驱动轴带动摆臂转动，当转动到需要位置的时候，摆臂上的挡光圈挡住光电开关，给单片机发出信号，单片机处理信号，然后发出信号让电机停止转动；由蓄电池提供电力，使用太阳能电池板给蓄电池充电。
    优选地，主控芯片采用51单片机，型号为STC89C52，单片机的第40脚和第20脚为电源脚分别接＋5V电源和地，单片机的19脚为片内振荡电路的输入端，20脚为片内振荡电路的输出端，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。
    优选地，光电开关选用TP808光电开关，当有物体转进光电开关的槽内把二极管发出的光束挡住时，光电开关即发出一个信号给单片机，进而单片机发出指令让电动机停止转动。
    优选地，红外遥控采用NEC红外通信协议，红外接收、放大电路和解调电路封装在一起，制成红外一体化接收头，红外接收头选用1838T红外接收头。
    优选地，太阳能电池板安装时调整为最佳正对太阳方向的夹角位置，同时电池板与地面呈45度夹角，用一个固定支架固定太阳能电池板，固定支架用M10的膨胀螺钉固定在地面上。
    优选地，使用太阳能控制器监控和保护太阳能发电系统，太阳能控制器分别连接太阳能电池板与蓄电池。
    优选地，太阳能控制器采用PWM和MPPT充电算法，即太阳能面板有电压的时候控制器会自动检测电压采用最高的电压对蓄电池进行充电，也就是用最大效率给蓄电池进行充电。
    优选地，太阳能控制器包括自动识别白天黑夜功能模块，使太阳能充电系统白天关黑夜开。
    优选地，太阳能控制器内设温度传感器，对蓄电池进行有效的补差，如果蓄电池超过正常工作温度时控制器会自动断开充电连接以停止充电。
    优选地，太阳能控制器有五种负载工作模式：纯光控模式、光时控模式、手动模式、调试模式、常开模式，纯光控就是全部靠阳光来决定负载的开与关；光时控是在纯光控模式基础下设置自己要设置的时间来进行开与关；手动模式是通过按键控制负载的打开与关闭，而不管是否在白天或是晚上；调试模式是系统调试时使用，有光信号时即关闭负载，无光信号开通负载；常开模式是负载一直保持输出状态。
本发明的有益效果是：本发明在启动方面采用红外无线遥控，使得车主在不下车的情况下就能对车位锁进行启动和关闭的操作，操作简单，只需按动遥控器上的一个键而已，极大的方便了用户；供能方面，采用太阳能电池供电，一经安装，无需用户再去充电，低碳环保。
附图说明
图1为本发明实施例电子部分电路原理图。
图2为本发明实施例单片机最小系统电路图。
图3为本发明实施例电机驱动示意图。
图4为本发明实施例电机驱动部分的电路原理图。
图5为本发明实施例光电开关TO808接线图。
图6为本发明实施例红外遥控发射部分示意图。
图7为本发明实施例红外遥控接收部分示意图。
图8为本发明实施例红外接收头1838T接线图。
图9为本发明实施例太阳能控制器接线图。
图10为本发明实施例机械部分示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实例，对本发明做进一步说明。
本实施例停车位自动锁位装置由机械部分和电子部分组成。当用户需要停车时，按动红外遥控器的解锁按钮发出解锁信号，红外接收头接收到信号传给单片机，然后单片机将接收到的信号进行解码处理。当所接收到的码值正确时，单片机给驱动电路一个信号，驱动电路带动电机转动。电机链接驱动轴，然后驱动轴带动U型摆臂转动，当转动到需要位置的时候，挡光圈挡住光电开关，给单片机发出信号。单片机处理信号，然后发出信号让电机停止转动。闭锁过程相似。
电子部分如图1所示，本实施例采用红外遥控对机械进行控制，采用单片机为主控芯片，直流电机带动机械运转，光电开关作为行程定位。蓄电池选择12V铅酸蓄电池，容量大，充电方便，实用时间久，使用太阳能电池板给蓄电池充电，既方便，又环保。
主控芯片采用51单片机，型号为STC89C52。单片机的第40脚和第20脚为电源脚分别接＋5V电源和地。单片机的19脚为片内振荡电路的输入端，20脚为片内振荡电路的输出端。引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。图2所示为本方案所需要的单片机最小系统。
本方案采用的是12V直流电机。单片机电压电流过小，不能直接驱动直流电机，因此需要设计一个驱动电路来使直流电机转动。如图3所示，用单片机控制驱动电路，而驱动电路由12V电源供电，进而为直流电机供电，实现对电机的正反转控制。驱动电路采用经典的L298n芯片，电路原理图如图4。
光电检测部分，光电开关输出回路和输入回路是电隔离的（即电缘绝），所以它可以在许多场合得到应用。并且其抗干扰能力强，寿命长且经济实惠。本方案选用TP808光电开关。
TP808的电路连接如图5所示，当有物体转进光电开关的槽内把二极管发出的光束挡住时，光电开关即发出一个信号1给单片机，进而单片机发出指令让电动机停止转动。
红外遥控采用NEC红外通信协议。图6为发射部分示意图，图7为接收部分示意图。本方案把红外接收、放大电路和解调电路封装在一起，制成红外一体化接收头。连接简单，操作方便。其内部含有高频的滤波电路，专门用来滤除红外线合成信号的载波信号（38kHz），并送出接收到的信号。当红外线合成信号进入红外接收头，在其输出端可以得到原先红外遥控发出的编码。用单片机进行解码即可得到相应的数据。本方案选用1838T红外接收头。
如图8所示，1838T的第三脚为输出端，连接在单片机的P3.2上，即外部中断0接口上。当红外遥控发出信号时，单片机即产生中断，开始接收数据，外部中断0采用下降沿触发方式。为得到高精度的时间计算，使用定时器0，并采用定时器0 的第2种工作方式，即对TH0和TL0预装初值进行计时。
太阳能电池板通过一个可绕圆周方向旋转的铰接件安装于地面支承杆，安装时在圆周方向上调整为当地当时正对正午太阳方向的角度，旋转的铰接件便于在不同月份调整太阳能板正对中午最强太阳光，同时在经线方向上电池板安装时与地面呈45度夹角，用一个可大角度绕圆周方向旋转的托架固定太阳能电池板，同时用调整销钉紧固托架以确定旋转角度，地面支承杆用M10的膨胀螺钉固定在地面上。
因为太阳能电池板发的电是不稳定的，为了提高充电效率和避免过充和过放对蓄电池的损害，所以必须使用控制器对系统的监控和保护功能！太阳能控制器有如下作用：
第一：控制有过充、过放、过载、防反接、短路等自动保护功能。过充对蓄电池的使用寿命有很大影响还有可能引起蓄电池的爆炸及永久损坏；过放用个例子做形象，比如一般蓄电池放电深度在70%左右蓄电池能循环使用800次左右，放电深度在50%左右蓄电池能循环使用600次左右，放电深度在30%左右蓄电池能循环使用300次左右，如果放电深度在10%或以下蓄电池能循环使用100次不到影响寿命极大；过载是对控制器本身自我保护的；反接会对太阳能板、蓄电池、负载都均有损坏，严重时会引起火灾及爆炸；短路顾名思义会使短路电路中的各各元件受到损坏,很可能引发火灾事故，以上种种损害都是巨大的，所以用控制器会使以上的问题可以全部避免。
第二：控制器有PWM和MPPT充电算法，简单点说就比如：太阳能面板有电压的时候控制器会自动检测电压采用最高的电压对蓄电池进行充电，也就是用最大效率给蓄电池进行充电，充电效率大大提升；比如一个安装控制器和一个没有安装控制器同时工作2小时，安装控制器的有100AH ，没有安装控制器的可能只有50AH或是更低，所以在一些光线不是非常好的地方用此控制器绝对有很大优势，效果非常明显。
第三：控制器有自动识别白天黑夜功能，直白点说就是白天关黑夜开，如果不安装控制器就要通过人员进行手动设置时间来控制，经常需要跟换时间，因为每个季节白天与夜晚的时间都不一样。所以控制器使用起来省事方便高效，节省劳动力和精力。
第四：控制器内设温度传感器，会对蓄电池进行有效的补差，比如说蓄电池正常工作温度在20°～30°时，如果超过30°时控制器会自动断开充电连接以停止充电来减低蓄电池的温度，当蓄电池降到正常温度之后控制器会自动连接继续充电，温度低于正常温度也是同样的原理，反之亦然，不安装控制器会因为温度过高或过低会引起蓄电池爆炸或不工作及使用寿命的降低，所以控制器能有效的进行控制调节。
第五：控制器有五种负载工作模式：纯光控模式、光时控模式、手动模式、调试模式、常开模式，纯光控就是全部靠阳光来决定负载的开与关；光时控是在纯光控模式基础下设置自己要设置的时间来进行开与关；手动模式是通过按键控制负载的打开与关闭，而不管是否在白天或是晚上；调试模式是系统调试时使用，有光信号时即关闭负载，无光信号开通负载；常开模式是负载一直保持输出状态；如果没有控制器就没有这些功能，就不能实现不同地区不同模式的使用，所以控制器在不同地区使用不同模式是非常方便的。
太阳能电池板、蓄电池及太阳能控制器的连接方式如图9所示。
蓄电池所能提供的电压为12V，而单片机及其它芯片的工作电压为5V，因此需要有一个个电路能把12V的电压降为5V。本方案选用7805芯片来完成此工作，其接线如图10所示。
本实施例机械部分很简单，只要有一根管状U型摆臂10能够自由的被控制升起或落下且能保持在所需位置，即可起到锁住车位的作用，从而让别人无法占用车位。其传动如图10所示。
运行过程大致如下：车主按动遥控键，单片机20通过接受头接收到信号，经过处理后控制驱动电路，让涡轮减速电机30转动。电机通过联轴器与轴相连，轴带动U型摆臂转动。当摆臂转到特定角度时，档光圈挡住光电开光，光电开关信号传到单片机，然后单片机让电机停止转动。由于涡轮蜗杆减速器具有自锁功能，摆臂将停留在特定位置，起到锁车位的效果。