一种新型室外环保车库

（南京工程学院，江苏 南京 211167）

新型室外环保车库是通过太阳能电池板进行蓄电，为步进电机提供电源，步进电机带动卷帘传动装置控制简易帘布的拉伸，构成方式简单，占地仍为露天停车位面积大小，成本较低，且能较为有效的对车辆车位进行保护和管理，对于静态交通的发展在现阶段具有一定的意义。

1 系统设计

新型环保车库包括太阳能电池板、蓄电池以及改装型卷帘布的控制。通过太阳能电池板对24V蓄电池充电，蓄电池对卷帘门的电机以及控制面板提供动力源。在车位后檐用两根钢管支撑顶板，并在两个钢管上做近似三角架提升支撑强度。在顶板上部，根据太阳光铺设太阳能电池板。在板底部四周铺一圈放置卷帘电机和传动轴和斜齿轮，以及在靠近支撑钢管附近安排一个放置蓄电池的吊箱以及电动控制箱。卷帘布采用教学所用的投影幕结构，一个遥控器控制四个管状电机的正反转来实现车库四面同时开启（关闭）。四面采用轻盈、隔热防晒、耐磨损的布料做成一个整体，并在底部用较重的钢管稳定布料。在车辆进入车位或离开车位后可通过遥控器将卷帘门放下收起，来达到防占位、防划和防暴晒等功能。

2 硬件设计

2.1 太阳能电池板

考虑到室外条件下最大可能性地实现环保，本室外车库选择使用太阳能电池板、蓄电池为车库电机提供能量。在本系统中使用太阳能直流发电系统，由太阳能电池板、充电控制器、蓄电池构成，与交流发电系统相比，减少了逆变器。太阳能直流发电系统根据负载需求可以计算出组成部分部件的需要，从而选择合适的型号.接下来我们以输出功率为120W，1天有4个小时工作为例，对该系统的计算进行简单说明：

（1）第一步需要计算每天在工作中消耗的能量：假设本系统中采用的逆变器的转换效率为92%，设定输出功率为120W，1天工作4个小时，那么实际上每天工作消耗的能量应为120W×4h/92%=521.7Wh。

（2）选定太阳能电池板使用功率：假设每天日照的时长为6小时有效，充放电过程中电池板的效率为70%，那么选定太阳能电池板使用功率即为521.7Wh/4h/70%=186.3W。天气晴朗时日照时长会更加长，而每天的使用时间应当不足4小时，在设计中我们可以再多留出10%到20%的范围预防恶劣天气的影响，在供能方面本系统成功实现了环保、节能、有效。

2.2 步进电机

在本系统中提出使用步进电机对传动系统进行驱动，并且调控脉冲通过ZD系列步进电机控制器进行。步进电机和步进电机控制器在现代工业中使用非常广泛，当步进电机控制器获得一个脉冲信号时，它会驱动步进电机转过一个固定的角度。转动的速度可以随着脉冲信号频率而改变，即只与其在一个时间段内接收到的脉冲数量有关，数量越多，旋转次数越多，只要不超过负载极限，无论负载是大是小，旋转角度都与负载无关。这样也就实现了步进电机控制下停放位置准确，速度调控合理的效果。

2.3 传动系统

本系统中设计了一种通过步进电机带动齿轮转动，齿轮转动带动锥齿轮转动，从而带动三个杆同步转动，实现幕布的收放，如图1所示。

整体系统经过试验调试，预定功能都得到了实现，实物模型如图2所示。

图1

图2

3 软件设计

本系统的软件设计较为简单，仅设计对遥控部分和步进电机转动控制部分，部分代码如下。

#include

//宏定义

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

/时间计算

#define Imax 14000 //此处为晶振为11.0592时的取值，

#define Imin 8000 //如用其它频率的晶振时，

#define Inum1 1450 //要改变相应的取值。

#define Inum2 700

#define Inum3 3000

//解码变量

unsigned char Im[4]={0x00,0x00,0x00,0x00}

//全局变量

uchar Data=0x00;

uchar f;

unsigned long m,Tc;

unsigned char IrOK;

sbit LED1=P1^0; //4个输出

sbit LED2=P1^4;

sbit LED3=P3^5;

sbit LED4=P3^6;

//主程序

void main(void)

{

m=0;

f=0;

EA=1;//开启总中断

IT1=1;//下降沿有效

EX1=1;//外部中断0开

TMOD=0x11;//定时器初始化TH0=0;//T0赋初值

TL0=0;

TR0=0;//t0开始计时

//循环执行

while(1)

{

//如果解码成功

if(IrOK==1)

{

//清空标志位

IrOK=0;

//赋值信息

Data=Im[2];

if(Data==0x0c) //判断是哪个按键按下 1

LED1=!LED1; //控制开关

else if(Data==0x18) //2

LED2=!LED2;

else if(Data==0x5e) //3

LED3=!LED3;

else if(Data==0x08) //4

LED4=!LED4;

}

}

}

4 结语

本文提出了一种新型室外环保车库，硬件方面实现了以电机带动齿轮、齿轮带动锥齿轮的传动系统，太阳能电池板、蓄电池环保供电的设计方案；软件方面实现了遥控驱动，电机转停的功能。由于研究条件的限制，仅通过模型的调试验证了该方案的可行性，如果可以在应用中进行试验，可以加以改进，取得更良好的效果。

[1] 尤尼斯.加纳阿克拉中央商务区停车规划和政策研究[D].哈尔滨工业大学,2015.

[2] 廉法威.可编程序控制器在步进电机控制中的应用[J].中国科技博览,2013，(17):294.

[3] 杨文璟,巩宇鹏,王杨森,曹玉,宋亚帆.蛇形机器人运动机构设计[J].企业技术开发,2011,30(03):1-3.