一种新能源驱动数据采集装置

技术领域

本发明涉及数据采集技术领域，具体涉及一种新能源驱动数据采集装置。

背景技术

如今，数据采集的重要性是十分显著的，它是计算机与外部物理世界连接的桥梁；数据采集装置，即从系统外部采集数据并通过电信号输入到系统内部的装置，数据采集技术广泛应用在各个领域，通过风速风向仪，雨量计等数据采集工具，人们可以随时监测天气的变化。

数据采集装置在工作过程中离不开电的驱动，采样周期较长的时候需要有足够的电能驱动采集装置正常工作，尤其是在没有电力系统供能的野外采集时，使用传统的蓄电池难以保证数据采集装置在长时间的采样周期内正常工作。

因此，如何在没有电力系统供能的野外采集时确保数据采集装置有足够的驱动电能是目前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

为解决在没有电力系统供能的野外采集时确保数据采集装置有足够的驱动电能的问题，本发明提供了一种新能源驱动数据采集装置。

本发明的技术方案为：

本发明提供了一种新能源驱动数据采集装置，包括安装箱，安装箱的上表面设有与之固定连接的安装板，安装板的上表面设有与之固定连接的第一竖管，第一竖管的上端设有风能驱动组件，第一竖管的下端设有水能驱动组件，安装箱的内部设有发电机，发电机与风能驱动组件和水能驱动组件之间设有传动组件，风能驱动组件和水能驱动组件通过传动组件均能够驱动发电机发电，安装箱的内部安装有蓄电池以及数据采集器，蓄电池与发电机的输出端电性连接，蓄电池和数据采集器电性连接。

具体地，所述的风能驱动组件包括扇叶盘，扇叶盘与第一竖管的上端部转动连接，第一竖管的内部设有与之转动连接的空心轴，空心轴的上端部与扇叶盘固定连接，空心轴的下端部位于安装箱的内部与传动组件传动连接。

具体地，所述的水能驱动组件包括通孔，通孔开设于扇叶盘的中心轴线处，通孔的内部设有圆锥形的收集斗，收集斗的下端部密封固定连接有第二竖管，第二竖管的下端部通过空心轴进入安装箱的内部，安装箱的内部对应第二竖管的下端部固定安装有环形的壳体，壳体的内部密封转动连接有转动轴，转动轴的一端端部伸出至壳体的外端与传动组件传动连接，转动轴的外侧位于壳体的内部固定连接有叶轮。

进一步的，所述的叶轮的外侧设有与之固定连接的叶片，若干片叶片环形均布于叶轮的外侧，且每一片叶片的表面对应第二竖管的下端部设有水兜，壳体的下侧设有与之固定密封连接的排水管，排水管的另一端穿过安装箱的底部。

进一步的，所述的收集斗的内侧朝上的表面设有与之固定粘接的柔性太阳能板，柔性太阳能板与蓄电池电性连接，柔性太阳能板的外表面设有与之固定粘接的防水膜。

具体地，所述的传动组件包括驱动轴，驱动轴与发电机的转轴固定连接，驱动轴的外侧设有与之单向传动连接的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮，转动轴伸出至壳体外端的外侧设有与第一齿轮啮合的主动轮齿；第二齿轮和第三齿轮的外侧设有与之传动连接的换向组件，换向组件与空心轴传动连接。

具体地，所述的换向组件包括第四齿轮，第四齿轮固定安装在空心轴的下端部位于安装箱的内部，安装板的下表面对应第四齿轮开设有弧形滑槽，弧形滑槽的内部滑动连接有滑动轴，滑动轴上固定连接有滑动齿轮，弧形滑槽的两端外侧分别设有与安装板转动连接的第一换向齿轮和第二换向齿轮，第一换向齿轮的下端面同轴固定连接有第一锥齿轮，第二换向齿轮的下端面同轴固定连接有第二锥齿轮；第一锥齿轮的外侧啮合有第三锥齿轮，第三锥齿轮的外端同轴固定连接有第五齿轮，第五齿轮与第三齿轮啮合传动，第二锥齿轮的外侧啮合有第四锥齿轮，第四锥齿轮的外端同轴固定连接有第六齿轮，第六齿轮与第二齿轮啮合传动。

进一步的，所述的扇叶盘的外侧设有与第一竖管转动连接的风叶罩，风叶罩的外侧面对称的设有与之固定连接的迎风板，风叶罩远离迎风板的外侧开设有进风口，风叶罩靠近迎风板的外侧开设有出风口。

进一步的，所述的风叶罩的上端面设有与之固定连接的弧形板，弧形板的斜侧面与柔性太阳能板上表面贴合。

进一步的，所述的弧形板与风叶罩上端的连接处设有与数据采集器电性连接的角度传感器；所述的第二竖管的上端部位于通孔的下端对应扇叶盘设有与数据采集器电性连接的速度传感器。

本发明所达到的有益效果为：

本发明整体结构简单巧妙，使用时具有较强的适用能力，在使用过程中，既能通过发电机将自然界中的风力和雨水转化为电能，也能直接将太阳能转化为电能，为数据采集装置长期供应电能，确保数据采集装置有足够的驱动电能；并且不会受到天气因素的影响，不管是天晴还是刮风下雨都能够为数据采集装置提供驱动电能，非常适应在采样周期较长的野外采集，具有较好的应用前景。

附图说明

图1是本发明外部结构示意图；

图2是本发明的传动组件结构示意图；

图3是图1中A-A向剖视结构示意图；

图4是图1中B-B向剖视结构示意图；

图5是图4中第Ⅰ部分结构放大示意图。

具体实施方式

为便于本领域的技术人员理解本发明，下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1~5所示，本发明提供了一种新能源驱动数据采集装置，包括机架1，机架1的上表面设有与之固定连接的安装箱2，安装箱2的上表面设有与之固定连接的安装板3，安装板3的上表面设有与之固定连接的第一竖管4，第一竖管4的上端设有与之转动连接的扇叶盘5，第一竖管4的内部设有与之转动连接的空心轴6，空心轴6的上端部与扇叶盘5固定连接，空心轴6的下端部位于安装箱2的内部，安装箱2的内部设有与空心轴6下端部通过传动组件传动连接的发电机7，安装箱2的内部安装有与发电机7的输出端电性连接的蓄电池8，蓄电池8和数据采集器9电性连接并为数据采集器9提供驱动电能；在使用过程中，当自然界的风吹过扇叶盘5时，扇叶盘5会带动空心轴6，空心轴6通过传动组件就会带动发电机7工作，发电机7能够为蓄电池8补充电能，确保数据采集装置有足够的驱动电能；该设计巧妙的将自然界的风能转化为电能，实现了在没有电力系统供能的野外采集时，数据采集装置也有足够的驱动电能满足长时间的采样需求。

如图1、3所示，扇叶盘5的中心轴线处开设有通孔10，通孔10的内部设有圆锥形的收集斗11，收集斗11的内侧朝上的表面设有与之固定粘接的柔性太阳能板12，柔性太阳能板12与蓄电池8电性连接；在使用过程中，当自然界的阳光照射在柔性太阳能板12上表面时，柔性太阳能板12会将太阳能转化为电能并为蓄电池8补充电能，进一步确保数据采集装置有足够的驱动电能，且圆锥斗状的柔性太阳能板12，在日出到日落过程中都能够较好的迎合阳光的照射，确保太阳能发电的均衡；该设计巧妙的将自然界的太阳能转化为电能，实现了在没有电力系统供能的野外采集时，数据采集装置也有足够的驱动电能满足长时间的采样需求。

如图3所示，柔性太阳能板12的外表面设有与之固定粘接的防水膜，柔性太阳能板12与收集斗11的下端部设有与收集斗11密封固定连接的第二竖管13，第二竖管13的下端部通过空心轴6进入安装箱2的内部，安装箱2的内部对应第二竖管13的下端部固定安装有环形的壳体14，壳体14的内部设有与之密封转动连接的转动轴15，转动轴15的一端端部伸出至壳体14的外端与传动组件传动连接，转动轴15的外侧位于壳体14的内部设有与之固定连接的叶轮16，叶轮16的外侧设有与之固定连接的叶片17，若干片叶片17环形均布于叶轮16的外侧，且每一片叶片17的表面对应第二竖管13的下端部设有水兜18，壳体14的下侧设有与之固定密封连接的排水管19，排水管19的另一端穿过安装箱2的底部；在使用过程中，当遇到长时间的暴雨天气，自然界的阳光不能照射在柔性太阳能板12上表面时，雨水会通过收集斗11进入第二竖管13内部，雨水经过收集斗11汇聚之后会在第二竖管13内部形成水柱，水柱在其自身的重力作用下会向下跌落，水柱撞击在叶片17表面后会汇聚在叶片17上水兜18中，最后带动叶片17和叶轮16以及转动轴15，转动轴15通过传动组件带动发电机7工作，发电机7能够为蓄电池8补充电能，该设计确保了本发明在雨天也能够利用自然界的雨水产生电能，确保在采样周期较长的野外采集时，数据采集装置不会受到天气影响其电能的供应。

如图2、4所示，所述的传动组件包括驱动轴20，驱动轴20与发电机7的转轴固定连接，驱动轴20的外侧设有与之单向传动连接的第一齿轮21、第二齿轮22、第三齿轮23，单向传动可以采用中国专利CN2864240Y公开的单向传动器，即只能通过第一齿轮21、第二齿轮22、第三齿轮23带动驱动轴20转动，驱动轴20不能够带动第一齿轮21、第二齿轮22、第三齿轮23转动，转动轴15伸出至壳体14外端的外侧设有与第一齿轮21啮合的主动轮齿36；空心轴6的下端部位于安装箱2的内部设有与之固定连接的第四齿轮24，安装板3的下表面对应第四齿轮24开设有弧形滑槽25，弧形滑槽25的内部设有与之滑动连接的滑动轴26，滑动轴26的外侧设有与之固定连接的滑动齿轮27，弧形滑槽2的两端外侧分别设有与安装板3转动连接的第一换向齿轮28和第二换向齿轮29，滑动齿轮27能够与第一换向齿轮28和第二换向齿轮29啮合，第一换向齿轮28的下端面设有与之同轴固定连接的第一锥齿轮30，第二换向齿轮29的下端面设有与之同轴固定连接的第二锥齿轮31，第一锥齿轮30的外侧设有与之啮合的第三锥齿轮32，第三锥齿轮32的外端设有与之同轴固定连接的第五齿轮33，第五齿轮33与第三齿轮23啮合传动，第二锥齿轮31的外侧设有与之啮合的第四锥齿轮34，第四锥齿轮34的外端设有与之同轴固定连接的第六齿轮35，第六齿轮35与第二齿轮22啮合传动；在工作过程中，由于自然界的风的风向具有不确定性，当自然界的风吹过扇叶盘5时，扇叶盘5可能会带动空心轴6正转，也可能会带动空心轴6反转，如图2所示，空心轴6正转时会带动与之啮合的滑动齿轮27与滑动轴26滑动至弧形滑槽25的左端端部，进而使滑动齿轮27与第一换向齿轮28啮合，第一换向齿轮28会通过第一锥齿轮30与第三锥齿轮32和第五齿轮33带动第三齿轮23正向转动，而空心轴6正转时会带动与之啮合的滑动齿轮27与滑动轴26滑动至弧形滑槽25的右端端部，进而使滑动齿轮27与第二换向齿轮29啮合，第二换向齿轮29会通过第二锥齿轮31与第四锥齿轮34和第六齿轮35带动第二齿轮22正向转动，因此，当遇到刮风下雨的时候，雨水会通过主动轮齿36带动第一齿轮21正向转动，扇叶盘5不论正转或者反转都会第二齿轮22或第三齿轮23正向转动，所以，第一齿轮21、第二齿轮22、第三齿轮23会带动驱动轴20朝相同的方向转动，避免了其在传动过程中相互干涉的问题，该设计能巧妙的将自然界中的风力和雨水的重力转化为数据采集装置所需要的电能，确保了本发明的实用性。

如图4、5所示，扇叶盘5的外侧设有与第一竖管4转动连接的风叶罩37，风叶罩37的外侧面对称的设有与之固定连接的迎风板38，风叶罩37远离迎风板38的外侧开设有进风口，风叶罩37靠近迎风板38的外侧开设有出风口，风叶罩37的上端面设有与之固定连接的弧形板39，弧形板39的斜侧面与柔性太阳能板12上表面贴合，弧形板39与风叶罩37上端的连接处设有与数据采集器9电性连接的角度传感器40，第二竖管13的上端部位于通孔10的下端对应扇叶盘5设有与数据采集器9电性连接的速度传感器41；在工作过程中，当自然界的风吹过风叶罩37时，首先会通过吹动迎风板38带动风叶罩37转动至迎风板38与风向平行的位置，角度传感器40会监测到风叶罩37转动的角度，并将风叶罩37转动的角度数据转化为电信号传递给数据采集器9，数据采集器9即能够采集到风向数据，同时，在风叶罩37转动时弧形板39会擦去柔性太阳能板12上表面的防水膜上的灰尘，防止防水膜上的灰尘影响柔性太阳能板12的工作效果，当风叶罩37转动至迎风板38与风向平行的位置之后，风会从进风口吹入，带动扇叶盘5转动之后再从出风口排出，扇叶盘5转动时，速度传感器41会监测到风叶罩37转动的速度，并将风叶罩37转动的速度数据转化为电信号传递给数据采集器9，数据采集器9即能够采集到风速数据。

综上所述，本发明整体结构简单巧妙，使用时具有较强的适用能力，在使用过程中，既能通过发电机将自然界中的风力和雨水转化为电能，也能直接将太阳能转化为电能，为数据采集装置长期供应电能，确保数据采集装置有足够的驱动电能；并且不会受到天气因素的影响，不管是天晴还是刮风下雨都能够为数据采集装置提供驱动电能，非常适应在采样周期较长的野外采集，具有较好的应用前景。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。