光雨互補(bǔ)發(fā)電節(jié)能路燈
1產(chǎn)品設(shè)計(jì)
圖1為太陽光反射裝置及雨水收集裝置。反光的斜面與電池板的平面的夾角為120°反光裝置的高為18cm。當(dāng)有太陽光時(shí),由于太陽光跟蹤系統(tǒng),保證了照射在反光裝置上的太陽光能始終反射到電池板上;當(dāng)下雨時(shí)步進(jìn)電機(jī)2運(yùn)動(dòng),使太陽能反光裝置水平放置,這樣反光裝置就變成了雨水收集裝置。
依靠步進(jìn)電機(jī)2的轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng),以實(shí)現(xiàn)太陽光上下的追蹤和雨水收集的功能。滑動(dòng)軸承將內(nèi)桿和外桿相互獨(dú)立,互不摩擦,保證內(nèi)桿更加順暢地轉(zhuǎn)動(dòng),如圖2所示。
圖3為一個(gè)水箱,水箱設(shè)計(jì)成一個(gè)回字形,鑲嵌在外桿上,有支撐架支撐,解決了水箱有水時(shí)的受力平衡問題。水箱下部連接一個(gè)水管并設(shè)有開關(guān),當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定的高度時(shí),水位檢測裝置檢測到水面,水閥自動(dòng)打開,水流出,帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,待水箱內(nèi)的水全部流出時(shí),水閥再自動(dòng)關(guān)閉,再次收集雨水。
水箱下面設(shè)有一個(gè)路燈,路燈由光敏電阻控制,當(dāng)天色變暗時(shí),路燈自動(dòng)變亮。在路燈下部設(shè)有手機(jī)充電裝置(如圖4所示),能夠滿足多種手機(jī)的充電,為了確保充電安全,當(dāng)下雨時(shí),手機(jī)充電裝置自動(dòng)斷電。
底座設(shè)為三角形(如圖5),能提高支架的穩(wěn)定性;外桿底座放在第二層支撐面上,依靠第二層支撐面來支撐水箱和外桿的重力;在第三層支撐面上有一個(gè)推力軸承,軸承鑲嵌在內(nèi)軸上,依靠第三支撐面來支撐電池板和反光裝置的重力;第四層支撐面放置一個(gè)皮帶輪,皮帶輪下面放置一個(gè)步進(jìn)電機(jī) 1,大輪鑲嵌在內(nèi)桿上,依靠步進(jìn)電機(jī) 1 的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng),使內(nèi)桿轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)太陽光的東西方向的跟蹤。雨水發(fā)電機(jī)靠收集的雨水在重力勢(shì)能的作用下帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)行發(fā)電。
2 技術(shù)原理
該實(shí)用新型路燈的基本結(jié)構(gòu)從上到下為反光兼雨水收集裝置、太陽能電池板、水箱、水管、兩個(gè)不銹鋼管(一個(gè)粗的一個(gè)細(xì)的)、三角支撐架。
一、反光裝置為一個(gè)圓臺(tái)形結(jié)構(gòu)(上口大,下口?。宓拿媾c反光面夾角為 120°,其高根據(jù)電池板的大小確定,最佳效果是反射的太陽光能夠照射在整個(gè)電池板面,電池板下面有個(gè)傳動(dòng)裝置,通過步進(jìn)電機(jī) 2 實(shí)現(xiàn)太陽光的上下跟蹤 ;
二、水箱設(shè)計(jì)為回字形,在粗鋼管上方焊接一個(gè)支撐架,將水箱穿過粗鋼管放置在電池板下面,水箱下面連接水管直通地下道,在水箱內(nèi)設(shè)置水位檢測模塊,當(dāng)水位達(dá)到一定高度,水箱下的水閥自動(dòng)打開,雨水沿水管向下流出,地面安置一個(gè)水發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)雨水發(fā)電 ;
三、在水箱下面設(shè)置路燈,路燈通過光敏電阻控制開關(guān),當(dāng)天色變暗時(shí),路燈自動(dòng)開啟 ;
四、粗鋼管與細(xì)鋼管由軸承相隔,其中細(xì)鋼管用來支撐太陽能電池板并實(shí)現(xiàn)其左右轉(zhuǎn)動(dòng) ;
五、三角底座分為四層支撐面,從上到下為第一、二、三、四層,粗鋼管穿過第一層,細(xì)鋼管穿過第一、二、三、四層,第一層為粗鋼管的固定,第二層為粗鋼管的支撐,推力球穿過細(xì)鋼管放置在第三層支撐面,實(shí)現(xiàn)細(xì)鋼管的支撐,第四層放置兩個(gè)皮帶輪,細(xì)鋼管穿過一個(gè)皮帶輪,用步進(jìn)電機(jī) 1 帶動(dòng)兩個(gè)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)電池板的上下跟蹤。
四個(gè)光敏做成一個(gè)光敏盒放置在反光裝置邊緣口,光敏盒底面要與電池板保持水平,每兩個(gè)光敏電路通過一個(gè) 358 比較器輸出信號(hào)給單片機(jī),通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),最終實(shí)現(xiàn)太陽能電池板的上下、左右跟蹤太陽光 ;一個(gè)光敏放置在路燈后面,該光敏電路與單片機(jī)連接,單片機(jī)與繼電器連接,當(dāng)天暗時(shí),光敏電路輸出一個(gè)信號(hào),通過單片機(jī)控制繼電器,實(shí)現(xiàn)路燈的開關(guān) ;當(dāng)下雨時(shí),雨滴模塊電路給予單片機(jī)一個(gè)信號(hào),通過驅(qū)動(dòng)器 2 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī) 2 的轉(zhuǎn)動(dòng),使電池板保持水平,最大限度的收集雨水,當(dāng)晴天時(shí)步進(jìn)電機(jī) 2又回轉(zhuǎn),電池板回到原位置。太能電池板和水發(fā)電機(jī)的輸出電流的線路上各連接一個(gè)二極管,防止給蓄電池充電時(shí)電流的倒流,在兩個(gè)共同電路上再連接一個(gè)穩(wěn)壓電路,保證輸出穩(wěn)定的電壓,實(shí)現(xiàn)蓄電池的充電。
3 結(jié) 語
應(yīng)用前景和市場 :該路燈能夠利用光雨發(fā)電的互補(bǔ)性,解決了現(xiàn)代太陽能路燈在雨天不能發(fā)電的問題,特適合我國南方多雨天氣的地區(qū),此外,光反射裝置及追光系統(tǒng)的設(shè)計(jì),充分提升了電池板發(fā)電效率。路燈下設(shè)有的手機(jī)充電裝置方便了行人,解決了行人因手機(jī)沒電而無法通訊的問題。光雨互補(bǔ)發(fā)電節(jié)能路燈充分利用綠色能源,方便了行人,在現(xiàn)實(shí)生活中具有實(shí)用價(jià)值,有廣闊的應(yīng)用前景。
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