雙節能路燈的設計工作原理與展示分析

雙節能路燈能夠利用太陽(yáng)能和雨水進(jìn)行發(fā)電，解決了因雨天而不能靠太陽(yáng)能發(fā)電的弊端，太陽(yáng)光跟蹤系統隨時(shí)捕捉最有利的角度，提高了太陽(yáng)能利用率，節約資源，保護了環(huán)境，具有節能減排的實(shí)質(zhì)性技術(shù)特點(diǎn)。

　　1.雙節能路燈研制背景

　　現有的路燈大多靠太陽(yáng)能電池板發(fā)電，不僅利用太陽(yáng)能的效率低，而且每當下雨時(shí)路燈就不能自行發(fā)電。為解決這兩個(gè)問(wèn)題，雙節能路燈特在太陽(yáng)能電池板的基礎上增加了一個(gè)反光裝置，即在自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)光的情況下，能夠反射電池板周?chē)奶?yáng)光，更高效率的利用了太陽(yáng)能。此外，在下雨時(shí)該路燈還能最大限度的收集雨水，進(jìn)而在雨天還可以利用雨水發(fā)電。

　　2.雙節能路燈的設計與展示

　　(1)整體展示：一個(gè)塑料制的圓臺反光裝置，將圓形的電池板鑲嵌在圓臺反光裝置內，電池板與圓臺反光裝置的底面平行，電池板的正面對著(zhù)圓臺反光裝置的廣口，在圓臺反光裝置的廣口到電池板之間的圓臺反光裝置內壁貼上反光錫紙，根據光的反射原理使照射在圓臺反光裝置內壁的陽(yáng)光能夠充足反射到電池板上。同時(shí)該裝置還能夠收集雨水，即在電池板的下端安置一個(gè)水箱，水箱的底部連接有流水管道，在管道的底部放置水輪和發(fā)電機，利用雨水的重力作用和自由落體運動(dòng)使其帶動(dòng)發(fā)電機運行，以達到利用雨水發(fā)電的功能，如圖1所示。

圖1

　　(2)電器控制：光敏控制模塊步進(jìn)電機，實(shí)現太陽(yáng)光跟蹤；利用雨水收集模塊控制步進(jìn)電機，保證下雨時(shí)電池板能保持水平，最大限度的收集雨水；光敏控制模塊控制路燈在陰天和天黑時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)。

　　(3)圓臺反射裝置和雨水收集裝置：圓臺反光裝置的斜面與電池板的平面的夾角為120度，反光裝置的高為10厘米，保證了垂直陽(yáng)光照射時(shí)，反射光都能照在太陽(yáng)能電池板上。有太陽(yáng)光時(shí)，由于太陽(yáng)光跟蹤系統，保證太陽(yáng)能電池板的周?chē)年?yáng)光始終反射到電池板上。當下雨時(shí)，由單片機控制步進(jìn)電機運行，使太陽(yáng)能圓臺反光裝置水平放置，這樣圓臺反光裝置就變成了雨水收集裝置，進(jìn)而將雨水儲存到水箱，利用雨水的勢能為發(fā)電機發(fā)電做準備?！　?4)水箱及路燈：水箱設計成一個(gè)回字形，有支撐架支撐，使水箱有水時(shí)可以受力平衡。水箱下部連接一個(gè)水管，在水箱側面設有一個(gè)浮標，當水位達到一定高度時(shí)，由于浮標的浮力作用，連桿打開(kāi)水管開(kāi)關(guān)，從水管流下的水帶動(dòng)發(fā)電機發(fā)電。我們把路燈安在水箱下面，路燈由光敏電阻模塊控制，當天色變暗時(shí)，路燈自動(dòng)打開(kāi)。

　　3.發(fā)電模塊工作原理

　　當有陽(yáng)光時(shí)，電池板能夠跟蹤太陽(yáng)光，保證陽(yáng)光始終垂直電池板，并且圓臺反光裝置可以使周?chē)奶?yáng)光都能反射到電池板上，更高效率的利用太陽(yáng)能。當遇到陰雨天或晚上時(shí)，利用光敏二極管結合單片機控制系統使電池板始終處于水平狀態(tài)，這樣圓臺反光裝置就成為了收集雨水的水箱。當下雨時(shí)，雨水通過(guò)圓臺反光裝置慢慢流入太陽(yáng)能電池板下面的水箱里，因為我們在水箱側面設有浮標，利用杠桿原理，當水箱內的水位達到一定高度時(shí)與浮標連動(dòng)的水箱下面的自啟開(kāi)關(guān)會(huì )被連桿打開(kāi)，進(jìn)而使雨水沿管道流落出去，就可以帶動(dòng)發(fā)電機葉輪進(jìn)行發(fā)電。

　　4.總結

　　雙節能路燈的優(yōu)勢：節能一、利用光敏電阻控制模塊控制兩個(gè)步進(jìn)電機實(shí)現太陽(yáng)能電池板跟蹤太陽(yáng)光，并利用光的反射原理使電池板周?chē)渥愕奶?yáng)光反射到電池板上；節能二、利用雨水收集模塊在下雨時(shí)使電池板保持水平，收集的雨水匯聚到水箱，當水的勢能達到預定值，流水便可以帶動(dòng)葉輪轉動(dòng)進(jìn)行發(fā)電。另外，光敏控制模塊還可以自動(dòng)控制路燈的亮滅。傳統太陽(yáng)能路燈盡管是一類(lèi)綠色節能產(chǎn)品，但其在連陰天氣，很難實(shí)現路燈的正常運行，特別是對于南方的多雨地區，亟需開(kāi)發(fā)一種新型的節能路燈，而雙節能節能路燈綜合利用太陽(yáng)能和雨水勢能，并且裝有太陽(yáng)光跟蹤裝置，能有效的利用太陽(yáng)能及雨水能，保護了環(huán)境，具有節能減排的顯著(zhù)效果。