重慶康合機(jī)電設(shè)備有限公司??
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重慶發(fā)電機(jī)出租 重慶發(fā)電機(jī)出售
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基于水流發(fā)電機(jī)的節(jié)能照明系統(tǒng)
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作者:cqkh8888
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發(fā)布時(shí)間: 2018-05-11
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目前在眾多學(xué)校、單位等公共水房或家庭中的水資源只是單純的用來(lái)洗衣服或者供家庭用水等傳統(tǒng)應(yīng)用，并沒(méi)有開(kāi)發(fā)出其他的應(yīng)用。
目前在眾多學(xué)校、單位等公共水房或家庭中的水資源只是單純的用來(lái)洗衣服或者供家庭用水等傳統(tǒng)應(yīng)用，并沒(méi)有開(kāi)發(fā)出其他的應(yīng)用。對(duì)此，我們利用水流發(fā)電機(jī)、光照傳感器、聲音傳感器等模塊實(shí)現(xiàn)了一套利用水流壓力進(jìn)行發(fā)電并提供給所在場(chǎng)所的燈具照明使用的系統(tǒng)。
2 總體設(shè)計(jì)方案
重慶發(fā)電機(jī)出租本系統(tǒng)由四大部分組成：發(fā)電單元、儲(chǔ)能單元、控制單元、感知單元。發(fā)電單元主要由水流發(fā)電機(jī)構(gòu)成，負(fù)責(zé)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能；儲(chǔ)能單元由蓄電池構(gòu)成，負(fù)責(zé)將電能存儲(chǔ)起來(lái)；控制單元由單片機(jī)構(gòu)成，負(fù)責(zé)將采集到的信息進(jìn)行處理；感知單元含有光照傳感器和聲音傳感器，控制燈具的開(kāi)啟關(guān)閉狀態(tài)。
將水流發(fā)電機(jī)安放在水流向下流動(dòng)的管道上，當(dāng)管道通過(guò)水流時(shí)，利用管道的水流驅(qū)動(dòng)水流發(fā)電機(jī)，即機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，將獲得的電能存儲(chǔ)在蓄電池中。光照傳感器檢測(cè)室內(nèi)光線，當(dāng)室內(nèi)光線低于預(yù)設(shè)值，并且聲控開(kāi)關(guān)檢測(cè)到聲音時(shí)，燈開(kāi)啟；否則燈處于關(guān)閉狀態(tài)。
3 重慶發(fā)電機(jī)出租硬件設(shè)計(jì)
3.1 水流發(fā)電機(jī)模塊
水流發(fā)電機(jī)基于供水管道中的水流壓力來(lái)發(fā)電，其設(shè)置在水流經(jīng)過(guò)的管道內(nèi)。發(fā)電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子連接組裝起來(lái)，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流[1]。由于產(chǎn)生的電流電壓不穩(wěn)定，后增加穩(wěn)壓電路。本文采用5v水壓發(fā)電機(jī)，連接穩(wěn)壓模塊和蓄電池。
3.2 光控開(kāi)關(guān)模塊
此系統(tǒng)采用光照度傳感器（BH1750FVI），此傳感器是一個(gè)光電集成傳感器，其主要特點(diǎn)如下：（1）廣泛的輸入光范圍（相當(dāng)于1-65535lux）；（2）光源依賴性弱（白熾燈、熒光燈、鹵素?zé)簟坠釲ED、日光燈）；（3）通過(guò)降低功率功能，實(shí)現(xiàn)低電流化[2]。傳感器與STC89C52單片機(jī)連接，單片機(jī)主控電路判斷是否滿足閾值，若滿足，則電路接通。實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)采集光照強(qiáng)度的數(shù)據(jù)，接口簡(jiǎn)單易用，液晶顯示器使用方便、體積較小，其反應(yīng)速度靈敏。
3.3 聲控開(kāi)關(guān)模塊
此系統(tǒng)采用CZN-15E傳聲器，傳感器內(nèi)置一個(gè)對(duì)聲音敏感的電容式駐極體話筒。聲波使話筒內(nèi)的駐極體薄膜振動(dòng)，導(dǎo)致電容的變化，而產(chǎn)生與之對(duì)應(yīng)變化的微小電壓。這一電壓隨后被轉(zhuǎn)化成0-5V的電壓，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換被數(shù)據(jù)采集器接受。聲傳感器與STC89C52連接，當(dāng)聲源大于60dB時(shí)，會(huì)輸出低電平給單片機(jī)I/O口。
3.4 單片機(jī)控制模塊
此系統(tǒng)采用的是STC89C52開(kāi)發(fā)板，板子功能包括四位共陽(yáng)數(shù)碼管、8個(gè)LED燈、復(fù)位按鈕、串口RS232接口及電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232、ISP在線下載接口、液晶LCD1602接口（16腳液晶兼容）、液晶LCD12864接口（20腳液晶兼容）、繼電器與輸出端子、蜂鳴器等。同時(shí)，該單片機(jī)是8位高性能MCU（Micro Cntroller Unit），超低功耗：掉電模式下典型功耗<0.1μA，空閑模式下典型功耗2mA，正常工作模式下典型功耗4-7mA[3]。
4 軟件設(shè)計(jì)
首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，通過(guò)聲音傳感器和光照傳感器采集數(shù)據(jù)，判斷光照強(qiáng)度是否小于閾值并且是否有聲音，若滿足條件，燈開(kāi)啟，延時(shí)10s，繼續(xù)循環(huán)；否則，一直循環(huán)。
5 測(cè)試與結(jié)果
將水流發(fā)電機(jī)與水龍頭相連，打開(kāi)水龍頭，水流經(jīng)過(guò)水流發(fā)電機(jī)，電機(jī)正常發(fā)電。發(fā)出的電可以正常供給蓄電池；經(jīng)檢驗(yàn)，蓄電池可以正常供電。依次給聲/光控LED燈模塊進(jìn)行測(cè)試，只有當(dāng)光線強(qiáng)度低于閾值并且聲音達(dá)到閾值時(shí)燈亮，其他情況均不亮。
2 總體設(shè)計(jì)方案
重慶發(fā)電機(jī)出租本系統(tǒng)由四大部分組成：發(fā)電單元、儲(chǔ)能單元、控制單元、感知單元。發(fā)電單元主要由水流發(fā)電機(jī)構(gòu)成，負(fù)責(zé)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能；儲(chǔ)能單元由蓄電池構(gòu)成，負(fù)責(zé)將電能存儲(chǔ)起來(lái)；控制單元由單片機(jī)構(gòu)成，負(fù)責(zé)將采集到的信息進(jìn)行處理；感知單元含有光照傳感器和聲音傳感器，控制燈具的開(kāi)啟關(guān)閉狀態(tài)。
將水流發(fā)電機(jī)安放在水流向下流動(dòng)的管道上，當(dāng)管道通過(guò)水流時(shí)，利用管道的水流驅(qū)動(dòng)水流發(fā)電機(jī)，即機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，將獲得的電能存儲(chǔ)在蓄電池中。光照傳感器檢測(cè)室內(nèi)光線，當(dāng)室內(nèi)光線低于預(yù)設(shè)值，并且聲控開(kāi)關(guān)檢測(cè)到聲音時(shí)，燈開(kāi)啟；否則燈處于關(guān)閉狀態(tài)。
3 重慶發(fā)電機(jī)出租硬件設(shè)計(jì)
3.1 水流發(fā)電機(jī)模塊
水流發(fā)電機(jī)基于供水管道中的水流壓力來(lái)發(fā)電，其設(shè)置在水流經(jīng)過(guò)的管道內(nèi)。發(fā)電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子連接組裝起來(lái)，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流[1]。由于產(chǎn)生的電流電壓不穩(wěn)定，后增加穩(wěn)壓電路。本文采用5v水壓發(fā)電機(jī)，連接穩(wěn)壓模塊和蓄電池。
3.2 光控開(kāi)關(guān)模塊
此系統(tǒng)采用光照度傳感器（BH1750FVI），此傳感器是一個(gè)光電集成傳感器，其主要特點(diǎn)如下：（1）廣泛的輸入光范圍（相當(dāng)于1-65535lux）；（2）光源依賴性弱（白熾燈、熒光燈、鹵素?zé)簟坠釲ED、日光燈）；（3）通過(guò)降低功率功能，實(shí)現(xiàn)低電流化[2]。傳感器與STC89C52單片機(jī)連接，單片機(jī)主控電路判斷是否滿足閾值，若滿足，則電路接通。實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)采集光照強(qiáng)度的數(shù)據(jù)，接口簡(jiǎn)單易用，液晶顯示器使用方便、體積較小，其反應(yīng)速度靈敏。
3.3 聲控開(kāi)關(guān)模塊
此系統(tǒng)采用CZN-15E傳聲器，傳感器內(nèi)置一個(gè)對(duì)聲音敏感的電容式駐極體話筒。聲波使話筒內(nèi)的駐極體薄膜振動(dòng)，導(dǎo)致電容的變化，而產(chǎn)生與之對(duì)應(yīng)變化的微小電壓。這一電壓隨后被轉(zhuǎn)化成0-5V的電壓，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換被數(shù)據(jù)采集器接受。聲傳感器與STC89C52連接，當(dāng)聲源大于60dB時(shí)，會(huì)輸出低電平給單片機(jī)I/O口。
3.4 單片機(jī)控制模塊
此系統(tǒng)采用的是STC89C52開(kāi)發(fā)板，板子功能包括四位共陽(yáng)數(shù)碼管、8個(gè)LED燈、復(fù)位按鈕、串口RS232接口及電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232、ISP在線下載接口、液晶LCD1602接口（16腳液晶兼容）、液晶LCD12864接口（20腳液晶兼容）、繼電器與輸出端子、蜂鳴器等。同時(shí)，該單片機(jī)是8位高性能MCU（Micro Cntroller Unit），超低功耗：掉電模式下典型功耗<0.1μA，空閑模式下典型功耗2mA，正常工作模式下典型功耗4-7mA[3]。
4 軟件設(shè)計(jì)
首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，通過(guò)聲音傳感器和光照傳感器采集數(shù)據(jù)，判斷光照強(qiáng)度是否小于閾值并且是否有聲音，若滿足條件，燈開(kāi)啟，延時(shí)10s，繼續(xù)循環(huán)；否則，一直循環(huán)。
5 測(cè)試與結(jié)果
將水流發(fā)電機(jī)與水龍頭相連，打開(kāi)水龍頭，水流經(jīng)過(guò)水流發(fā)電機(jī)，電機(jī)正常發(fā)電。發(fā)出的電可以正常供給蓄電池；經(jīng)檢驗(yàn)，蓄電池可以正常供電。依次給聲/光控LED燈模塊進(jìn)行測(cè)試，只有當(dāng)光線強(qiáng)度低于閾值并且聲音達(dá)到閾值時(shí)燈亮，其他情況均不亮。
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