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洗衣服或者供家庭用水等傳統(tǒng)應(yīng)用，并沒有開發(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洗衣服或者供家庭用水等傳統(tǒng)應(yīng)用，并沒有開發(fā)出其他的應(yīng)用。對此，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；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。光照傳感器檢測室內(nèi)光線，當(dāng)室內(nèi)光線低于預(yù)設(shè)值，并且聲控開關(guān)檢測到聲音時(shí)，燈開啟；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發(fā)電，其設(shè)置在水流經(jīng)過的管道內(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，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，通過接線端子引出，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)?、白光LED、日光燈）；（3）通過降低功率功能，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開發(fā)板，板子功能包括四位共陽數(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)
首先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，通過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，燈開啟，延時(shí)10s，繼續(xù)循環(huán)；否則，一直循環(huán)。
5 測試與結(jié)果
將水流發(fā)電機(jī)與水龍頭相連，打開水龍頭，水流經(jīng)過水流發(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；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。光照傳感器檢測室內(nèi)光線，當(dāng)室內(nèi)光線低于預(yù)設(shè)值，并且聲控開關(guān)檢測到聲音時(shí)，燈開啟；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發(fā)電，其設(shè)置在水流經(jīng)過的管道內(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，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，通過接線端子引出，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)?、白光LED、日光燈）；（3）通過降低功率功能，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開發(fā)板，板子功能包括四位共陽數(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)
首先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，通過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，燈開啟，延時(shí)10s，繼續(xù)循環(huán)；否則，一直循環(huán)。
5 測試與結(jié)果
將水流發(fā)電機(jī)與水龍頭相連，打開水龍頭，水流經(jīng)過水流發(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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