光雨互補(bǔ)發(fā)電節(jié)能路燈

李傳祥　袁磊　史善冉　石長利

摘 要：光雨互補(bǔ)發(fā)電節(jié)能路燈不僅充分利用了太陽能，而且還可以利用雨水發(fā)電，解決了太陽能路燈對太陽光利用率低及在陰雨天氣不能發(fā)電的問題，提高了綠色能源的利用率。產(chǎn)品功能：一、實(shí)時跟蹤太陽光，保證太陽光的垂直照射；二、照射在反光裝置上的陽光都能反射到電池板上；三、下雨時雨水收集裝置保持水平，以此來收集雨水；四、水箱中水位達(dá)到設(shè)定高度時，閥門打開，進(jìn)行發(fā)電；五、手機(jī)充電裝置解決了行人手機(jī)充電問題，并且能在下雨天自動斷電，確保充電安全。

關(guān)鍵詞：路燈；雨水發(fā)電；太陽光跟蹤；手機(jī)充電

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18 cm。當(dāng)有太陽光時，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)下雨時步進(jìn)電機(jī)2運(yùn)動，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，帶動傳動裝置的運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)太陽光上下的追蹤和雨水收集的功能?；瑒虞S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，如圖2所示。

圖3為一個水箱，水箱設(shè)計(jì)成一個回字形，鑲嵌在外桿上，有支撐架支撐，解決了水箱有水時的受力平衡問題。水箱下部連接一個水管并設(shè)有開關(guān)，當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定的高度時，水位檢測裝置檢測到水面，水閥自動打開，水流出，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，待水箱內(nèi)的水全部流出時，水閥再自動關(guān)閉，再次收集雨水。

水箱下面設(shè)有一個路燈，路燈由光敏電阻控制，當(dāng)天色變暗時，路燈自動變亮。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，手機(jī)充電裝置自動斷電。

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皮帶輪，皮帶輪下面放置一個步進(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)動帶動皮帶輪轉(zhuǎn)動，使內(nèi)桿轉(zhuǎn)動，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能的作用下帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動，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、兩個不銹鋼管（一個粗的一個細(xì)的）、三角支撐架。

一、反光裝置為一個圓臺形結(jié)構(gòu)（上口大，下口?。?，板的面與反光面夾角為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電池板面，電池板下面有個傳動裝置，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，水箱下的水閥自動打開，雨水沿水管向下流出，地面安置一個水發(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，路燈自動開啟；

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；

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，第四層放置兩個皮帶輪，細(xì)鋼管穿過一個皮帶輪，用步進(jìn)電機(jī)1帶動兩個皮帶輪轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)電池板的上下跟蹤。

四個光敏做成一個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，每兩個光敏電路通過一個358比較器輸出信號給單片機(jī)，通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動，最終實(shí)現(xiàn)太陽能電池板的上下、左右跟蹤太陽光；一個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，光敏電路輸出一個信號，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，雨滴模塊電路給予單片機(jī)一個信號，通過驅(qū)動器2驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)2的轉(zhuǎn)動，使電池板保持水平，最大限度的收集雨水，當(dāng)晴天時步進(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二極管，防止給蓄電池充電時電流的倒流，在兩個共同電路上再連接一個穩(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。

摘 要：光雨互補(bǔ)發(fā)電節(jié)能路燈不僅充分利用了太陽能，而且還可以利用雨水發(fā)電，解決了太陽能路燈對太陽光利用率低及在陰雨天氣不能發(fā)電的問題，提高了綠色能源的利用率。產(chǎn)品功能：一、實(shí)時跟蹤太陽光，保證太陽光的垂直照射；二、照射在反光裝置上的陽光都能反射到電池板上；三、下雨時雨水收集裝置保持水平，以此來收集雨水；四、水箱中水位達(dá)到設(shè)定高度時，閥門打開，進(jìn)行發(fā)電；五、手機(jī)充電裝置解決了行人手機(jī)充電問題，并且能在下雨天自動斷電，確保充電安全。

關(guān)鍵詞：路燈；雨水發(fā)電；太陽光跟蹤；手機(jī)充電

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18 cm。當(dāng)有太陽光時，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)下雨時步進(jìn)電機(jī)2運(yùn)動，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，帶動傳動裝置的運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)太陽光上下的追蹤和雨水收集的功能?；瑒虞S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，如圖2所示。

圖3為一個水箱，水箱設(shè)計(jì)成一個回字形，鑲嵌在外桿上，有支撐架支撐，解決了水箱有水時的受力平衡問題。水箱下部連接一個水管并設(shè)有開關(guān)，當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定的高度時，水位檢測裝置檢測到水面，水閥自動打開，水流出，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，待水箱內(nèi)的水全部流出時，水閥再自動關(guān)閉，再次收集雨水。

水箱下面設(shè)有一個路燈，路燈由光敏電阻控制，當(dāng)天色變暗時，路燈自動變亮。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，手機(jī)充電裝置自動斷電。

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皮帶輪，皮帶輪下面放置一個步進(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)動帶動皮帶輪轉(zhuǎn)動，使內(nèi)桿轉(zhuǎn)動，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能的作用下帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動，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、兩個不銹鋼管（一個粗的一個細(xì)的）、三角支撐架。

一、反光裝置為一個圓臺形結(jié)構(gòu)（上口大，下口?。?，板的面與反光面夾角為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電池板面，電池板下面有個傳動裝置，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，水箱下的水閥自動打開，雨水沿水管向下流出，地面安置一個水發(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，路燈自動開啟；

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；

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，第四層放置兩個皮帶輪，細(xì)鋼管穿過一個皮帶輪，用步進(jìn)電機(jī)1帶動兩個皮帶輪轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)電池板的上下跟蹤。

四個光敏做成一個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，每兩個光敏電路通過一個358比較器輸出信號給單片機(jī)，通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動，最終實(shí)現(xiàn)太陽能電池板的上下、左右跟蹤太陽光；一個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，光敏電路輸出一個信號，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，雨滴模塊電路給予單片機(jī)一個信號，通過驅(qū)動器2驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)2的轉(zhuǎn)動，使電池板保持水平，最大限度的收集雨水，當(dāng)晴天時步進(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二極管，防止給蓄電池充電時電流的倒流，在兩個共同電路上再連接一個穩(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。

摘 要：光雨互補(bǔ)發(fā)電節(jié)能路燈不僅充分利用了太陽能，而且還可以利用雨水發(fā)電，解決了太陽能路燈對太陽光利用率低及在陰雨天氣不能發(fā)電的問題，提高了綠色能源的利用率。產(chǎn)品功能：一、實(shí)時跟蹤太陽光，保證太陽光的垂直照射；二、照射在反光裝置上的陽光都能反射到電池板上；三、下雨時雨水收集裝置保持水平，以此來收集雨水；四、水箱中水位達(dá)到設(shè)定高度時，閥門打開，進(jìn)行發(fā)電；五、手機(jī)充電裝置解決了行人手機(jī)充電問題，并且能在下雨天自動斷電，確保充電安全。

關(guān)鍵詞：路燈；雨水發(fā)電；太陽光跟蹤；手機(jī)充電

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18 cm。當(dāng)有太陽光時，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)下雨時步進(jìn)電機(jī)2運(yùn)動，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，帶動傳動裝置的運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)太陽光上下的追蹤和雨水收集的功能?；瑒虞S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，如圖2所示。

圖3為一個水箱，水箱設(shè)計(jì)成一個回字形，鑲嵌在外桿上，有支撐架支撐，解決了水箱有水時的受力平衡問題。水箱下部連接一個水管并設(shè)有開關(guān)，當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定的高度時，水位檢測裝置檢測到水面，水閥自動打開，水流出，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，待水箱內(nèi)的水全部流出時，水閥再自動關(guān)閉，再次收集雨水。

水箱下面設(shè)有一個路燈，路燈由光敏電阻控制，當(dāng)天色變暗時，路燈自動變亮。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，手機(jī)充電裝置自動斷電。

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皮帶輪，皮帶輪下面放置一個步進(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)動帶動皮帶輪轉(zhuǎn)動，使內(nèi)桿轉(zhuǎn)動，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能的作用下帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動，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、兩個不銹鋼管（一個粗的一個細(xì)的）、三角支撐架。

一、反光裝置為一個圓臺形結(jié)構(gòu)（上口大，下口小），板的面與反光面夾角為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電池板面，電池板下面有個傳動裝置，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，水箱下的水閥自動打開，雨水沿水管向下流出，地面安置一個水發(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，路燈自動開啟；

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；

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，第四層放置兩個皮帶輪，細(xì)鋼管穿過一個皮帶輪，用步進(jìn)電機(jī)1帶動兩個皮帶輪轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)電池板的上下跟蹤。

四個光敏做成一個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，每兩個光敏電路通過一個358比較器輸出信號給單片機(jī)，通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動，最終實(shí)現(xiàn)太陽能電池板的上下、左右跟蹤太陽光；一個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，光敏電路輸出一個信號，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，雨滴模塊電路給予單片機(jī)一個信號，通過驅(qū)動器2驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)2的轉(zhuǎn)動，使電池板保持水平，最大限度的收集雨水，當(dāng)晴天時步進(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二極管，防止給蓄電池充電時電流的倒流，在兩個共同電路上再連接一個穩(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。