光雨互补发电节能路灯

1产品设计

图1为太阳光反射装置及雨水收集装置。反光的斜面与电池板的平面的夹角为120°反光装置的高为18cm。当有太阳光时，由于太阳光跟踪系统，保证了照射在反光装置上的太阳光能始终反射到电池板上；当下雨时步进电机2运动,使太阳能反光装置水平放置，这样反光装置就变成了雨水收集装置。

依靠步进电机2的转动，带动传动装置的运动，以实现太阳光上下的追踪和雨水收集的功能。滑动轴承将内杆和外杆相互独立，互不摩擦，保证内杆更加顺畅地转动，如图2所示。

图3为一个水箱，水箱设计成一个回字形，镶嵌在外杆上,有支撑架支撑，解决了水箱有水时的受力平衡问题。水箱下部连接一个水管并设有开关，当水位达到设定的高度时，水位检测装置检测到水面，水阀自动打开,水流出，带动发电机发电,待水箱内的水全部流出时，水阀再自动关闭，再次收集雨水。

水箱下面设有一个路灯，路灯由光敏电阻控制，当天色变暗时，路灯自动变亮。在路灯下部设有手机充电装置（如图4所示），能够满足多种手机的充电，为了确保充电安全，当下雨时，手机充电装置自动断电。

底座设为三角形（如图5），能提高支架的稳定性；外杆底座放在第二层支撑面上，依靠第二层支撑面来支撑水箱和外杆的重力；在第三层支撑面上有一个推力轴承，轴承镶嵌在内轴上，依靠第三支撑面来支撑电池板和反光装置的重力；第四层支撑面放置一个皮带轮，皮带轮下面放置一个步进电机 1，大轮镶嵌在内杆上，依靠步进电机 1 的转动带动皮带轮转动，使内杆转动，实现太阳光的东西方向的跟踪。雨水发电机靠收集的雨水在重力势能的作用下带动发电机转动，进行发电。

2 技术原理

该实用新型路灯的基本结构从上到下为反光兼雨水收集装置、太阳能电池板、水箱、水管、两个不锈钢管（一个粗的一个细的）、三角支撑架。

一、反光装置为一个圆台形结构（上口大，下口小），板的面与反光面夹角为 120°，其高根据电池板的大小确定，最佳效果是反射的太阳光能够照射在整个电池板面，电池板下面有个传动装置，通过步进电机 2 实现太阳光的上下跟踪 ；

二、水箱设计为回字形，在粗钢管上方焊接一个支撑架，将水箱穿过粗钢管放置在电池板下面，水箱下面连接水管直通地下道，在水箱内设置水位检测模块，当水位达到一定高度，水箱下的水阀自动打开，雨水沿水管向下流出，地面安置一个水发电机实现雨水发电 ；

三、在水箱下面设置路灯，路灯通过光敏电阻控制开关，当天色变暗时，路灯自动开启 ；

四、粗钢管与细钢管由轴承相隔，其中细钢管用来支撑太阳能电池板并实现其左右转动 ；

五、三角底座分为四层支撑面，从上到下为第一、二、三、四层，粗钢管穿过第一层，细钢管穿过第一、二、三、四层，第一层为粗钢管的固定，第二层为粗钢管的支撑，推力球穿过细钢管放置在第三层支撑面，实现细钢管的支撑，第四层放置两个皮带轮，细钢管穿过一个皮带轮，用步进电机 1 带动两个皮带轮转动实现电池板的上下跟踪。

四个光敏做成一个光敏盒放置在反光装置边缘口，光敏盒底面要与电池板保持水平，每两个光敏电路通过一个 358 比较器输出信号给单片机，通过单片机实现驱动器驱动步进电机的转动，最终实现太阳能电池板的上下、左右跟踪太阳光 ；一个光敏放置在路灯后面，该光敏电路与单片机连接，单片机与继电器连接，当天暗时，光敏电路输出一个信号，通过单片机控制继电器，实现路灯的开关 ；当下雨时，雨滴模块电路给予单片机一个信号，通过驱动器 2 驱动步进电机 2 的转动，使电池板保持水平，最大限度的收集雨水，当晴天时步进电机 2又回转，电池板回到原位置。太能电池板和水发电机的输出电流的线路上各连接一个二极管，防止给蓄电池充电时电流的倒流，在两个共同电路上再连接一个稳压电路，保证输出稳定的电压，实现蓄电池的充电。

3 结 语

应用前景和市场 ：该路灯能够利用光雨发电的互补性，解决了现代太阳能路灯在雨天不能发电的问题，特适合我国南方多雨天气的地区，此外，光反射装置及追光系统的设计，充分提升了电池板发电效率。路灯下设有的手机充电装置方便了行人，解决了行人因手机没电而无法通讯的问题。光雨互补发电节能路灯充分利用绿色能源，方便了行人，在现实生活中具有实用价值，有广阔的应用前景。

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