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余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)的設(shè)計論文
摘 要：本設(shè)計為一種余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)，它在原有普通照明燈的基礎(chǔ)之上增加的一種節(jié)能設(shè)備，利用溫差發(fā)電裝置中的溫差發(fā)電片，把照明燈釋放的熱能在重新收集起來轉(zhuǎn)換成電能，配合升壓裝置給手機(jī)、充電寶等小型移動設(shè)備進(jìn)行充電，其主要目的是讓照明燈發(fā)光時所產(chǎn)生的熱量能夠盡可能被充分回收利用。本作品具有自動切換功能，當(dāng)普通照明燈開啟時，自動切換到儲存電源模式，利用溫差發(fā)電裝置中的溫差發(fā)電片配合升壓裝置進(jìn)行儲存電源;當(dāng)普通照明燈亮度較低時，自動切換到釋放電源模式，給普通照明燈供電，達(dá)到一定的亮度后自動切換到儲存電源模式;當(dāng)普通照明燈關(guān)閉時，自動關(guān)閉開關(guān)并把產(chǎn)生的電能儲存到蓄電池中，當(dāng)要給手機(jī)、充電寶等小型移動設(shè)備進(jìn)行充電時，用手打開開關(guān)連接USB接口給其充電即可;本照明燈系統(tǒng)還配有自動調(diào)光模式，隨著所處空間亮度的變化而改變照明燈的亮度，實(shí)現(xiàn)保護(hù)視力、減少能源浪費(fèi)的功能。該作品可應(yīng)用于家庭、商場、辦公室等場所，安裝方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，真正達(dá)到節(jié)約能源的目的。
關(guān)鍵詞：儲存電源模塊 釋放電源模塊 亮度感應(yīng)模塊 自動切換功能
1 研制背景及意義
目前，市場上的節(jié)能照明燈層出不窮，但大多數(shù)都是針對照明燈的節(jié)能而設(shè)計生產(chǎn)的，雖然其使用壽命長、功耗低，但是照明燈還有它自身的余熱始終沒有被人們開發(fā)利用。據(jù)資料顯示，目前，市場上的普通照明燈亮著的時候溫度可以高達(dá)90℃，節(jié)能照明燈的溫度也在40~60℃，并且許多公共場所每天使用的普通照明燈的時間高達(dá)16個小時，因此，每天照明燈散發(fā)出來的熱量十分可觀。由于這些普通照明燈的發(fā)光和發(fā)熱是并存的，而且照明燈發(fā)光越亮，散發(fā)的熱量就越多，這樣長年累積下來，照明燈的熱量消耗也是一筆很大的浪費(fèi)。結(jié)合社會所需，所以，就利用燈泡發(fā)光所產(chǎn)生的“余熱”，設(shè)計制作了這一種余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)。
2 設(shè)計方案
2.1 核心控制處理器的選擇
由于余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能比較簡單，因此，選用型號為STC89C52的單片機(jī)模塊作為核心控制處理器，配合儲電和釋電轉(zhuǎn)換模塊、儲存電源模塊、釋放電源模塊、亮度感應(yīng)模塊、照明燈亮度、USB接口等執(zhí)行系統(tǒng)控制其運(yùn)行。本作品總體結(jié)構(gòu)和功能系統(tǒng)框架圖，如圖1所示。
圖1 總體結(jié)構(gòu)和功能系統(tǒng)框架圖
2.2 各種執(zhí)行模塊的選擇
2.2.1 儲電和釋電轉(zhuǎn)換模塊
余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)的儲電和釋電轉(zhuǎn)換模塊采用STC89C52單片機(jī)模塊控制處理器控制繼電器進(jìn)行儲存電源模塊、釋放電源模塊兩部分電路實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換。它在余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)中起著自動調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換電路、安全保護(hù)的作用。
2.2.2 儲存電源模塊
余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)的儲存電源模塊是由溫差發(fā)電裝置和升壓裝置組成，它采用溫差發(fā)電裝置中的溫差發(fā)電片進(jìn)行發(fā)電。其中，溫差發(fā)電片一側(cè)貼近照明燈底部，對照明燈發(fā)光時散發(fā)出來的熱量進(jìn)行收集，并將收集到的熱量集中到溫差發(fā)電片的這一側(cè)，溫差發(fā)電片另一側(cè)安裝散熱片。利用溫差發(fā)電片兩側(cè)的溫差，可以產(chǎn)生2~3V的電壓，通過利用升壓裝置將電壓升至穩(wěn)定的5V電壓，然后將穩(wěn)定的5V電壓儲存到蓄電池中。
2.2.3 釋放電源模塊
余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)的釋放電源模塊是由5V穩(wěn)壓電路和輸出控制電路組成。當(dāng)余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)的USB接口被連接時，儲存在蓄電池中穩(wěn)定的5V電壓由輸出控制電路控制輸出給手機(jī)、充電寶等小型移動設(shè)備進(jìn)行充電。
2.2.4 亮度感應(yīng)模塊
余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)的亮度感應(yīng)模塊采用光敏電阻傳感器配合輔助電路組成。亮度感應(yīng)模塊具有兩個模式，其配合自動切換功能當(dāng)普通照明燈亮度較低或者所處空間亮度變化時，亮度感應(yīng)模塊自動感應(yīng)到這些信息，然后產(chǎn)生信號傳遞給STC89C52單片機(jī)模塊控制處理器，經(jīng)STC89C52單片機(jī)模塊控制處理器處理后傳給亮度控制器來控制照明燈的亮度，達(dá)到亮度狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)后不在改變，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)視力、減少能源浪費(fèi)的功能。
3 主要功能及性能分析
本設(shè)計為一種創(chuàng)新、實(shí)用、節(jié)能、智能、便捷的余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)，它在原有普通照明燈的基礎(chǔ)之上增加的一種節(jié)能設(shè)備，利用溫差發(fā)電裝置中的溫差發(fā)電片進(jìn)行發(fā)電，把照明燈釋放的熱能在重新收集起來轉(zhuǎn)換成電能，配合升壓裝置產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓給手機(jī)、充電寶等小型移動設(shè)備進(jìn)行充電，其主要目的是讓照明燈發(fā)光時所產(chǎn)生的熱量能夠盡可能被充分回收利用。本作品具有自動切換功能，當(dāng)普通照明燈開啟時，自動切換到儲存電源模式，利用溫差發(fā)電裝置中的溫差發(fā)電片配合升壓裝置進(jìn)行儲存電源;當(dāng)普通照明燈亮度較低時，自動切換到釋放電源模式，給普通照明燈供電，達(dá)到一定的亮度后自動切換到儲存電源模式;當(dāng)普通照明燈關(guān)閉時，自動關(guān)閉開關(guān)并把產(chǎn)生的電能儲存到蓄電池中，當(dāng)給手機(jī)、充電寶等小型移動設(shè)備進(jìn)行充電，用手打開開關(guān)連接USB接口給其充電即可;本照明燈系統(tǒng)還有自動調(diào)光模式，隨著所處空間亮度的變化而改變照明燈的亮度，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)視力、減少能源浪費(fèi)的功能。
4 創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用前景
余熱自發(fā)電節(jié)能照明燈系統(tǒng)利用溫差發(fā)電裝置中的溫差發(fā)電片進(jìn)行發(fā)電，擁有自動切換儲存和釋放電源的功能，安裝在普通照明燈的外部，適用于各種類型的節(jié)能燈，不影響整個照明燈的外觀，充滿的電源能夠讓人們隨時連接USB接口給自己的手機(jī)、充電寶等小型移動設(shè)備進(jìn)行充電，并且作品外形設(shè)計的輕巧、時尚、靚麗，價格便宜、安裝方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，更能吸引消費(fèi)者的眼球。本作品如果不工作了，無需重新購置照明燈，只需在原有照明燈基礎(chǔ)上安裝即可，可應(yīng)用于家庭、辦公室、商場、咖啡廳、旅游景點(diǎn)等
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