基于地铁活塞效应的两级节能发电装置，由风能捕获模块、能量转换模块、检测控制模块和能量应用模块四部分组成，风能捕获模块中的两级萨窝纽斯叶轮轴通过联轴器与能量转换模块中的永磁发电机的轴相连，永磁发电机的输出端通过导线分别连接到蓄电池和单片机信号检测端，蓄电池的电能输出端通过导线与检测控制模块的单片机输入管脚相连接，能量应用模块通过导线与单片机输出管脚相连。本实用新型专利技术提高了风能的利用效率，保证了装置系统的安全运行；采用发电机输出电压作为检测信号，系统结构简单，控制精度高，同时减少了红外传感器的安装和外接电源的电路铺设成本。
【技术实现步骤摘要】
本技术是一种基于地铁活塞效应将地铁隧道活塞风转换为电能的风力发电 目.0
技术介绍
能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，随着人民生活水平的提高和现代工业的发展，我们对能源的需求越来越大，能源消耗的增加使能源紧缺和环境问题日益突出。我国是一个风能资源极为丰富的国家，对于自然风采集已经有了十分成熟的技术和应用。然而，我国“人造风”利用技术水平不高，几乎大部分“人造风”均直接浪费而得不到有效利用。地铁隧道内的活塞风即为人造风的一种，其蕴含能量巨大，在地铁稳定运行时，最大能够达到17m/s的风速，这部分能量若能有效开发利用，将对地铁节能有着至关重要的现实意义。地铁系统运营耗费能量巨大，隧道内广告系统更是占据较大能耗，同时，隧道内广告系统需要外界提供电能，不仅电能传输损失大，利用率低，还不能实现电能的按需供给。针对上诉问题，我们设计一种风能发电装置，将地铁隧道活塞风能回收与检测控制按需供电相结合，利用地铁隧道风能为地铁广告系统提供电能，实现能量的收集和高效利用。
技术实现思路
本技术由风能捕获模块、能量转换模块、检测控制模块和能量应用模块四大部分组成。风能捕获模块中的两级萨窝纽斯叶轮旋转主轴通过联轴器与能量转换模块中的永磁发电机的转轴相连，永磁发电机的电压输出端通过导线分别连接到蓄电池和检测电路的信号接收端，蓄电池的电能输出端通过导线与检测控制模块的单片机电能输入管脚相连接，能量应用模块通过导线与单片机电能输出管脚相连。能量应用模块可以接广告灯或者小功率传感器。所述的风能捕获模块由两级萨窝纽斯叶轮和聚风蜗壳组成。萨窝纽斯叶轮的旋转主轴通过联轴器与永磁发电机的轴相连，聚风蜗壳上下顶面安装轴承，轴承中心线和聚风蜗壳顶面中心线重合，用于定位两级萨窝纽斯叶轮旋转主轴，将两级萨窝纽斯叶轮封装在聚风蜗壳中，保证其高效稳定运转，避免摩擦阻力影响旋转效率。聚风蜗壳的进口段由两个挡板构成聚风装置，成喇叭口，大口端与小口端水平宽度成1:(0.4?0.6);两个挡板夹角成30°?45°。大口端朝向风的来流方向，小口端正对两级萨窝纽斯叶轮的迎风面，将迎面来风汇集直接作用于两级萨窝纽斯叶轮，两级萨窝纽斯叶轮旋转带动永磁发电机发电。聚风蜗壳的弧形部分成流线型，根据地铁隧道内流场确定。所述的能量转换模块由永磁发电机和稳压储能装置组成。永磁发电机为直流发电机，其轴通过联轴器与两级萨窝纽斯叶轮相连，两级萨窝纽斯叶轮旋转带动永磁发电机发电。永磁发电机电压输出端通过导线与稳压储能装置相连，将电能储存在稳压储能装置中。稳压储能装置由稳压电路和蓄电池构成。所述的检测控制模块以单片机为控制核心，检测电路为执行载体，控制蓄电池电能的输出。检测电路的信号接收端与发电机的电压输出端相连，检测输出电压大小，判断风速大小，进而预判地铁距离广告灯的远近，输出高低电平信号。检测电路的信号输出端与单片机的信号接收管脚相连，当信号为高电平时，输出蓄电池电能；反之，则停止输出电能。所述的能量应用模块以地铁隧道内的广告灯用电为主体。蓄电池通过单片机接线管脚与广告灯接线柱相连，按需为广告灯提供电能。当地铁经过广告灯时广告灯亮起，当地铁离开广告灯时广告灯熄灭。本技术通过两级萨窝纽斯叶轮配合聚风蜗壳，解决了现有单级S型阻力式叶轮风能利用率不高的技术问题；聚风蜗壳的封装解决现有地铁风力发电装置裸露安装时对列车行驶的阻力影响，同时保证了装置系统的安全运行；通过单片机的控制电能输出，实现了广告灯电能的按需供给；采用发电机输出电压作为检测信号，系统结构简单，控制精度高，同时减少了红外传感器的安装和外接电源的电路铺设成本。【附图说明】图1是本技术的检测控制电路图；图2是发电装置的轴测图；图3是风能捕获装置剖视图；图4是蜗壳聚风原理图。图中1-电能输入管脚，2_电能输出管脚，3-LED广告灯，4-P1.0管脚，5-两级萨窝纽斯叶轮，6-聚风蜗壳，7_挡板一，8-挡板二，9-永磁发电机，10-发电机电压输出端，11-叶轮旋转主轴，12-深沟球轴承一，13-深沟球轴承二，14-联轴器。下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。【具体实施方式】本技术由风能捕获模块、能量转换模块、检测控制模块和能量应用模块四大部分组成。风能捕获模块中的两级萨窝纽斯叶轮旋转主轴通过联轴器与能量转换模块中的永磁发电机的转轴相连，永磁发电机的电压输出端通过导线分别连接到蓄电池和检测电路的信号接收端，蓄电池的电能输出端通过导线与检测控制模块的单片机电能输入管脚相连接，能量应用模块通过导线与单片机电能输出管脚相连。能量应用模块可以接广告灯或者小功率传感器。在图1中，风能经过永磁电机9转化为电能，发电机电压输出端10输出直流电压，当直流电机发出电压高于5V时，电压由MAX1679构成的稳压充电电路后转化为约5V的直流电压，此时直流电压给蓄电池充电，并由电能输入管脚I给单片机供电。通过51单片机Pl.0管脚4检测直流电机输出电压大小来判断列车远近，当列车驶近时，风速变大，电压将升高，当检测到Pl.0管脚4为高电平时，通过51单片机控制电能输出管脚2输出电能点亮LED广告灯3，点亮大概十秒后，列车离开，单片机控制LED广告灯3熄灭。在图2中，风的进口段由挡板一 7和挡板二 8构成聚风装置，将迎面来风汇集直接作用于两级萨窝纽斯叶轮5，两级萨窝纽斯叶轮旋转带动永磁发电机9发电，发电机电压输出端10与蓄电池相连，发电机电能通过电压输出端储存在蓄电池中。聚风蜗壳6将两级萨窝纽斯叶轮5封装，保护了两级萨窝纽斯叶轮的稳定运转，避免了两级萨窝纽斯叶轮的运行对地铁运行产生的影响。聚风蜗壳的弧形部分成流线型，根据地铁隧道内流场确定。在图3中，聚风蜗壳6上顶面安装了深沟球轴承一 12，下底面安装了深沟球轴承二13，轴承中心线和聚风蜗壳顶面中心线重合，其用于定位叶轮旋转主轴11，将两级萨窝纽斯叶轮封装在聚风蜗壳中，保证其高效稳定运转，避免摩擦阻力影响旋转效率。叶轮旋转主轴11通过联轴器14和永磁发电机9的转轴相连，用定位销定位，保证叶轮旋转主轴11和永磁发电机9的转轴同步转动。在图4中，挡板一 7和挡板二 8构成的喇叭口，其构成的大口端与小口端水平宽度成1:(0.4?0.6)。挡板二8与挡板一 7的夹角为30°?45°，其内置端点到达聚风蜗壳中心线。大口端朝向风的来流方向，小口端正对两级萨窝纽斯叶轮5的迎风面。挡板一 7引导迎面来风从切线方向正对作用于两级萨窝纽斯叶轮的迎风面；挡板二 8阻止迎面来风作用于两级萨窝纽斯叶轮的背风面，减弱了背风面的阻尼作用，增大了有效的迎风面积，提高了风能的利用率。【主权项】1.基于地铁活塞效应的两级节能发电装置，其特征在于:由风能捕获模块、能量转换模块、检测控制模块和能量应用模块四部分组成，风能捕获模块中的两级萨窝纽斯叶轮轴通过联轴器与能量转换模块中的永磁发电机的轴相连，永磁发电机的输出端通过导线分别连接到蓄电池和单片机信号检测端，蓄电池的电能输出端通过导线与检测控制模块的单片机输入管脚相连接，能量应用模块通过导线与单片机输出管脚相连。2.根据权利要求1所述的基于地铁活塞效应的两级节能发电装置，其特征在于:所述的风能捕获模块由两级萨窝纽斯叶轮和聚风蜗壳组成，聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于地铁活塞效应的两级节能发电装置，其特征在于：由风能捕获模块、能量转换模块、检测控制模块和能量应用模块四部分组成，风能捕获模块中的两级萨窝纽斯叶轮轴通过联轴器与能量转换模块中的永磁发电机的轴相连，永磁发电机的输出端通过导线分别连接到蓄电池和单片机信号检测端，蓄电池的电能输出端通过导线与检测控制模块的单片机输入管脚相连接，能量应用模块通过导线与单片机输出管脚相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李梦婷，陈炜，杨万霖，郑福禄，方圣云，陶希军，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43
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