太陽(yáng)能電子交通指示牌設(shè)計(jì)

1、太陽(yáng)能電子交通指示牌設(shè)計(jì) 主講人：吳東林 班級(jí)：BG1204(電氣工程專業(yè)) 指導(dǎo)老師：雍青青 調(diào)研參考：當(dāng)前交通指示牌現(xiàn)狀傳統(tǒng)的交通道路安全指示牌用熒光油漆涂刷而成的反光式，指示牌本身不發(fā)光，也不能達(dá)到動(dòng)態(tài)顯示，在夜間不能引起駕駛?cè)藛T的注意（如圖1.1）。照明技術(shù)的落后，一般的發(fā)光體亮度不夠，而高亮度的材料，由于非常耗電，不但不經(jīng)濟(jì)，而且可靠性很低，在這種可靠性要求很高的場(chǎng)合，不能采用，所以就一直沒有生產(chǎn)出發(fā)光指示牌。近年LED技術(shù)、太陽(yáng)能利用技術(shù)的飛速發(fā)展，為研制低成本、高發(fā)光亮度、高可靠性的道路安全指示牌提供了可能（如圖1.2）。圖1.1傳統(tǒng)熒光油漆涂刷而成的反光式指示牌圖1.2LED顯

2、示交通指示牌課題：太陽(yáng)能電子交通指示牌設(shè)計(jì)針對(duì)以上這些問題，就我所學(xué)習(xí)到的東西，我準(zhǔn)備從單片機(jī)動(dòng)態(tài)顯示角度處理，采用單片機(jī)控制，設(shè)計(jì)了一套LED通用交通安全指示牌系統(tǒng)。該交通安全指示牌系統(tǒng)采用太陽(yáng)能供電，可以顯示中文提示警告字幕，也可以顯示各種交通安全指示路標(biāo)符號(hào)，并且可以發(fā)光動(dòng)態(tài)顯示，設(shè)計(jì)出一套基于光敏電阻自動(dòng)控制系統(tǒng)的交通指示牌，有很重要的生產(chǎn)價(jià)值。悉尼交通指示牌應(yīng)用電子墨水技術(shù)可使用太陽(yáng)能供電悉尼是世界上第一個(gè)將電子墨水技術(shù)運(yùn)用在交通指示牌上的城市。這些指示牌由斯洛文尼亞公司Visionect開發(fā)，現(xiàn)在已經(jīng)被豎立在悉尼的街頭。比起傳統(tǒng)的涂料，電子墨水屏的好處顯而易見，它擁有良好的陽(yáng)光下可

3、讀性，而且還能根據(jù)需要更換不同的顯示內(nèi)容。悉尼的這種交通指示牌使用的是太陽(yáng)能供電，這種供電方式對(duì)于電子墨水的低能耗來說已經(jīng)是綽綽有余了。另外，指示牌是通過3G網(wǎng)絡(luò)與中央服務(wù)器連接，從而便于管理人員獲取信息隨時(shí)更改內(nèi)容。如果天色變暗，指示牌上還擁有類似Kindle Paperwhite的背光功能，方便行人和司機(jī)看清。因?yàn)樾畔⒏淖兌鼡Q交通指示牌這種事看似不起眼，但據(jù)統(tǒng)計(jì)，洛杉磯每年因?yàn)樵撌马?xiàng)要花費(fèi)950萬(wàn)美元。如果能擁有這樣一個(gè)內(nèi)容可隨時(shí)變換的電子墨水指示牌，可為城市節(jié)約大量成本。一種太陽(yáng)能電子交通指示牌太陽(yáng)能指示牌是這樣的，它由指示牌、LED燈、太陽(yáng)能板、人體感應(yīng)器、支持柱和框架等組成。太陽(yáng)能

4、電池板可自由旋轉(zhuǎn)90度，可根據(jù)太陽(yáng)出來的角度由時(shí)鐘控制并與太陽(yáng)直射角的方位同步慢速旋轉(zhuǎn)，晚上再旋轉(zhuǎn)復(fù)位，使太陽(yáng)能電池板在白天能最大限度的儲(chǔ)存電能。太陽(yáng)能電池板連接著控制白天與黑夜的開關(guān)和人體感應(yīng)器。人體感應(yīng)器作用一：根據(jù)太陽(yáng)能電池板感光度來控制白天與黑夜的LED燈的開啟和關(guān)閉；作用二：在夜晚當(dāng)人走近到太陽(yáng)能指示牌，設(shè)定距離在20米以內(nèi)自動(dòng)開啟開關(guān)，LED燈亮。當(dāng)人走離太陽(yáng)能指示牌，設(shè)定距離在20米以外時(shí)自動(dòng)關(guān)閉開關(guān)，LED燈熄滅，節(jié)約電能。在遮光板下和指示牌上設(shè)有一排LED燈，遮光板下設(shè)有強(qiáng)反光材料，從而增強(qiáng)LED燈的光亮；使它既能在夜間照亮指示牌，使人看清指示牌的所指明方向或其中的地圖及標(biāo)注

5、的提示信息；也能照亮附近的路面情況，可以起到路燈的作用。同時(shí)，指示牌能也方便地打開和關(guān)閉，故其中的路牌或地圖可隨時(shí)方便地更換。它電能全部由太陽(yáng)能電池板提供；由于它采用LED燈來照明，所以LED燈亮而節(jié)能省電；同時(shí)，因?yàn)楦袘?yīng)器的作用，白天燈不亮，夜晚也只是在有人的情況下燈才亮；所以它非常省電節(jié)能，能自給自足。所以我設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能指示牌是一個(gè)節(jié)能環(huán)保綠色低耗能裝置，好處多多。太陽(yáng)能指示牌是把LED燈、人體感應(yīng)器，指示牌與太陽(yáng)能電池板有機(jī)地結(jié)合在一起，它節(jié)能環(huán)保、綠色美觀、低耗價(jià)廉、安全可靠。如果配以各種不同的形狀、顏色、美觀亮麗的指示牌，用于不同的路段、路口，將成一道美麗的風(fēng)景線。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能，指

6、示牌，太陽(yáng)能電池板，LED燈，人體感應(yīng)器，照明，節(jié)能。研究?jī)?nèi)容工作原理 白天太陽(yáng)能電池板吸收太陽(yáng)光，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能，儲(chǔ)存在儲(chǔ)能器件中，到了晚上，儲(chǔ)能器件中的電能自動(dòng)轉(zhuǎn)化成光能(通過光電開關(guān)控制)，通過LED發(fā)出亮光來勾畫圖案輪廓，傳達(dá)交通信息。早期的太陽(yáng)能標(biāo)牌，基本上就是一個(gè)燈箱了，電路、控制器、電池都放在箱體內(nèi)。它的弊端：箱體過于笨重，太陽(yáng)能板體積過大，不利于包裝，運(yùn)輸，在運(yùn)輸?shù)倪^程中，經(jīng)常造成內(nèi)部損壞;電池和電路都封在箱體內(nèi)，不宜更換;箱體過大，密封性不宜控制;單片機(jī)的控制用于白天太陽(yáng)能儲(chǔ)備和夜間led等的動(dòng)態(tài)顯示 標(biāo)牌材料現(xiàn)在公路交通標(biāo)志牌都是采用鋁板制作，回收價(jià)值高,不法分子就把偷

7、盜交通標(biāo)志牌做為了生財(cái)之道。太陽(yáng)能標(biāo)牌的價(jià)值高過普通標(biāo)牌，更應(yīng)考慮太陽(yáng)能標(biāo)牌的防盜問題。模壓玻璃鋼材料對(duì)反光膜附著力強(qiáng)、抗風(fēng)荷載性強(qiáng)、耐老化、造價(jià)低，是一種理想和成熟的標(biāo)志板面防盜材料。太陽(yáng)能板太陽(yáng)能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，硅系列太陽(yáng)能電池發(fā)電是目前發(fā)展最成熟的，太陽(yáng)能電池優(yōu)劣、壽命就主要取決于硅片。目前硅片按材料的結(jié)晶類別一般分為三種：?jiǎn)尉Ч?、多晶硅和非晶硅。單晶硅光電轉(zhuǎn)換效率最高，量產(chǎn)時(shí)其效率都能達(dá)到15%，在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位，價(jià)格偏高。多晶硅、非晶硅效率只有10%左右。相比較而言，非晶硅成本最低，弱光效應(yīng)好，但非晶硅光電效率衰減快，穩(wěn)

8、定性不高，因此在戶外交通產(chǎn)品應(yīng)主要選擇單晶硅的太陽(yáng)能電池。單晶硅電池壽命長(zhǎng)達(dá)15年以上，15年后其光電轉(zhuǎn)換效率仍能達(dá)到最初的85%。LEDLED作為一種新型光源在各個(gè)領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。壽命長(zhǎng)，就目前各個(gè)區(qū)域各個(gè)品牌生產(chǎn)商量產(chǎn)的LED芯片來說，其最長(zhǎng)工作時(shí)間普遍達(dá)到10年以上，而且是連續(xù)工作。節(jié)能，LED的電光能量轉(zhuǎn)換率是普通白熾燈的5-8倍，獲得同樣的光照亮度能節(jié)省60%以上電量。電池太陽(yáng)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)原理中都是要將光能轉(zhuǎn)化為電能后儲(chǔ)存，以作后備，在無(wú)陽(yáng)光照射情況下，由儲(chǔ)能設(shè)備續(xù)電。儲(chǔ)能設(shè)備目前主要有三大類:電池儲(chǔ)能、電容儲(chǔ)能、電感儲(chǔ)能，其中電池儲(chǔ)能因?yàn)槿萘看蟆Ⅲw積小、成本便宜等優(yōu)點(diǎn)相對(duì)使

9、用比較廣泛。作為太陽(yáng)能標(biāo)牌是適合用電池儲(chǔ)能的。儲(chǔ)能電池即蓄電池，它根據(jù)內(nèi)部材料又劃分為鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池等幾個(gè)類別。符合交通戶外環(huán)境的電池要屬鎳氫和鋰電，因?yàn)橄鄬?duì)而言它們?cè)诟叩蜏靥匦浴⑷萘矿w積比、環(huán)保、壽命方面是優(yōu)于鉛酸電池的。如果以保持60%容量統(tǒng)計(jì)鉛酸電池循環(huán)次數(shù)在400次左右，鎳氫電池在500次左右，鋰電在600左右。循環(huán)次數(shù)是指把電池全沖全放滿作為一個(gè)周期。實(shí)際上太陽(yáng)能標(biāo)牌的電池大部分時(shí)間是在放掉1/5電量時(shí)就充電的，淺放淺充的浮充電狀態(tài)的工作方式可以大大延長(zhǎng)電池使用年限的。采用鋰電常規(guī)使用，壽命有4年左右。電池是制約其壽命的瓶頸。該類產(chǎn)品的電池應(yīng)該注重防潮的同時(shí)，應(yīng)該方便更換我的設(shè)想太陽(yáng)能電池LED點(diǎn)陣 單 片 機(jī)電源控制系統(tǒng)的硬件電路主