為了擺脫智能灌溉中電磁閥依賴的有線電源,研究設(shè)計了基于超微型水輪發(fā)電機供電的智能電磁閥系統(tǒng),實現(xiàn)了無線"電源+網(wǎng)絡(luò)"。采用超微型水輪發(fā)電機與太陽能發(fā)電板雙供電系統(tǒng)為可充鋰電池充電,并使用流體力學(xué)、電學(xué)等物理、數(shù)學(xué)方法對其進行發(fā)電效率計算,選用額定容量為6 800 mA·h的可充鋰電池為YCL11型雙穩(wěn)態(tài)脈沖型電磁閥和LTE-Luat通信控制模塊供電。設(shè)計安裝了一套測試裝置,計算測試通信控制模塊與電磁閥的耗電量以及發(fā)電機的充電效率。結(jié)果表明超微型水輪發(fā)電機每小時充電效率為1.23%～2.45%,即在40.8～81.6 h之間可充滿一次額定容量為6 800 mA·h的鋰電池,而太陽能充電板在正常工作情況下5.44 h左右便可充滿電池,充電效率每小時18.38%。在沒有超微型水輪發(fā)電機和太陽能充電板的情況下,一個充滿電的額定容量為6 800 mA·h的鋰電池可以在GPRS、WCDMA和LTE 3種標準下保證至少89、129和67 d的使用,雙發(fā)電機充電效率達到每天1.12%(1/89)、0.77%(1/129)和1.49%(1/67)即可滿足整個系統(tǒng)的用電需求。該系統(tǒng)不論是超微型水輪發(fā)電機還...

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圖1結(jié)構(gòu)示意圖

該系統(tǒng)整體設(shè)計如圖1所示。系統(tǒng)主要分為三大部分:①電源部分:超微型水輪發(fā)電機、太陽能發(fā)電板、DC24V可充鋰電池以及穩(wěn)壓整流電路等;②LTE-Luat通信控制模塊硬件及軟件設(shè)計;③雙穩(wěn)態(tài)脈沖型電磁閥(見圖2)。圖2實物圖

圖2實物圖

圖1結(jié)構(gòu)示意圖該系統(tǒng)的工作原理是以超微型水輪發(fā)電機為主要發(fā)電設(shè)備,太陽能板為輔助發(fā)電設(shè)備為DC24V可充鋰電池充電,鋰電池作為電源為LTE-Luat通信控制模塊和電磁閥供電,循環(huán)使用水能和太陽能。

圖3超微型水輪發(fā)電機進水壓強、流量與發(fā)出電壓關(guān)系圖

在該智能電磁閥電源模塊中,采用超微型水輪發(fā)電機作為主要的發(fā)電源,選用的發(fā)電機參數(shù)如圖3所示。根據(jù)選用的超微型水輪發(fā)電機參數(shù):出水口開放最高耐壓1.2MPa;啟動水壓0.05MPa,輸出最大電流200mA;輸出最大電壓直流穩(wěn)壓24V。根據(jù)圖3,可知要發(fā)出24V以上電壓需要....

圖4不同蓄水池高度下管口自然流出的流體流速圖

根據(jù)計算結(jié)果圖4可得出在不同的蓄水池高度下管口自然流出的流體流速,高度1m以上的情況下即可滿足超微型水輪發(fā)電機發(fā)出24V的最低流速要求(表1)。1.1.2太陽能輔助發(fā)電模塊以及電池容量設(shè)計

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