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[導(dǎo)讀]摘要:主要介紹了雙軸驅(qū)趕式自動追蹤太陽光的太陽灶加濕器的設(shè)計,采用光電轉(zhuǎn)換原理制成。本系統(tǒng)以單片機為核心,構(gòu)建了由光電二極管檢測和比較,方位角和高度角雙軸機械跟蹤定位系統(tǒng)組成的自動控制裝置,設(shè)計出一套

摘要:主要介紹了雙軸驅(qū)趕式自動追蹤太陽光的太陽灶加濕器的設(shè)計,采用光電轉(zhuǎn)換原理制成。本系統(tǒng)以單片機為核心,構(gòu)建了由光電二極管檢測和比較,方位角和高度角雙軸機械跟蹤定位系統(tǒng)組成的自動控制裝置,設(shè)計出一套自動跟蹤太陽裝置的太陽灶加濕器,其生態(tài)環(huán)保無污染的工作過程符合可持續(xù)發(fā)展要求,必將被廣闊的市場所接受。

近來,環(huán)境的惡化以及霧霾天氣的不斷加劇危害著人們的身體健康。我國北方冬季干燥,加上暖氣或空調(diào)的開通,空氣中的濕度會變得更低。不僅人身體會受到一定的影響,干燥的空氣還會給家具等有著影響,甚至造成很多危害。

加濕器能使空氣中的濕度增加,人身體感覺舒適,在酷熱的夏季和異??菰锏亩?,減少皮膚水份過度流失,并且可以有效避免因空氣干燥引起的呼吸系統(tǒng)疾病;在干燥的環(huán)境中,家具、書籍等會加速老化、變形甚至干裂,保存以上的物品需要室內(nèi)濕度保持在45%~65%RH之間;加濕器可以有效減小靜電發(fā)生的概率,擺脫靜電困擾,再也不用擔(dān)心被電。

目前市場上的加濕器主要有三大種類,比較流行的加濕器多為超聲波噴霧式,但這種加濕器容易產(chǎn)生輻射,接觸頻繁存在隱患;純凈蒸發(fā)型的加濕器看不見霧氣,優(yōu)點是不限制水質(zhì)、耗電小,缺點是噪聲較大;蒸發(fā)型加濕器也叫電加熱式加濕器,其工作原理是將水在加熱體中加熱到100℃,產(chǎn)生蒸氣,用電機將蒸氣送出,電加熱式加濕器是技術(shù)最簡單的加濕方式,并且也伴隨著電量的大量消耗。

針對以上問題,我們設(shè)計了雙軸驅(qū)趕式自動跟蹤太陽的太陽灶加濕器。

1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)以AT89SC52單片機為核心控制模塊,分別與光電檢測模塊,太陽角度追蹤模塊,雙軸追蹤器以及電機驅(qū)動模塊來實現(xiàn)對太陽光的自動追蹤。光敏電阻作為檢測模塊實現(xiàn)光電信號的檢測,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送給單片機處理,通過控制步進電機的運行。太陽角度追蹤通過軟件計算當時當?shù)靥柛叨冉呛吞柗轿唤桥浜蠙C械裝置從而實現(xiàn)太陽灶的自動跟蹤控制,水箱內(nèi)的水加熱之后經(jīng)離心風(fēng)機吹入室內(nèi)進行加濕。

2 功能及原理介紹

2.1 追蹤模塊和單片機控制模塊

追蹤模式包括光電檢測追蹤模式和太陽角度追蹤模式,晴天時系統(tǒng)采用光電檢測追蹤模式,而陰天時系統(tǒng)進入太陽角度追蹤模式。光敏電阻根據(jù)天空不同區(qū)域光線強弱區(qū)別實現(xiàn)光電信號的檢測,設(shè)計光敏電阻分壓電路,使用兩只光敏傳感器與兩只比較器分別構(gòu)成兩個光控比較器,通過檢測太陽光照和環(huán)境光照,送至比較器輸入端的比較電平始終為兩者光照之差,從而將采集到的電壓信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送給單片機處理;太陽角度追蹤模式下主要是計算實時的太陽高度角和方位角,并將太陽高度角和方位角數(shù)據(jù)用串口發(fā)送給單片機進行處理。兩種追蹤方式相互補充,使系統(tǒng)更加穩(wěn)定,使其自動在視日運動軌道追蹤和光電追蹤方式之間互相切換,能夠使太陽灶加濕器始終垂直于太陽光線,最大限度的采集太陽能。

2.2 雙軸驅(qū)趕電機驅(qū)動模塊

單片機通過處理A/D信號和計算數(shù)據(jù)之后,將其轉(zhuǎn)換為控制信號,通過齒輪傳動驅(qū)動電機實現(xiàn)太陽灶水平方位的跟蹤,同時豎直面內(nèi)的步進電機驅(qū)動齒輪、蝸桿蝸輪實現(xiàn)太陽灶加濕器在垂直方向上下轉(zhuǎn)動;通過步進電機聯(lián)合動作實現(xiàn)對太陽能兩個方向的跟蹤實現(xiàn)初步的太陽位置追蹤從而實現(xiàn)對太陽光的自動跟蹤控制。蝸桿與齒輪直接相連接具有自鎖功能,即保持太陽灶在方位角上時刻處在穩(wěn)定位置,抗風(fēng)能力強,通過兩種追蹤模式的配合使用,保持太陽灶隨時正對太陽,光線始終集中于太陽灶軸線,被加熱水箱始終處于最大加熱效率。

2.3 風(fēng)機裝置

位于太陽灶中心軸線的水箱被最大效率加熱之后,原離心風(fēng)機通過軸驅(qū)動葉輪高速旋轉(zhuǎn),氣流由進口軸向進入高速旋轉(zhuǎn)的葉輪后變成徑向流動被加速,然后進入擴壓腔,改變流動方向而減速,這種減速作用將高速旋轉(zhuǎn)的氣流中具有的動能轉(zhuǎn)化為壓能,使風(fēng)機出口保持穩(wěn)定壓力。

3 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高,人們對生活質(zhì)量和健康的要求愈來愈高??諝饧訚衿骶褪沁@樣慢慢地走進全球的很多家庭當中,成為干燥地區(qū)家庭不可缺少的一種小型家電產(chǎn)品,加大對空氣加濕器的研究與開發(fā)的力度,將有利于國內(nèi)空氣加濕器行業(yè)的發(fā)展,有利于國民生活品質(zhì)的提高和國民健康水平的提升,而傳統(tǒng)的加濕器存在著耗電量大,輻射高以及噪音大等缺點,我們這套自動追蹤太陽的太陽灶加濕器符合綠色環(huán)保無污染的理念,最大效率地利用太陽光加熱水箱進行空氣的加濕,此套設(shè)計可以廣泛推廣,從而創(chuàng)造良好的市場前景。

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