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      基于太陽(yáng)能供電的多點(diǎn)制冷系統(tǒng)在汽車應(yīng)用中的研究

      2016-11-16 14:43:52馮飛黨淑波張玉良嚴(yán)楠彬
      電腦知識(shí)與技術(shù) 2016年25期
      關(guān)鍵詞:制冷太陽(yáng)能智能

      馮飛+黨淑波+張玉良+嚴(yán)楠彬

      摘要:夏季溫度升高,汽車易出現(xiàn)老化等問(wèn)題,給使用者帶來(lái)了極大的安全隱患。論文主要研究了利用太陽(yáng)能發(fā)電、半導(dǎo)體制冷、溫度傳感器多點(diǎn)測(cè)溫、智能調(diào)控等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部空間溫度的多點(diǎn)監(jiān)測(cè)、高溫預(yù)警及自動(dòng)降溫功能。系統(tǒng)電源模塊利用單晶硅太陽(yáng)能電池板供電;利用溫度檢測(cè)模塊對(duì)車內(nèi)溫度施行自動(dòng)多點(diǎn)檢測(cè);使用半導(dǎo)體制冷器制冷,其制冷速度快,溫度低,功耗小。中央處理器采用51系列單片機(jī),操作簡(jiǎn)單,整個(gè)系統(tǒng)完全自主工作,不需要外部充電或者其他系統(tǒng)干預(yù),功耗小,智能化程度高,制冷效果好。

      關(guān)鍵詞:太陽(yáng)能;制冷; 智能

      中圖分類號(hào):TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2016)25-0173-02

      1引言

      進(jìn)入夏天以后,氣溫不斷攀升,隨之而來(lái)各種汽車因高溫自燃的事故也頻繁發(fā)生。閑置不用的汽車暴曬在室外或者長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷工作就會(huì)造成車內(nèi)溫度過(guò)高,使汽車坐墊等散發(fā)出有毒氣體,更為嚴(yán)重的是溫度過(guò)高會(huì)引起汽車自燃現(xiàn)象,就會(huì)給用戶的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的損失。這對(duì)汽車使用者來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一種潛在的安全威脅。

      當(dāng)今國(guó)內(nèi)的研究大都局限于由電路故障引起的溫度升高和自燃問(wèn)題,沒(méi)有相應(yīng)的溫度預(yù)警系統(tǒng)以及相應(yīng)的后續(xù)處理措施。本論文主要研究下列問(wèn)題:

      1)溫度升高后汽車發(fā)生自燃之前的預(yù)警; 2)預(yù)警后相應(yīng)的自動(dòng)降溫處理; 3)太陽(yáng)能發(fā)電對(duì)汽車電力系統(tǒng)無(wú)不良影響; 4)經(jīng)過(guò)判斷后作出相應(yīng)的后續(xù)處理。

      2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

      2.1系統(tǒng)工作框圖

      本系統(tǒng)包括中央處理模塊、測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)模塊,太陽(yáng)能供電模塊、半導(dǎo)體制冷模塊、人機(jī)交互模塊幾部分。

      系統(tǒng)總體框圖如圖1所示,經(jīng)人機(jī)交互模塊設(shè)置完成后系統(tǒng)開(kāi)始工作,18B20傳感器測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)將溫度數(shù)據(jù)傳送給中央處理器之后經(jīng)判斷做出降溫指令,太陽(yáng)能供電模塊是本系統(tǒng)的能量源,直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能來(lái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)作。

      2.2 中央處理器模塊方案

      AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的工作核心,它控制著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程,89C51單片機(jī)作為一個(gè)高性能、低功耗的單片機(jī),片內(nèi)含有8K的Flash只讀儲(chǔ)存器,和標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)兼容,在其內(nèi)部有8位通用中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元,可以快速地進(jìn)行運(yùn)算和存儲(chǔ)。

      2.3 測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)模塊解決方案

      DS18B20是一種數(shù)字式溫度傳感器,其生產(chǎn)公司為DALLAS公司,它具有一系列優(yōu)點(diǎn),如低功耗,微型化等特點(diǎn),這些特點(diǎn)使它在多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)中廣為應(yīng)用,它可以將所測(cè)得的溫度通過(guò)內(nèi)置轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),將其傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。其封裝形式為三引腳TO-92封裝,可以測(cè)量-55~+125℃的溫度,其A/D轉(zhuǎn)換精度為9~12位,測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃,測(cè)量的溫度信號(hào)采用串行輸出方式,用符號(hào)擴(kuò)展為16位數(shù)字,DS18B20的工作電壓可以采用寄生電源形式,也可以在遠(yuǎn)端引入,對(duì)于多點(diǎn)測(cè)溫時(shí),只需將多個(gè)溫度傳感器并聯(lián),采用一根數(shù)據(jù)線和CPU進(jìn)行通信,這樣可以節(jié)省端口資源,因此這種連接方式非常適用于多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。DS18B20具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性能,有良好的線性度,直接的數(shù)字溫度值輸出方便CPU的處理。由于以上原因,在本文的設(shè)計(jì)中選擇該芯片作為溫度測(cè)量芯片,

      2.4 單晶硅太陽(yáng)能發(fā)電模塊

      太陽(yáng)能發(fā)電是比較成熟的技術(shù),將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)變成電能,其核心元件是光伏電池。大面積的太陽(yáng)能電池板是將獨(dú)立的太陽(yáng)能電池板進(jìn)行串聯(lián),封裝形成,通過(guò)光伏電池控制器控制,處理,用蓄電池收集轉(zhuǎn)換的電能,就可以直接利用。綠色環(huán)保是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn),在今后將會(huì)廣泛應(yīng)用。

      整個(gè)模塊由以下幾個(gè)部分組成,如圖2。

      工作原理:太陽(yáng)能電池板進(jìn)行電能采集,將采集到的電能在蓄電池里儲(chǔ)存,當(dāng)蓄電池充滿電后,太陽(yáng)能發(fā)電控制器控制電路,將充電電路關(guān)閉,相關(guān)電路將24V直流電轉(zhuǎn)化為12V和5V直流電提供給系統(tǒng)使用。

      3 制冷模塊設(shè)計(jì)方案

      制冷模塊采用半導(dǎo)體制冷片進(jìn)行制冷,半導(dǎo)體制冷片是一種熱泵。它無(wú)滑動(dòng)零件,可靠性好,主要應(yīng)用在有空間要求,無(wú)制冷劑污染的場(chǎng)所。由于半導(dǎo)體材料有Peltier效應(yīng),將不同半導(dǎo)體材料的兩種電偶進(jìn)行串聯(lián),在直流電通過(guò)時(shí),電偶的一端吸收熱量,另一端放出熱量,從而完成制冷要求。該制冷技術(shù)是產(chǎn)生負(fù)熱阻,可靠性高。

      4 軟件的設(shè)計(jì)

      程序總體框圖如圖3所示。

      5 結(jié)束語(yǔ)

      本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用多點(diǎn)測(cè)溫預(yù)警,對(duì)因過(guò)熱而產(chǎn)生的事故有較好的預(yù)警功能,采用太陽(yáng)能電池板進(jìn)行充電,綠色環(huán)保,能源持久,當(dāng)車內(nèi)溫度較高時(shí),進(jìn)行自動(dòng)降溫處理,將危險(xiǎn)遏制在萌芽狀態(tài),極大地提高了駕駛?cè)藛T的安全系數(shù),本系統(tǒng)有較好的實(shí)用性及應(yīng)用前景。

      參考文獻(xiàn):

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