以超級電容為電源載體的太陽能電池板清潔裝置

【摘要】隨著科技的發(fā)展與環(huán)保意識的提升，節(jié)約型能源逐步進(jìn)入人們視野。太陽能電池板也隨之普及，在使用一段時間之后，表面的微小顆粒的積累，嚴(yán)重影響到太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率。本系統(tǒng)采用STC15F2K60S2為主控芯片，采用超級電容為電源輸出系統(tǒng)，通過單片機(jī)的控制，對太陽能電池板進(jìn)行清潔，與傳統(tǒng)的人工清潔相比，極大地提高了工作效率。

【關(guān)鍵詞】超級電容;單片機(jī);太陽能電池;清潔裝置

一、引言

在眾多節(jié)約型能源中，太陽能是離人們最近的一種環(huán)保能源，利用太陽能最直接的方式是使用太陽能電池板，太陽能電池板在使用一段時間以后，表面的灰塵等顆粒物覆蓋導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率逐漸低下，本系統(tǒng)因此孕育而生，本系統(tǒng)投入實(shí)際生活中，將節(jié)約更多的人力，物力，財(cái)力，因此，更加切合了本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最初的環(huán)保理念。

系統(tǒng)原理：

本系統(tǒng)采用STC15F2K60S2為主控芯片，使用其內(nèi)部的定時器，以用戶自定義時間來定時驅(qū)動電機(jī)達(dá)到清潔太陽能電池板的目的，使用超級電容為電源載體，以其采用涓流式充電和電容量大的優(yōu)點(diǎn)，在太陽能電池板在早晨和傍晚光線及弱的狀態(tài)下給電容進(jìn)行充電，達(dá)到電能合理化利用的目的，更加切合了環(huán)保理念，在惡劣天氣下，采用按鍵觸發(fā)清潔，使其一鍵清潔電池板，使系統(tǒng)在各種條件下能正常使用，更加人性化。

圖1 系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)圖

二、硬件結(jié)構(gòu)

1.主控芯片

主控芯片為STC15F2K60S2，相比普通的51單片機(jī)，增加了8路10位AD，兩路PWM輸出，處理速度加快至8倍以上，內(nèi)部集成復(fù)位電路和高精度時鐘，片內(nèi)外資源更加豐富。

2.超級電容

電容由儲能方式分為三類，分別為靜態(tài)電容，電解電容電化學(xué)電容。電化學(xué)電容則被稱為超級電容，以固態(tài)電極與電解液分離電荷儲能，高密度，當(dāng)今熱點(diǎn)研究方向。超級電容由多個電容串并關(guān)系，達(dá)到電壓要求和容量要求，工作效率達(dá)到90%～96%，是一種新型的電能儲能方式，采用涓流式充電方式，將在未來各領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

3.穩(wěn)壓電路

圖2 穩(wěn)壓電路

圖3 程序框圖

如圖2所示，穩(wěn)壓電路采用7805芯片，將超級電容的電轉(zhuǎn)換成5V電壓，使其能為主控芯片等其他外設(shè)提供電源。

4.電機(jī)模塊與繼電器模塊

如圖3所示，本系統(tǒng)采用四相5V步進(jìn)電機(jī)作模型演示、采用ULN2003作為電機(jī)驅(qū)動，電機(jī)擺幅為180°，電源由供電系統(tǒng)提供，繼電器采用LY2NJ最大承受電壓為 AC250V，最大電流10A，繼電器模塊主要作用于超級電容的充電，當(dāng)電壓小于6V時，繼電器擺脫時限，在任何時候?qū)?，?dāng)超級電容電壓大于6V時，繼電器只在早晨傍晚光電轉(zhuǎn)換效率低的時間段才導(dǎo)通，依托超級電容采用涓流式充電的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行充電，不影響電池板內(nèi)正常儲能的蓄電池，使系統(tǒng)更加合理地利用電能資源。

三、軟件部分

序首先進(jìn)行初始化，由片內(nèi)AD檢測超級電容的電壓，保證其能穩(wěn)定提供系統(tǒng)所需的電量，定時采用片內(nèi)定時，定時時間到之后啟動清潔裝置，步進(jìn)電機(jī)沿著程序設(shè)定好的角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，達(dá)到清潔太陽能電池板表面微小顆粒提高光電轉(zhuǎn)換效率的目的，還設(shè)定一外部中斷進(jìn)行任意時刻啟動清潔裝置。

四、結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)中，不僅解決了太陽能電池板表面顆粒影響光電轉(zhuǎn)換效率的問題，還考慮到了早晚光線較低，采用超級電容使其能源最大化的問題。本系統(tǒng)發(fā)展空間極大，對將來的市場需求也大，完全有可能集成化生產(chǎn)，使之提高工作效率，減輕電網(wǎng)的壓力，更加節(jié)能環(huán)保。

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