雙軸驅(qū)趕式太陽灶加濕器

劉 振，崔建凱，黃銀柳，馬明瑩，許應(yīng)橋

(德州學(xué)院，山東 德州 253000)

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(diǎn)是不限制水質(zhì)、耗電小，缺點(diǎn)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(jī)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(jī)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(jī)驅(qū)動模塊來實(shí)現(xiàn)對太陽光的自動追蹤。光敏電阻作為檢測模塊實(shí)現(xiàn)光電信號的檢測，經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換后送給單片機(jī)處理，通過控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行。太陽角度追蹤通過軟件計算當(dāng)時當(dāng)?shù)靥柛叨冉呛吞柗轿唤桥浜蠙C(jī)械裝置從而實(shí)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(jī)吹入室內(nèi)進(jìn)行加濕。

2 功能及原理介紹

2.1 追蹤模塊和單片機(jī)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(jìn)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(qiáng)弱區(qū)別實(shí)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，送至比較器輸人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(jī)處理;太陽角度追蹤模式下主要是計算實(shí)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(jī)進(jìn)行處理。兩種追蹤方式相互補(bǔ)充，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，使其自動在視日運(yùn)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［1］。

2.2 雙軸驅(qū)趕電機(jī)驅(qū)動模塊

單片機(jī)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(jī)實(shí)現(xiàn)太陽灶水平方位的跟蹤，同時豎直面內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動齒輪、蝸桿蝸輪實(shí)現(xiàn)太陽灶加濕器在垂直方向上下轉(zhuǎn)動;通過步進(jìn)電機(jī)聯(lián)合動作實(shí)現(xiàn)對太陽能兩個方向的跟蹤實(shí)現(xiàn)初步的太陽位置追蹤從而實(shí)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(qiáng)，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］。

2.3 風(fēng)機(jī)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(jī)通過軸驅(qū)動葉輪高速旋轉(zhuǎn)，氣流由進(jìn)口軸向進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的葉輪后變成徑向流動被加速，然后進(jìn)入擴(kuò)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(jī)出口保持穩(wěn)定壓力［3］。

3 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)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(jìn)全球的很多家庭當(dāng)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(diǎn)，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(jìn)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。

［1］趙麗偉.太陽自動追蹤系統(tǒng)的研究［D］.長春:吉林大學(xué)，2007.

［2］李林，岳畏畏.雙軸追蹤與固定式光伏系統(tǒng)運(yùn)行特性對比研究［J］.建筑學(xué)能，2015(2):27－31.

［3］黃進(jìn).離心風(fēng)機(jī)的正確選型［J］.水泥，1991(2):28－30.