基于控制冬夏季溫度變化的新型太陽能保鮮箱

方歡 戚磊等

摘 要：文章主要介紹了基于控制冬夏季溫度變化的新型太陽能保鮮箱的設(shè)計，利用AT89S52單片機芯片與溫度傳感器模塊、路繼電器模塊帶光耦隔離、TTL RS232模塊、可調(diào)降壓穩(wěn)壓模塊、半導(dǎo)體制冷片、半導(dǎo)體散熱套件及太陽能電池板與蓄電池等相結(jié)合，可以實現(xiàn)該箱自動對其內(nèi)部溫度的調(diào)整與穩(wěn)定，其性能穩(wěn)定、經(jīng)濟實用且科學(xué)環(huán)保的特點必將被廣闊的市場所接受。

關(guān)鍵詞：AT89S52單片機；半導(dǎo)體制冷；太陽能；溫度傳感器外模塊

1 概述

當前科技化、自動化和生態(tài)化是全世界未來發(fā)展的趨勢，由市場調(diào)查的統(tǒng)計數(shù)據(jù)說明，隨著人們生活節(jié)奏的加快，越來越多的人會選擇快遞（外賣）這種方式，而傳統(tǒng)的運送快遞（外賣）選擇的保溫箱在運送途中可能導(dǎo)致重要物品或食品的變質(zhì)或損壞，并不具備中長時間恒溫保存的功能。當今，隨著常規(guī)能源等消耗量的大規(guī)模增加，日益惡化的生態(tài)環(huán)境迫使人們積極尋找一條新的可持續(xù)發(fā)展的能源之路。由于太陽能電池技術(shù)的發(fā)展和成熟，太陽能電池作為可再生能源是目前應(yīng)用最為廣泛的發(fā)電裝置。市場保溫箱品種性能單一，不具備創(chuàng)新性和環(huán)保性。針對以上問題我們設(shè)計了基于控制冬夏季溫度變化的新型太陽能保鮮箱。

2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)以AT89S52單片機為核心控制模塊，分別與溫度傳感器、半導(dǎo)體制冷片、半導(dǎo)體散熱套件來實現(xiàn)自動保持箱內(nèi)溫度的功能；利用太陽能電池板，光伏充電控制器和蓄電池裝置對其進行供電，環(huán)保無污染；利用路繼電器模塊帶光耦隔離、TTL RS232模塊、可調(diào)降壓穩(wěn)壓模塊控制并穩(wěn)定元件的輸出及耗損，通過電流的持續(xù)輸出達到一個穩(wěn)定的控溫狀態(tài)。

3 功能及原理介紹

3.1 通過半導(dǎo)體制冷片控溫并穩(wěn)定的原理

該種保鮮箱的低溫環(huán)境試驗與一般的恒溫空調(diào)不同，它要求對制冷量和加熱量進行比較頻繁的調(diào)節(jié)，因此，其控制要求較高。它是一種產(chǎn)生負熱阻的制冷技術(shù)，其特點是無運動部件，可靠性也比較高。半導(dǎo)體材料制冷片的工作原理是：當一塊N型半導(dǎo)體材料和一塊P型半導(dǎo)體材料聯(lián)結(jié)成電偶對時，在這個電路中接通直流電流后，就能產(chǎn)生能量的轉(zhuǎn)移，當電流由N型元件流向P型元件的接頭吸收熱量，成為冷端； 當電流由P 型元件流向N 型元件的接頭釋放熱量，成為熱端。吸熱和放熱的大小通過電流的大小以及半導(dǎo)體材料N、P極的元件對數(shù)來決定。當制冷片內(nèi)部由上百對電偶聯(lián)成一熱電堆同時工作時，就能達到我們所需要的制冷或制熱效果。[1]

3.2 太陽能電池板連接蓄電池對系統(tǒng)進行供電

采用12V太陽能電池和12V蓄電池連接，用一個光伏充電控制器，控制太陽能電池的輸出電壓，可以保護電池不被過充， 同時，也確保晚上太陽能電池不發(fā)電時，防止蓄電池的電倒流。連接方式如下：太陽能電池——光伏控制器——蓄電池——直流負載。在太陽能給蓄電池充電的同時，蓄電池向外供電完全可行，在這樣的情況下，負載使用的電力會優(yōu)先直接使用太陽能電池的電，剩余的充到電池里；相反，若此太陽能電池的電量不夠，會同時從蓄電池內(nèi)取電。[2]

3.3 AT89S52單片機控制的溫度傳感器對溫度系統(tǒng)的調(diào)節(jié)

基于AT89S52單片機的數(shù)字溫度計設(shè)計，即對溫度進行實時測量，使用單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入單片機。測量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器，采用智能溫度傳感器以實現(xiàn)溫度數(shù)字化，既能以數(shù)字形式直接輸出被測溫度值，具有測量誤差小分辨力高，抗干擾能力強，能夠遠程傳輸數(shù)據(jù)，帶串行總線接口等優(yōu)點。

4 新型太陽能保鮮箱推廣應(yīng)用實踐策略

當然要想充分發(fā)揮新型太陽能保鮮箱的效能，展現(xiàn)其環(huán)保性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性的特點，還需要注重新型太陽能保鮮箱的推廣應(yīng)用工作的開展。具體來講，需要積極做好以下幾個方面的工作：

4.1 鼓勵太陽能保鮮箱的創(chuàng)新設(shè)計

無論是AT89S52單片機芯片與溫度傳感器模塊，還是路繼電器模塊帶光耦隔離和TTL RS232模塊，或者是可調(diào)降壓穩(wěn)壓模塊和半導(dǎo)體制冷片，乃至是半導(dǎo)體散熱套件及太陽能電池板，都是當前高新技術(shù)發(fā)展的代表。也就是說在開展新型太陽能保鮮箱設(shè)計的時候，要樹立創(chuàng)新意識，結(jié)合當前市場客戶的需求，研發(fā)出適銷對路的產(chǎn)品。當然鼓勵太陽能保鮮箱的創(chuàng)新設(shè)計需要對應(yīng)的激勵機制：其一，高度重視關(guān)于太陽能保鮮箱相關(guān)理論的研究，鼓勵學(xué)者和專家緊跟當前國際保鮮技術(shù)理論潮流，深入研究，形成健全的太陽能保鮮箱設(shè)計理論體系；其二，高度重視自主知識產(chǎn)權(quán)的保護工作，為太陽能保鮮創(chuàng)新設(shè)計工作者創(chuàng)造良好的政策環(huán)境，以實現(xiàn)自身創(chuàng)新能力的提升。

4.2 健全新型太陽能保鮮箱推廣體系

此款新型太陽能保鮮箱有著經(jīng)濟效益好，運行穩(wěn)定，環(huán)保低碳的特點，這與當前建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會來講，是很值得在市場上進行推廣的產(chǎn)品。為此，建立健全新型太陽能保鮮箱推廣體系，顯得尤為必要。為此，其主要需要做好以下幾個方面的工作：其一，培養(yǎng)專業(yè)化的太陽能保鮮箱推廣團隊，要求各個成員全面了解新型太陽能保鮮箱的優(yōu)勢，明確其消費群體的特點，以便高效的去開展營銷活動；其二，國家應(yīng)該針對于這種環(huán)保型的太陽能保鮮箱制定對應(yīng)的補貼政策，刺激新型太陽能保鮮箱的消費需求，使得其更加快的融入到市場中去。

5 結(jié)束語

目前，隨著社會節(jié)奏的加快，快遞或物品的運輸業(yè)也十分發(fā)達，從而貴重或不易保存的物品的儲存運輸方法就顯得尤為重要。而傳統(tǒng)的運輸保存方式，一是因保存不周可能會導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)生變化，二是可能因過高的運輸保存成本導(dǎo)致人們難以承受，針對這種情況設(shè)計的基于控制冬夏季溫度變化的新型太陽能保鮮箱通過成本較低的AT89S52單片機控制的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)及常用的溫度傳感器外模塊即可達到上述幾點要求。并且此套設(shè)計系統(tǒng)以太陽能電池板和蓄電池裝置供電，替代常規(guī)能源，綠色環(huán)保無污染，符合可持續(xù)發(fā)展要求。其經(jīng)濟實用，簡易創(chuàng)新，綠色環(huán)保的設(shè)計定會被人們接受，可以廣泛推廣，從而創(chuàng)造良好的市場前景。

參考文獻

[1]鄭弘.一種基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的冷暖控制器主機設(shè)計[J].機電工程技術(shù)，2009，7.

[2]梁斯麒.半導(dǎo)體制冷技術(shù)在小型恒溫箱的應(yīng)用研究[D].華南理工大學(xué)，2011.

[3]洪剛.蓄電池太陽能充電系統(tǒng)研究[D].重慶大學(xué)，2008.