戶外太陽能滅蠅燈的設(shè)計(jì)

李龍 唐思均 錢新杰

摘要：滅蚊燈是一種新型、高效、環(huán)保的蚊蠅捕殺器，對(duì)農(nóng)業(yè)種植中病蟲的防治非常有效。近年來，隨著太陽能光伏面板功率的提高和價(jià)格的不斷下探，各種新型太陽能產(chǎn)品不斷問世，本文提出一種以太陽能為電源的滅蠅燈，具有環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、成本低的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：太陽能、光伏發(fā)電、單片機(jī)

一、引言

滅蠅燈利用昆蟲晝伏夜出、趨光性的特點(diǎn)，以光照吸引夜間活動(dòng)的蚊蠅，并對(duì)其實(shí)施滅殺，在農(nóng)田、公園、綠化帶等區(qū)域應(yīng)用的比較廣泛。昆蟲的主要活動(dòng)、繁殖時(shí)期是從每年的春末至秋初，這段時(shí)期也是我國大部分地區(qū)日照最為充分的時(shí)期。以四川地區(qū)為例，全年日照時(shí)間1300小時(shí)左右，春早冬遲，夏季氣溫高、日照時(shí)間長，太陽能較為豐富。本文提出一種太陽能滅蚊燈的設(shè)計(jì)方案，在白天利用太陽能發(fā)電對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，夜間由蓄電池放電點(diǎn)亮滅蚊燈，起到了節(jié)能、環(huán)保的作用。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在本設(shè)計(jì)中，由單片機(jī)作為控制器，當(dāng)檢測到的日照強(qiáng)度滿足發(fā)電條件時(shí)，進(jìn)入發(fā)電模式；當(dāng)夜幕降臨光照不足時(shí)進(jìn)入夜間工作模式由蓄電池向滅蚊燈供電。為了避免因陰雨天氣導(dǎo)致白天光照不足而進(jìn)入夜間模式控制要進(jìn)行定時(shí)，在白天期間禁止進(jìn)入夜間模式，同時(shí)還對(duì)蓄電池的充電過程中進(jìn)行充電保護(hù)，下圖為本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)原理圖。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.滅蠅燈的選用

本系統(tǒng)采用蓄電池供電，因此選用的滅蠅燈須為直流電源型。目前市場的同類產(chǎn)品非常多，工作原理大同小異。以自動(dòng)型農(nóng)用光譜頻振式殺蟲燈為例，其工作電壓直流12V，功率不大于20瓦，壽命在一萬小時(shí)左右。該燈利用紫外光引誘害蟲至光源處，光源外配置高壓電網(wǎng)，電擊害蟲后掉落掉下方的容器中，對(duì)大部分常見的害蟲有良好的撲殺作用，且對(duì)環(huán)境不造成任何影響。

2.電源系統(tǒng)

電源系統(tǒng)由光伏發(fā)電模塊、太陽能控制器模塊和蓄電池三部分組成。在本系統(tǒng)選用12v鉛酸電池作為儲(chǔ)能系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)的工作時(shí)間選擇相應(yīng)的光伏發(fā)電面板。夏季蚊蟲的活動(dòng)習(xí)性與天氣有關(guān)，天氣炎熱時(shí)昆蟲活動(dòng)頻繁，陰雨天氣時(shí)昆蟲活動(dòng)較少，且夜晚昆蟲的主要活動(dòng)時(shí)間從夜間8點(diǎn)至凌晨5點(diǎn)，共10個(gè)小時(shí)，為了保證在連續(xù)陰雨情況下電池的電量可以至少工作3個(gè)夜晚，蓄電池的容量要足夠大，在本系統(tǒng)中選用12V、36AH容量的鉛酸蓄電池。

3.太陽能控制器

太陽能控制器全稱為太陽能充放電控制器，在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，由它將面板輸出的電力轉(zhuǎn)換后對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，不能將光伏面板的輸出直接接到直流用電設(shè)備上，選型時(shí)注意根據(jù)蓄電池的充電電壓來選擇，本設(shè)計(jì)中選擇12伏、10安類型的控制器，其充電電流為10安，充電時(shí)分為快充和浮充，當(dāng)電池內(nèi)電量較低時(shí)處在快沖模式，電池充滿后因電池自放電或其他損耗電量略微減少時(shí)，處于浮充模式補(bǔ)充電能，該類型產(chǎn)品適用于小型光伏發(fā)電系統(tǒng)，在連接過程中注意連接順序，先接蓄電池再接光伏面板輸出端，否則可能燒毀控制器；該產(chǎn)品具有防反接、防過充、防短路的有點(diǎn)，特別適合家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)。

3.光伏面板

目前市場上的光伏發(fā)電產(chǎn)品種類繁多，輸出功率從幾十瓦到數(shù)百瓦，輸出電壓按電壓等級(jí)從十幾伏到幾十伏不等。光伏面板的選型需根據(jù)當(dāng)?shù)厝照涨闆r、電池的容量和太陽能控制器來確定。本設(shè)計(jì)中選用100瓦的單晶太陽能板，輸出電壓18v、最佳工作電壓6安，輸出電壓滿足太陽能控制器的要求，夏季在光照正常的情況下可在6-8小時(shí)內(nèi)將蓄電池充滿。光伏面板輸出的功率與日照強(qiáng)度、日照時(shí)間、氣溫、安裝角度等有關(guān)，安裝時(shí)需將面板調(diào)整至最佳角度。

4.控制系統(tǒng)

控制器在本設(shè)計(jì)中的主要作用是定時(shí)和檢測光照強(qiáng)度，控制器采用單片機(jī)，光照強(qiáng)度檢測有集成的模塊可供使用，當(dāng)前系統(tǒng)處在充電還是放電的狀態(tài)由時(shí)間和光照強(qiáng)度共同決定，增加定時(shí)的作用是為了避免極端天氣下盡管處在白天卻因光照不足錯(cuò)誤的進(jìn)入放電狀態(tài)，定時(shí)可有單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。

5.其他硬件

系統(tǒng)中要有必要的安全保護(hù)，例如防雷、防雨及接地等，夏季自然災(zāi)害較多、工作的條件比較惡劣，系統(tǒng)在安裝時(shí)注意安裝強(qiáng)度，避免因狂風(fēng)、暴雨、雷電、冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣照成經(jīng)濟(jì)損失和人員傷害。

四、結(jié)束語

近年來人們的環(huán)保意識(shí)逐步建立，傳統(tǒng)的化學(xué)藥劑容易對(duì)作物造成污染。采用太陽能滅蚊器能減少病蟲災(zāi)害，也避免了在農(nóng)田中安裝供電系統(tǒng)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)投入和管理成本，部分農(nóng)業(yè)地區(qū)電力系統(tǒng)比較落后，采用太陽能發(fā)電可以有效的解決此問題，撲殺的蚊蠅可以作為非常好的蛋白質(zhì)供魚塘、飼養(yǎng)使用，有助于綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展，。本方案也可用于小區(qū)綠化帶、公園等地方使用，有很好的應(yīng)用價(jià)值。

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