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

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。

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