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(yáng)能保鮮箱的設(shè)計(jì)，利用AT89S52單片機(jī)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(yáng)能電池板與蓄電池等相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)該箱自動(dòng)對(duì)其內(nèi)部溫度的調(diào)整與穩(wěn)定，其性能穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)實(shí)用且科學(xué)環(huán)保的特點(diǎn)必將被廣闊的市場(chǎng)所接受。

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

1 概述

當(dāng)前科技化、自動(dòng)化和生態(tài)化是全世界未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，由市場(chǎng)調(diào)查的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)說(shuō)明，隨著人們生活節(jié)奏的加快，越來(lái)越多的人會(huì)選擇快遞（外賣(mài)）這種方式，而傳統(tǒng)的運(yùn)送快遞（外賣(mài)）選擇的保溫箱在運(yùn)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(zhǎng)時(shí)間恒溫保存的功能。當(dāng)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(yáng)能電池技術(shù)的發(fā)展和成熟，太陽(yáng)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(chǎng)保溫箱品種性能單一，不具備創(chuàng)新性和環(huán)保性。針對(duì)以上問(wèn)題我們?cè)O(shè)計(jì)了基于控制冬夏季溫度變化的新型太陽(yáng)能保鮮箱。

2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)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(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保持箱內(nèi)溫度的功能；利用太陽(yáng)能電池板，光伏充電控制器和蓄電池裝置對(duì)其進(jìn)行供電，環(huán)保無(wú)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(guò)電流的持續(xù)輸出達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的控溫狀態(tài)。

3 功能及原理介紹

3.1 通過(guò)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(yàn)與一般的恒溫空調(diào)不同，它要求對(duì)制冷量和加熱量進(jìn)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(fù)熱阻的制冷技術(shù)，其特點(diǎn)是無(wú)運(yùn)動(dòng)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(dāng)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(duì)時(shí)，在這個(gè)電路中接通直流電流后，就能產(chǎn)生能量的轉(zhuǎn)移，當(dāng)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(dāng)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(guò)電流的大小以及半導(dǎo)體材料N、P極的元件對(duì)數(shù)來(lái)決定。當(dāng)制冷片內(nèi)部由上百對(duì)電偶聯(lián)成一熱電堆同時(shí)工作時(shí)，就能達(dá)到我們所需要的制冷或制熱效果。[1]

3.2 太陽(yáng)能電池板連接蓄電池對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電

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

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

基于AT89S52單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)，即對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，使用單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)。測(cè)量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器，采用智能溫度傳感器以實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)字化，既能以數(shù)字形式直接輸出被測(cè)溫度值，具有測(cè)量誤差小分辨力高，抗干擾能力強(qiáng)，能夠遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，帶串行總線接口等優(yōu)點(diǎn)。

4 新型太陽(yáng)能保鮮箱推廣應(yīng)用實(shí)踐策略

當(dāng)然要想充分發(fā)揮新型太陽(yáng)能保鮮箱的效能，展現(xiàn)其環(huán)保性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)，還需要注重新型太陽(yáng)能保鮮箱的推廣應(yīng)用工作的開(kāi)展。具體來(lái)講，需要積極做好以下幾個(gè)方面的工作：

4.1 鼓勵(lì)太陽(yáng)能保鮮箱的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

無(wú)論是AT89S52單片機(jī)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(yáng)能電池板，都是當(dāng)前高新技術(shù)發(fā)展的代表。也就是說(shuō)在開(kāi)展新型太陽(yáng)能保鮮箱設(shè)計(jì)的時(shí)候，要樹(shù)立創(chuàng)新意識(shí)，結(jié)合當(dāng)前市場(chǎng)客戶(hù)的需求，研發(fā)出適銷(xiāo)對(duì)路的產(chǎn)品。當(dāng)然鼓勵(lì)太陽(yáng)能保鮮箱的創(chuàng)新設(shè)計(jì)需要對(duì)應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制：其一，高度重視關(guān)于太陽(yáng)能保鮮箱相關(guān)理論的研究，鼓勵(lì)學(xué)者和專(zhuān)家緊跟當(dāng)前國(guó)際保鮮技術(shù)理論潮流，深入研究，形成健全的太陽(yáng)能保鮮箱設(shè)計(jì)理論體系；其二，高度重視自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)工作，為太陽(yáng)能保鮮創(chuàng)新設(shè)計(jì)工作者創(chuàng)造良好的政策環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)自身創(chuàng)新能力的提升。

4.2 健全新型太陽(yáng)能保鮮箱推廣體系

此款新型太陽(yáng)能保鮮箱有著經(jīng)濟(jì)效益好，運(yùn)行穩(wěn)定，環(huán)保低碳的特點(diǎn)，這與當(dāng)前建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)來(lái)講，是很值得在市場(chǎng)上進(jìn)行推廣的產(chǎn)品。為此，建立健全新型太陽(yáng)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(gè)方面的工作：其一，培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)化的太陽(yáng)能保鮮箱推廣團(tuán)隊(duì)，要求各個(gè)成員全面了解新型太陽(yáng)能保鮮箱的優(yōu)勢(shì)，明確其消費(fèi)群體的特點(diǎn)，以便高效的去開(kāi)展?fàn)I銷(xiāo)活動(dòng)；其二，國(guó)家應(yīng)該針對(duì)于這種環(huán)保型的太陽(yáng)能保鮮箱制定對(duì)應(yīng)的補(bǔ)貼政策，刺激新型太陽(yáng)能保鮮箱的消費(fèi)需求，使得其更加快的融入到市場(chǎng)中去。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，隨著社會(huì)節(jié)奏的加快，快遞或物品的運(yùn)輸業(yè)也十分發(fā)達(dá)，從而貴重或不易保存的物品的儲(chǔ)存運(yùn)輸方法就顯得尤為重要。而傳統(tǒng)的運(yùn)輸保存方式，一是因保存不周可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)生變化，二是可能因過(guò)高的運(yùn)輸保存成本導(dǎo)致人們難以承受，針對(duì)這種情況設(shè)計(jì)的基于控制冬夏季溫度變化的新型太陽(yáng)能保鮮箱通過(guò)成本較低的AT89S52單片機(jī)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(dá)到上述幾點(diǎn)要求。并且此套設(shè)計(jì)系統(tǒng)以太陽(yáng)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(wú)污染，符合可持續(xù)發(fā)展要求。其經(jīng)濟(jì)實(shí)用，簡(jiǎn)易創(chuàng)新，綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)定會(huì)被人們接受，可以廣泛推廣，從而創(chuàng)造良好的市場(chǎng)前景。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭弘.一種基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的冷暖控制器主機(jī)設(shè)計(jì)[J].機(jī)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(yáng)能充電系統(tǒng)研究[D].重慶大學(xué)，2008.