車用太陽能蓄能及通風空調(diào)系統(tǒng)控制器設計

1、<p>　　車用太陽能蓄能及通風空調(diào)系統(tǒng)控制器設計</p><p>　　【摘要】本文介紹了車用太陽能蓄能及通風空調(diào)系統(tǒng)的工作原理，對其控制器的設計進行了詳細的闡述，指出此控制器可以滿足車用太陽能蓄能及通風空調(diào)系統(tǒng)的要求，并為以后產(chǎn)品的開發(fā)提供重要的理論和實踐參考。 </p><p>　　【關鍵詞】太陽能蓄能，通風空調(diào)，控制器的設計 </p><p>　　引

2、言：在現(xiàn)代社會汽車已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅Ｖ匾慕煌üぞ?，同時車主對汽車的功能也提出更多的要求。如汽車在使用過程中如何避免聞到一股“異味”（主要是揮發(fā)性有機化合物：甲醛、丙酮、二甲苯等） 、電瓶虧電而不能啟動和夏熱冬冷（夏季，人們離車后再次進入車內(nèi)時車內(nèi)溫度太高；冬季，車主進入車內(nèi)時，車內(nèi)寒氣逼人）的現(xiàn)象?；诖?，本課題組在進行市場調(diào)研后，提出了利用太陽能來改善車內(nèi)空氣品質及蓄能應用研究的方案。 </p><p&g

3、t;　　1車用太陽能蓄能及通風空調(diào)系統(tǒng)的構成 </p><p>　　1.1太陽能光伏板。太陽能光伏板的作用是將太陽輻射能直接轉換成電能，供負載使用或存貯于蓄電池內(nèi)備用。車用太陽能光伏板一般安裝于車頂上，通過光伏板調(diào)節(jié)器與車輛電瓶連接，即可將太陽輻射能轉換成電能存貯于蓄電池內(nèi)，是太陽能蓄能系統(tǒng)的主要組成部分。 </p><p>　　1.2 空氣凈化器。負離子本身無色無味綠色環(huán)保，不僅可以使人

4、精神振奮，還可以凈化空氣。本系統(tǒng)采用負離子發(fā)生器作為空氣凈化裝置，負離子發(fā)生器是本身無種利用高電壓電離空氣，從而產(chǎn)生高濃度負離子，凈化空氣的裝置。 </p><p>　　1.3通風裝置。通風裝置主要在夏季使用，由于溫室效應的作用，車內(nèi)的空氣比車外的空氣溫度高，高溫會使車內(nèi)產(chǎn)生有毒氣體。機械通風后可以把車內(nèi)異味排出車外，保持車內(nèi)空氣清新，當再次進入車內(nèi)時不再有炙熱的感覺，同時享受無毒無害的乘車環(huán)境。通風機安裝在前擋

5、水導流槽外循環(huán)的入口處，停車時打開外循環(huán)風門，通風機便開始抽風工作。 </p><p>　　1.4加熱裝置。該加熱裝置采用PTC材料作為電加熱元件，工作電壓有12V、24V可控，熱介質為PTC，其發(fā)熱器部分具有自動控制溫度、節(jié)省電能的性能。PTC加熱裝置的安裝位置一般在車輛的中心位置，也可以設置在前排座椅的下方，利用鋁合金散熱片進行自然對流散熱；當車內(nèi)空間較大時，可以在鋁合金散熱片上方加裝軸流風扇的方法，進行強制

6、對流散熱，為寒冷的冬季營造了一個溫暖的車內(nèi)舒適空間。 </p><p>　　1.5控制器。控制器是整個太陽能蓄能及通風空調(diào)系統(tǒng)的指揮中心，控制著整個系統(tǒng)的正常工作。它包括啟閉裝置、功能選擇裝置和液晶顯示裝置等， 控制器采用了集成電路，利用單片機控制各個功能的選擇。外觀如圖一 </p><p>　　2車用太陽能蓄能及通風空調(diào)系統(tǒng)控制器硬件的設計 </p><p>　　

7、車用太陽能蓄能及通風空調(diào)系統(tǒng)控制器的單片機選用STC12C5A60S2_LQFP48，該單片機的主要性能：工作電壓為5.5～3.5V；flash程序存儲器空間為60K；片上集成1280字節(jié)RAM；通用I/O口44個；A/D轉換， 10位精度ADC，共8路；獨立波特率發(fā)生器；內(nèi)置復位；有看門狗等。 </p><p>　　2.1單片機端口分配。P33～P40、P26～P28用于液晶顯示；P44和P45用于二極管顯示；

8、P22和P23用于溫濕度采集；P43用于光照強度采集；P46～P47和P2～P3用于繼電器控制；P13用于蜂鳴器；P9～P12用于功能選擇。 </p><p>　　2.2電源電路。電源為汽車電瓶，電源電路主要包括電源開關、肖特基二極管、電容器、五端穩(wěn)壓集成塊、電感、電阻和發(fā)光二極管等組成，為控制器和繼電器提供+5V工作電源。肖特基二極管、電容器和電感主要作用是調(diào)壓和濾波；五端穩(wěn)壓集成塊作用是得到+5V電壓；電阻的

9、作用是限流；發(fā)光二極管用于電源指示。 </p><p>　　2.3復位電路?？刂破魃想姇r，電容器充電，在電阻R8上出現(xiàn)電壓，單片機復位；短期內(nèi)，電容器充滿，在電阻上電流為0，電壓也為0，單片機進入工作狀態(tài)。 </p><p>　　2.4晶振電路。晶振電路主要包括晶體振蕩器、電阻和電容，其作用是與單片機內(nèi)部組成震蕩電路，產(chǎn)生12MHz頻率的震蕩信號，為單片機提供標準時鐘，提供單片機所需的各種

10、觸發(fā)信號。 </p><p>　　2.5液晶顯示。液晶顯示采用OCMJ4X8C中文液晶顯示模塊，主要顯示汽車內(nèi)溫度和濕度。該模塊內(nèi)置2M-位中文字型ROM （CGROM） 總共提供8192 個中文字型（16x16 點陣），16K-位半寬字型ROM （HCGROM） 總共提供126 個符號字型（16x8 點陣），64 x 16-位字型產(chǎn)生RAM （CGRAM），另外繪圖顯示畫面提供一個64x256點的繪圖區(qū)域（GD

11、RAM），可以和文字畫面混和顯示。 </p><p>　　2.6溫濕度檢測電路。溫濕度傳感器采用SHT10，該溫濕度傳感器的特點如下：①相對濕度和溫度的測量兼有露點輸出；②全部校準，數(shù)字輸出；③接口簡單（2-wire），響應速度快；④超低功耗，自動休眠；⑤出色的長期穩(wěn)定性；⑥超小體積（表面貼裝）；⑦測濕精度±4.5%RH，測溫精度±0.5℃（25℃）。 </p><p>

12、;　　2.7光照強度檢測電路。由光敏電阻器及分壓電阻組成，光照強度發(fā)生變化時，光敏電阻傳感器的電阻值將會發(fā)發(fā)生相應變化，分壓的電壓也相應變化，單片機通過A/D變換查表就可得到相應的光照強度。 </p><p>　　2.8繼電器電路。繼電器有四個，控制太陽能儲能、空氣凈化器、通風機和加熱的啟停。本文只以一個繼電器為例進行說明。該繼電器電路是控制太陽能的蓄能系統(tǒng)，主要包括電阻、三極管和繼電器線圈等組成。當三極管工作在

13、飽和區(qū)時，線圈得電，太陽將給電瓶充電；當工作在截止區(qū)時，線圈失電，不能充電。 </p><p>　　2.9功能選擇電路。功能選擇模式主要用于通風和加熱，通過程序來選擇通風和加熱的溫度，不僅可以實現(xiàn)通風、凈化和加熱的自動控制，還可以選擇控制。第一個鍵為“模式”，第二個鍵為“+”，第三個鍵為“—”，第四個鍵為 “取消”。 </p><p>　　3車用太陽能蓄能及通風空調(diào)系統(tǒng)控制器功能的說明 &

14、lt;/p><p>　　整個控制器設置總開關，長期不使用時關閉。 </p><p>　　3.1蓄能功能。蓄能的作用在于利用太陽能，光敏電阻檢測太陽光的強度，當達到設定值時，太陽光伏板對汽車電瓶充電，本文選擇的太陽光伏板具有過充、過放、電子短路、過載保護、獨特的防反接保護等全自動控制功能。 </p><p>　　3.2通風功能。通風主要用于炎熱的夏季，通風功能采用自動和人

15、工相結合的控制方式，當選擇自動模式時，汽車內(nèi)溫度高于設定值時，通風機運轉，將汽車內(nèi)的高溫空氣，抽送至室外；當選擇人工模式時，可以人工設定給定值，當汽車內(nèi)溫度高于此值時，通風機工作，抽送空氣。 </p><p>　　3.3加熱功能。加熱是人離開汽車后，再次駕車會有一段時間的適應，主要是為了預熱，用于寒冷的冬季。加熱功能也采用自動和人工相結合的控制方式，當選擇自動模式時，汽車內(nèi)溫度低于設定值時，加熱器得電，對汽車內(nèi)的

16、空氣加熱；當選擇人工模式時，可以 人工設定給定值，當汽車內(nèi)溫度低于此值時，加熱工作，加熱空氣。 </p><p>　　3.4凈化功能。汽車在使用過程中會出現(xiàn)異味，這些異味主要是有害化學物質，對人體的危害很大。要去除這些有害物質，本文采用負離子凈化器，其功能實現(xiàn)的方式是通過人工控制來完成的，即選擇 “模式”中的“凈化”，凈化器即可工作。 </p><p><b>　　4結束語 &l

17、t;/b></p><p>　　本文設計的控制器結構簡單，實用性強，成本低，功能全面，靈活性強，一方面能夠達到車用太陽能蓄能及通風空調(diào)系統(tǒng)的通風、蓄能、凈化和加熱的效果；另一方面為以后相關產(chǎn)品的開發(fā)提供重要的參考依據(jù)。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]楊紅剛，李剛等.汽車車內(nèi)空氣污染與對策[J

18、].環(huán)境與健康雜志，2007（10）：72-73. </p><p>　　[2]宣曉東.太陽能光伏板技術與建筑一體化應用初探.合肥工業(yè)大學碩士論文，2007：9-10 </p><p>　　[3]李少玲，占淑琴.負離子發(fā)生器在家用空調(diào)中的應用[J].家電科技，2012（05）：84 </p><p>　　[4]吳國宏.新型溫濕度傳感器SHT10的原理及應用[J].