太阳能温室大棚.doc

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1、创新课题设计中期研究报告题目：基于太阳能供电的温室环境智能监控系统项目研发院（系）：电气工程学院指导教师：教师职称：起止时间：14-06-30至14-07-11第一章概述1.1太阳能供电的温室环境智能监控系统研究的目的。研究的目的：利用太阳能的光伏系统为温室大棚供电，实现温度、湿度、CO2浓度以及光照的实时自动监测，实现对植物的各生长因子的智能控制，最大程度地提高农作物的产量与质量。为了适应市场的需求，目前温室大棚在国内外都得了广泛的应用，但是大部分温室大棚未采用智能控制系统，且存在环境控制能力低，自动化程度落后等缺点。很大程度的降低了农作物的产量和质量，因此广泛使用智能控制系统的温室大棚

2、非常有必要。目前一般大型的温室大棚都位于居民生活区较远的空旷地区，对太阳能的利用非常方便，因此如何更加充分的利用太阳能成为值得思考和解决的问题。借助太阳能电池实现光电转换，近年来太阳能电池的转换效率和寿命逐渐提高，目前单晶硅的转换效率可达到30%左右，因此利用太阳能光伏系统为温室大棚供电已经成为可能。1.2项目研究的目标目标：该系统实通过对太阳能资源的有效利用，采用MPPT来实现高效率转换，且可以较好地智能控制农作物各生长因子，使得农作物生长在最为合适的环境中，大大提高了农作物的产量与质量，从而获得最大效益。1.3项目实施可行性分析与创新之处实验过程太阳能供电系统设计和各种传感器使用两类电

3、路分块调试，保证各自独立输出正常，再分别送入A/D转换电路。结果由CPU实现数据储存。设备软硬件设计，以学生所学课程中的方法为主，以电子技术基础，单片机技术，光伏发电技术等知识为支撑，方案可行。创新之处：采用MPPT即最大功率点跟踪，可实现侦测太阳能电池板的发电电压，并可以追踪最高电压电流值，使系统的最高效率对蓄电池充电。利用BUCK变换器来实现MPPT，通过调节BUCK变换器的PWM占空比输出，使负载等效阻抗跟随太阳能光伏组件阵列的输出阻抗，从而使光伏阵列在任何条件下均可获得最大功率输出。第二章具体电路图的形成2.1系统结构图2..2实施方案：第一控制部分设计：当光线发生偏离时，由粗测电

4、路测量，采用光电池差动方式，首先输出模拟量电压，再进行模数转换。在平衡点附近采用数字成像技术，通过CPU对器件进行点阵扫描，进而分析其偏差值，直接获得数字量第二验证装置设计：当太阳光线发生偏离时，探测器输出信号驱动步进电机1带动主轴转动，实现水平方向跟踪；同时控制信号驱动步进电机2带动太阳能板实现垂直方向转动，通过步进电机1和步进电机2的共同工作实现对太阳的跟踪。2.3相关电路设计2.3.1太阳能检测电路形成主要器件：TL431、四块太阳能电池板、TL082、STC12C5A60S2、RS485TL082基本原理：电路图如下+5V电源通过TL431分压得到2.5V电压，通过两块太阳能电池板

5、形成差动电压经过TL082进行信号放大送往CPU进行AD采样，将信号传到RS485下载器以实现电机的驱动。相关器件参数特性：TL082:TL082是一个通用的J-FET双运算放大器，其特点有：较低的输入偏置电压和偏移电流.输出设有短路保护。输入级具有较高的输入阻抗，内有频率补偿电路。具有较高的压摆率。最大工作电压可以达到正负18伏特。TL431:TL431是一个良好的热稳定性能的三端可调分流基准电压源。他的输出电压用两个电阻就可以设置从2.5伏特到36伏特范围内的任何值。该器件动态阻抗为0.2欧姆。可以代替齐纳二极管。相关参数：可编程输出电压为36v。电压参考误差+-0.4%。低动态输出阻

6、抗，典型0.22Ω，负载电流能力从1.0MA到100MA.低输出噪声电压。STC12C5A60S2：与简单51单片机相比，STC12C5A60S2单片机具有如下优点，主要性能如下2.3.2驱动电路设计当太阳光线发生偏离时，探测器输出信号通过CPU进行处理驱动步进电机1带动主轴转动，实现水平方向跟踪；同时控制信号驱动步进电机2带动太阳能板实现垂直方向转动，通过步进电机1和步进电机2的共同工作实现对太阳的跟踪。主要元器件及相关特性TLP350TLP350由发光二极管和一个集成的光电探测器构成，本单位是一个8引脚DIP封装。该tlp350适用于IGBT或MOSFETDE的栅极驱动。基本特性：峰值

7、输出电流;±2.5A。保证性能的温度：-40-100℃。电源电流ICC=2mA.供电电压VCC：15-30V。最大工作电压绝缘：6000vpk。最高允许过电压：890vpk.2.4总体电路图通过检测与驱动电路，形成总体电路原理图如下：第三章电子元件参数的选择