基于控制冬夏季溫度變化的新型太陽能保鮮箱

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能保鮮箱的設計，利用AT89S52單片機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、可調降壓穩壓模塊、半導體制冷片、半導體散熱套件及太陽能電池板與蓄電池等相結合，可以實現該箱自動對其內部溫度的調整與穩定，其性能穩定、經濟實用且科學環保的特點必將被廣闊的市場所接受。

關鍵詞：AT89S52單片機；半導體制冷；太陽能；溫度傳感器外模塊

1 概述

當前科技化、自動化和生態化是全世界未來發展的趨勢，由市場調查的統計數據說明，隨著人們生活節奏的加快，越來越多的人會選擇快遞（外賣）這種方式，而傳統的運送快遞（外賣）選擇的保溫箱在運送途中可能導致重要物品或食品的變質或損壞，并不具備中長時間恒溫保存的功能。當今，隨著常規能源等消耗量的大規模增加，日益惡化的生態環境迫使人們積極尋找一條新的可持續發展的能源之路。由于太陽能電池技術的發展和成熟，太陽能電池作為可再生能源是目前應用最為廣泛的發電裝置。市場保溫箱品種性能單一，不具備創新性和環保性。針對以上問題我們設計了基于控制冬夏季溫度變化的新型太陽能保鮮箱。

2 系統組成

系統以AT89S52單片機為核心控制模塊，分別與溫度傳感器、半導體制冷片、半導體散熱套件來實現自動保持箱內溫度的功能；利用太陽能電池板，光伏充電控制器和蓄電池裝置對其進行供電，環保無污染；利用路繼電器模塊帶光耦隔離、TTL RS232模塊、可調降壓穩壓模塊控制并穩定元件的輸出及耗損，通過電流的持續輸出達到一個穩定的控溫狀態。

3 功能及原理介紹

3.1 通過半導體制冷片控溫并穩定的原理

該種保鮮箱的低溫環境試驗與一般的恒溫空調不同，它要求對制冷量和加熱量進行比較頻繁的調節，因此，其控制要求較高。它是一種產生負熱阻的制冷技術，其特點是無運動部件，可靠性也比較高。半導體材料制冷片的工作原理是：當一塊N型半導體材料和一塊P型半導體材料聯結成電偶對時，在這個電路中接通直流電流后，就能產生能量的轉移，當電流由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電流的大小以及半導體材料N、P極的元件對數來決定。當制冷片內部由上百對電偶聯成一熱電堆同時工作時，就能達到我們所需要的制冷或制熱效果。[1]

3.2 太陽能電池板連接蓄電池對系統進行供電

采用12V太陽能電池和12V蓄電池連接，用一個光伏充電控制器，控制太陽能電池的輸出電壓，可以保護電池不被過充， 同時，也確保晚上太陽能電池不發電時，防止蓄電池的電倒流。連接方式如下：太陽能電池——光伏控制器——蓄電池——直流負載。在太陽能給蓄電池充電的同時，蓄電池向外供電完全可行，在這樣的情況下，負載使用的電力會優先直接使用太陽能電池的電，剩余的充到電池里；相反，若此太陽能電池的電量不夠，會同時從蓄電池內取電。[2]

3.3 AT89S52單片機控制的溫度傳感器對溫度系統的調節

基于AT89S52單片機的數字溫度計設計，即對溫度進行實時測量，使用單線數字溫度傳感器DS18B20把溫度信號直接轉換成數字信號輸入單片機。測量溫度的關鍵是溫度傳感器，采用智能溫度傳感器以實現溫度數字化，既能以數字形式直接輸出被測溫度值，具有測量誤差小分辨力高，抗干擾能力強，能夠遠程傳輸數據，帶串行總線接口等優點。

4 新型太陽能保鮮箱推廣應用實踐策略

當然要想充分發揮新型太陽能保鮮箱的效能，展現其環保性、穩定性和經濟性的特點，還需要注重新型太陽能保鮮箱的推廣應用工作的開展。具體來講，需要積極做好以下幾個方面的工作：

4.1 鼓勵太陽能保鮮箱的創新設計

無論是AT89S52單片機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，或者是可調降壓穩壓模塊和半導體制冷片，乃至是半導體散熱套件及太陽能電池板，都是當前高新技術發展的代表。也就是說在開展新型太陽能保鮮箱設計的時候，要樹立創新意識，結合當前市場客戶的需求，研發出適銷對路的產品。當然鼓勵太陽能保鮮箱的創新設計需要對應的激勵機制：其一，高度重視關于太陽能保鮮箱相關理論的研究，鼓勵學者和專家緊跟當前國際保鮮技術理論潮流，深入研究，形成健全的太陽能保鮮箱設計理論體系；其二，高度重視自主知識產權的保護工作，為太陽能保鮮創新設計工作者創造良好的政策環境，以實現自身創新能力的提升。

4.2 健全新型太陽能保鮮箱推廣體系

此款新型太陽能保鮮箱有著經濟效益好，運行穩定，環保低碳的特點，這與當前建設資源節約型和環境友好型社會來講，是很值得在市場上進行推廣的產品。為此，建立健全新型太陽能保鮮箱推廣體系，顯得尤為必要。為此，其主要需要做好以下幾個方面的工作：其一，培養專業化的太陽能保鮮箱推廣團隊，要求各個成員全面了解新型太陽能保鮮箱的優勢，明確其消費群體的特點，以便高效的去開展營銷活動；其二，國家應該針對于這種環保型的太陽能保鮮箱制定對應的補貼政策，刺激新型太陽能保鮮箱的消費需求，使得其更加快的融入到市場中去。

5 結束語

目前，隨著社會節奏的加快，快遞或物品的運輸業也十分發達，從而貴重或不易保存的物品的儲存運輸方法就顯得尤為重要。而傳統的運輸保存方式，一是因保存不周可能會導致產品質量發生變化，二是可能因過高的運輸保存成本導致人們難以承受，針對這種情況設計的基于控制冬夏季溫度變化的新型太陽能保鮮箱通過成本較低的AT89S52單片機控制的半導體制冷系統及常用的溫度傳感器外模塊即可達到上述幾點要求。并且此套設計系統以太陽能電池板和蓄電池裝置供電，替代常規能源，綠色環保無污染，符合可持續發展要求。其經濟實用，簡易創新，綠色環保的設計定會被人們接受，可以廣泛推廣，從而創造良好的市場前景。

參考文獻

[1]鄭弘.一種基于半導體制冷技術的冷暖控制器主機設計[J].機電工程技術，2009，7.

[2]梁斯麒.半導體制冷技術在小型恒溫箱的應用研究[D].華南理工大學，2011.

[3]洪剛.蓄電池太陽能充電系統研究[D].重慶大學，2008.