太阳能温室大棚.doc

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%。低动态输出阻抗，典型0.22，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：峰值输出电流;2.5A。保证性能的温度：-40-100。电源电流IC