雙軸驅趕式太陽灶加濕器

摘要：主要介紹了雙軸驅趕式自動追蹤太陽光的太陽灶加濕器的設計，采用光電轉換原理制成。本系統(tǒng)以單片機為核心，構建了由光電二極管檢測和比較，方位角和高度角雙軸機械跟蹤定位系統(tǒng)組成的自動控制裝置，設計出一套自動跟蹤太陽裝置的太陽灶加濕器，其生態(tài)環(huán)保無污染的工作過程符合可持續(xù)發(fā)展要求，必將被廣闊的市場所接受。

近來，環(huán)境的惡化以及霧霾天氣的不斷加劇危害著人們的身體健康。我國北方冬季干燥，加上暖氣或空調的開通，空氣中的濕度會變得更低。不僅人身體會受到一定的影響，干燥的空氣還會給家具等有著影響，甚至造成很多危害。

加濕器能使空氣中的濕度增加，人身體感覺舒適，在酷熱的夏季和異?？菰锏亩?，減少皮膚水份過度流失，并且可以有效避免因空氣干燥引起的呼吸系統(tǒng)疾病;在干燥的環(huán)境中，家具、書籍等會加速老化、變形甚至干裂，保存以上的物品需要室內濕度保持在45%～65%RH之間;加濕器可以有效減小靜電發(fā)生的概率，擺脫靜電困擾，再也不用擔心被電。

目前市場上的加濕器主要有三大種類，比較流行的加濕器多為超聲波噴霧式，但這種加濕器容易產生輻射，接觸頻繁存在隱患;純凈蒸發(fā)型的加濕器看不見霧氣，優(yōu)點是不限制水質、耗電小，缺點是噪聲較大;蒸發(fā)型加濕器也叫電加熱式加濕器，其工作原理是將水在加熱體中加熱到100℃，產生蒸氣，用電機將蒸氣送出，電加熱式加濕器是技術最簡單的加濕方式，并且也伴隨著電量的大量消耗。

針對以上問題，我們設計了雙軸驅趕式自動跟蹤太陽的太陽灶加濕器。

1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)以AT89SC52單片機為核心控制模塊，分別與光電檢測模塊，太陽角度追蹤模塊，雙軸追蹤器以及電機驅動模塊來實現對太陽光的自動追蹤。光敏電阻作為檢測模塊實現光電信號的檢測，經A/D轉換后送給單片機處理，通過控制步進電機的運行。太陽角度追蹤通過軟件計算當時當地太陽高度角和太陽方位角配合機械裝置從而實現太陽灶的自動跟蹤控制，水箱內的水加熱之后經離心風機吹入室內進行加濕。

2 功能及原理介紹

2.1 追蹤模塊和單片機控制模塊

追蹤模式包括光電檢測追蹤模式和太陽角度追蹤模式，晴天時系統(tǒng)采用光電檢測追蹤模式，而陰天時系統(tǒng)進入太陽角度追蹤模式。光敏電阻根據天空不同區(qū)域光線強弱區(qū)別實現光電信號的檢測，設計光敏電阻分壓電路，使用兩只光敏傳感器與兩只比較器分別構成兩個光控比較器，通過檢測太陽光照和環(huán)境光照，送至比較器輸入端的比較電平始終為兩者光照之差，從而將采集到的電壓信號經A/D轉換后送給單片機處理;太陽角度追蹤模式下主要是計算實時的太陽高度角和方位角，并將太陽高度角和方位角數據用串口發(fā)送給單片機進行處理。兩種追蹤方式相互補充，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，使其自動在視日運動軌道追蹤和光電追蹤方式之間互相切換，能夠使太陽灶加濕器始終垂直于太陽光線，最大限度的采集太陽能。

2.2 雙軸驅趕電機驅動模塊

單片機通過處理A/D信號和計算數據之后，將其轉換為控制信號，通過齒輪傳動驅動電機實現太陽灶水平方位的跟蹤，同時豎直面內的步進電機驅動齒輪、蝸桿蝸輪實現太陽灶加濕器在垂直方向上下轉動;通過步進電機聯合動作實現對太陽能兩個方向的跟蹤實現初步的太陽位置追蹤從而實現對太陽光的自動跟蹤控制。蝸桿與齒輪直接相連接具有自鎖功能，即保持太陽灶在方位角上時刻處在穩(wěn)定位置，抗風能力強，通過兩種追蹤模式的配合使用，保持太陽灶隨時正對太陽，光線始終集中于太陽灶軸線，被加熱水箱始終處于最大加熱效率。

2.3 風機裝置

位于太陽灶中心軸線的水箱被最大效率加熱之后，原離心風機通過軸驅動葉輪高速旋轉，氣流由進口軸向進入高速旋轉的葉輪后變成徑向流動被加速，然后進入擴壓腔，改變流動方向而減速，這種減速作用將高速旋轉的氣流中具有的動能轉化為壓能，使風機出口保持穩(wěn)定壓力。

3 結束語

隨著經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對生活質量和健康的要求愈來愈高?？諝饧訚衿骶褪沁@樣慢慢地走進全球的很多家庭當中，成為干燥地區(qū)家庭不可缺少的一種小型家電產品，加大對空氣加濕器的研究與開發(fā)的力度，將有利于國內空氣加濕器行業(yè)的發(fā)展，有利于國民生活品質的提高和國民健康水平的提升，而傳統(tǒng)的加濕器存在著耗電量大，輻射高以及噪音大等缺點，我們這套自動追蹤太陽的太陽灶加濕器符合綠色環(huán)保無污染的理念，最大效率地利用太陽光加熱水箱進行空氣的加濕，此套設計可以廣泛推廣，從而創(chuàng)造良好的市場前景。