雙軸驅趕式太陽(yáng)灶加濕器

摘要：主要介紹了雙軸驅趕式自動(dòng)追蹤太陽(yáng)光的太陽(yáng)灶加濕器的設計，采用光電轉換原理制成。本系統以單片機為核心，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組成的自動(dòng)控制裝置，設計出一套自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置的太陽(yáng)灶加濕器，其生態(tài)環(huán)保無(wú)污染的工作過(guò)程符合可持續發(fā)展要求，必將被廣闊的市場(chǎng)所接受。

近來(lái)，環(huán)境的惡化以及霧霾天氣的不斷加劇危害著(zhù)人們的身體健康。我國北方冬季干燥，加上暖氣或空調的開(kāi)通，空氣中的濕度會(huì )變得更低。不僅人身體會(huì )受到一定的影響，干燥的空氣還會(huì )給家具等有著(zhù)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(jué)舒適，在酷熱的夏季和異?？菰锏亩?，減少皮膚水份過(guò)度流失，并且可以有效避免因空氣干燥引起的呼吸系統疾病;在干燥的環(huán)境中，家具、書(shū)籍等會(huì )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(chǎng)上的加濕器主要有三大種類(lèi)，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(chǎn)生輻射，接觸頻繁存在隱患;純凈蒸發(fā)型的加濕器看不見(jiàn)霧氣，優(yōu)點(diǎn)是不限制水質(zhì)、耗電小，缺點(diǎn)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(chǎn)生蒸氣，用電機將蒸氣送出，電加熱式加濕器是技術(shù)最簡(jiǎn)單的加濕方式，并且也伴隨著(zhù)電量的大量消耗。

針對以上問(wèn)題，我們設計了雙軸驅趕式自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)的太陽(yáng)灶加濕器。

1 系統組成

系統以AT89SC52單片機為核心控制模塊，分別與光電檢測模塊，太陽(yáng)角度追蹤模塊，雙軸追蹤器以及電機驅動(dòng)模塊來(lái)實(shí)現對太陽(yáng)光的自動(dòng)追蹤。光敏電阻作為檢測模塊實(shí)現光電信號的檢測，經(jīng)A/D轉換后送給單片機處理，通過(guò)控制步進(jìn)電機的運行。太陽(yáng)角度追蹤通過(guò)軟件計算當時(shí)當地太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角配合機械裝置從而實(shí)現太陽(yáng)灶的自動(dòng)跟蹤控制，水箱內的水加熱之后經(jīng)離心風(fēng)機吹入室內進(jìn)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(yáng)角度追蹤模式，晴天時(shí)系統采用光電檢測追蹤模式，而陰天時(shí)系統進(jìn)入太陽(yáng)角度追蹤模式。光敏電阻根據天空不同區域光線(xiàn)強弱區別實(shí)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(gè)光控比較器，通過(guò)檢測太陽(yáng)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(jīng)A/D轉換后送給單片機處理;太陽(yáng)角度追蹤模式下主要是計算實(shí)時(shí)的太陽(yáng)高度角和方位角，并將太陽(yáng)高度角和方位角數據用串口發(fā)送給單片機進(jìn)行處理。兩種追蹤方式相互補充，使系統更加穩定，使其自動(dòng)在視日運動(dòng)軌道追蹤和光電追蹤方式之間互相切換，能夠使太陽(yáng)灶加濕器始終垂直于太陽(yáng)光線(xiàn)，最大限度的采集太陽(yáng)能。

2.2 雙軸驅趕電機驅動(dòng)模塊

單片機通過(guò)處理A/D信號和計算數據之后，將其轉換為控制信號，通過(guò)齒輪傳動(dòng)驅動(dòng)電機實(shí)現太陽(yáng)灶水平方位的跟蹤，同時(shí)豎直面內的步進(jìn)電機驅動(dòng)齒輪、蝸桿蝸輪實(shí)現太陽(yáng)灶加濕器在垂直方向上下轉動(dòng);通過(guò)步進(jìn)電機聯(lián)合動(dòng)作實(shí)現對太陽(yáng)能兩個(gè)方向的跟蹤實(shí)現初步的太陽(yáng)位置追蹤從而實(shí)現對太陽(yáng)光的自動(dòng)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(yáng)灶在方位角上時(shí)刻處在穩定位置，抗風(fēng)能力強，通過(guò)兩種追蹤模式的配合使用，保持太陽(yáng)灶隨時(shí)正對太陽(yáng)，光線(xiàn)始終集中于太陽(yáng)灶軸線(xiàn)，被加熱水箱始終處于最大加熱效率。

2.3 風(fēng)機裝置

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

3 結束語(yǔ)

隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對生活質(zhì)量和健康的要求愈來(lái)愈高?？諝饧訚衿骶褪沁@樣慢慢地走進(jìn)全球的很多家庭當中，成為干燥地區家庭不可缺少的一種小型家電產(chǎn)品，加大對空氣加濕器的研究與開(kāi)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(zhì)的提高和國民健康水平的提升，而傳統的加濕器存在著(zhù)耗電量大，輻射高以及噪音大等缺點(diǎn)，我們這套自動(dòng)追蹤太陽(yáng)的太陽(yáng)灶加濕器符合綠色環(huán)保無(wú)污染的理念，最大效率地利用太陽(yáng)光加熱水箱進(jìn)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(chǎng)前景。