基于控制冬夏季温度变化的新型太阳能保鲜箱

方欢 戚磊等

摘 要：文章主要介绍了基于控制冬夏季温度变化的新型太阳能保鲜箱的设计，利用AT89S52单片机芯片与温度传感器模块、路继电器模块带光耦隔离、TTL RS232模块、可调降压稳压模块、半导体制冷片、半导体散热套件及太阳能电池板与蓄电池等相结合，可以实现该箱自动对其内部温度的调整与稳定，其性能稳定、经济实用且科学环保的特点必将被广阔的市场所接受。

关键词：AT89S52单片机；半导体制冷；太阳能；温度传感器外模块

1 概述

当前科技化、自动化和生态化是全世界未来发展的趋势，由市场调查的统计数据说明，随着人们生活节奏的加快，越来越多的人会选择快递（外卖）这种方式，而传统的运送快递（外卖）选择的保温箱在运送途中可能导致重要物品或食品的变质或损坏，并不具备中长时间恒温保存的功能。当今，随着常规能源等消耗量的大规模增加，日益恶化的生态环境迫使人们积极寻找一条新的可持续发展的能源之路。由于太阳能电池技术的发展和成熟，太阳能电池作为可再生能源是目前应用最为广泛的发电装置。市场保温箱品种性能单一，不具备创新性和环保性。针对以上问题我们设计了基于控制冬夏季温度变化的新型太阳能保鲜箱。

2 系统组成

系统以AT89S52单片机为核心控制模块，分别与温度传感器、半导体制冷片、半导体散热套件来实现自动保持箱内温度的功能；利用太阳能电池板，光伏充电控制器和蓄电池装置对其进行供电，环保无污染；利用路继电器模块带光耦隔离、TTL RS232模块、可调降压稳压模块控制并稳定元件的输出及耗损，通过电流的持续输出达到一个稳定的控温状态。

3 功能及原理介绍

3.1 通过半导体制冷片控温并稳定的原理

该种保鲜箱的低温环境试验与一般的恒温空调不同，它要求对制冷量和加热量进行比较频繁的调节，因此，其控制要求较高。它是一种产生负热阻的制冷技术，其特点是无运动部件，可靠性也比较高。半导体材料制冷片的工作原理是：当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，当电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端； 当电流由P 型元件流向N 型元件的接头释放热量，成为热端。吸热和放热的大小通过电流的大小以及半导体材料N、P极的元件对数来决定。当制冷片内部由上百对电偶联成一热电堆同时工作时，就能达到我们所需要的制冷或制热效果。[1]

3.2 太阳能电池板连接蓄电池对系统进行供电

采用12V太阳能电池和12V蓄电池连接，用一个光伏充电控制器，控制太阳能电池的输出电压，可以保护电池不被过充， 同时，也确保晚上太阳能电池不发电时，防止蓄电池的电倒流。连接方式如下：太阳能电池——光伏控制器——蓄电池——直流负载。在太阳能给蓄电池充电的同时，蓄电池向外供电完全可行，在这样的情况下，负载使用的电力会优先直接使用太阳能电池的电，剩余的充到电池里；相反，若此太阳能电池的电量不够，会同时从蓄电池内取电。[2]

3.3 AT89S52单片机控制的温度传感器对温度系统的调节

基于AT89S52单片机的数字温度计设计，即对温度进行实时测量，使用单线数字温度传感器DS18B20把温度信号直接转换成数字信号输入单片机。测量温度的关键是温度传感器，采用智能温度传感器以实现温度数字化，既能以数字形式直接输出被测温度值，具有测量误差小分辨力高，抗干扰能力强，能够远程传输数据，带串行总线接口等优点。

4 新型太阳能保鲜箱推广应用实践策略

当然要想充分发挥新型太阳能保鲜箱的效能，展现其环保性、稳定性和经济性的特点，还需要注重新型太阳能保鲜箱的推广应用工作的开展。具体来讲，需要积极做好以下几个方面的工作：

4.1 鼓励太阳能保鲜箱的创新设计

无论是AT89S52单片机芯片与温度传感器模块，还是路继电器模块带光耦隔离和TTL RS232模块，或者是可调降压稳压模块和半导体制冷片，乃至是半导体散热套件及太阳能电池板，都是当前高新技术发展的代表。也就是说在开展新型太阳能保鲜箱设计的时候，要树立创新意识，结合当前市场客户的需求，研发出适销对路的产品。当然鼓励太阳能保鲜箱的创新设计需要对应的激励机制：其一，高度重视关于太阳能保鲜箱相关理论的研究，鼓励学者和专家紧跟当前国际保鲜技术理论潮流，深入研究，形成健全的太阳能保鲜箱设计理论体系；其二，高度重视自主知识产权的保护工作，为太阳能保鲜创新设计工作者创造良好的政策环境，以实现自身创新能力的提升。

4.2 健全新型太阳能保鲜箱推广体系

此款新型太阳能保鲜箱有着经济效益好，运行稳定，环保低碳的特点，这与当前建设资源节约型和环境友好型社会来讲，是很值得在市场上进行推广的产品。为此，建立健全新型太阳能保鲜箱推广体系，显得尤为必要。为此，其主要需要做好以下几个方面的工作：其一，培养专业化的太阳能保鲜箱推广团队，要求各个成员全面了解新型太阳能保鲜箱的优势，明确其消费群体的特点，以便高效的去开展营销活动；其二，国家应该针对于这种环保型的太阳能保鲜箱制定对应的补贴政策，刺激新型太阳能保鲜箱的消费需求，使得其更加快的融入到市场中去。

5 结束语

目前，随着社会节奏的加快，快递或物品的运输业也十分发达，从而贵重或不易保存的物品的储存运输方法就显得尤为重要。而传统的运输保存方式，一是因保存不周可能会导致产品质量发生变化，二是可能因过高的运输保存成本导致人们难以承受，针对这种情况设计的基于控制冬夏季温度变化的新型太阳能保鲜箱通过成本较低的AT89S52单片机控制的半导体制冷系统及常用的温度传感器外模块即可达到上述几点要求。并且此套设计系统以太阳能电池板和蓄电池装置供电，替代常规能源，绿色环保无污染，符合可持续发展要求。其经济实用，简易创新，绿色环保的设计定会被人们接受，可以广泛推广，从而创造良好的市场前景。

参考文献

[1]郑弘.一种基于半导体制冷技术的冷暖控制器主机设计[J].机电工程技术，2009，7.

[2]梁斯麒.半导体制冷技术在小型恒温箱的应用研究[D].华南理工大学，2011.

[3]洪刚.蓄电池太阳能充电系统研究[D].重庆大学，2008.