双轴驱赶式太阳灶加湿器

摘要：主要介绍了双轴驱赶式自动追踪太阳光的太阳灶加湿器的设计，采用光电转换原理制成。本系统以单片机为核心，构建了由光电二极管检测和比较，方位角和高度角双轴机械跟踪定位系统组成的自动控制装置，设计出一套自动跟踪太阳装置的太阳灶加湿器，其生态环保无污染的工作过程符合可持续发展要求，必将被广阔的市场所接受。

近来，环境的恶化以及雾霾天气的不断加剧危害着人们的身体健康。我国北方冬季干燥，加上暖气或空调的开通，空气中的湿度会变得更低。不仅人身体会受到一定的影响，干燥的空气还会给家具等有着影响，甚至造成很多危害。

加湿器能使空气中的湿度增加，人身体感觉舒适，在酷热的夏季和异常枯燥的冬季，减少皮肤水份过度流失，并且可以有效避免因空气干燥引起的呼吸系统疾病;在干燥的环境中，家具、书籍等会加速老化、变形甚至干裂，保存以上的物品需要室内湿度保持在45%～65%RH之间;加湿器可以有效减小静电发生的概率，摆脱静电困扰，再也不用担心被电。

目前市场上的加湿器主要有三大种类，比较流行的加湿器多为超声波喷雾式，但这种加湿器容易产生辐射，接触频繁存在隐患;纯净蒸发型的加湿器看不见雾气，优点是不限制水质、耗电小，缺点是噪声较大;蒸发型加湿器也叫电加热式加湿器，其工作原理是将水在加热体中加热到100℃，产生蒸气，用电机将蒸气送出，电加热式加湿器是技术最简单的加湿方式，并且也伴随着电量的大量消耗。

针对以上问题，我们设计了双轴驱赶式自动跟踪太阳的太阳灶加湿器。

1 系统组成

系统以AT89SC52单片机为核心控制模块，分别与光电检测模块，太阳角度追踪模块，双轴追踪器以及电机驱动模块来实现对太阳光的自动追踪。光敏电阻作为检测模块实现光电信号的检测，经A/D转换后送给单片机处理，通过控制步进电机的运行。太阳角度追踪通过软件计算当时当地太阳高度角和太阳方位角配合机械装置从而实现太阳灶的自动跟踪控制，水箱内的水加热之后经离心风机吹入室内进行加湿。

2 功能及原理介绍

2.1 追踪模块和单片机控制模块

追踪模式包括光电检测追踪模式和太阳角度追踪模式，晴天时系统采用光电检测追踪模式，而阴天时系统进入太阳角度追踪模式。光敏电阻根据天空不同区域光线强弱区别实现光电信号的检测，设计光敏电阻分压电路，使用两只光敏传感器与两只比较器分别构成两个光控比较器，通过检测太阳光照和环境光照，送至比较器输入端的比较电平始终为两者光照之差，从而将采集到的电压信号经A/D转换后送给单片机处理;太阳角度追踪模式下主要是计算实时的太阳高度角和方位角，并将太阳高度角和方位角数据用串口发送给单片机进行处理。两种追踪方式相互补充，使系统更加稳定，使其自动在视日运动轨道追踪和光电追踪方式之间互相切换，能够使太阳灶加湿器始终垂直于太阳光线，最大限度的采集太阳能。

2.2 双轴驱赶电机驱动模块

单片机通过处理A/D信号和计算数据之后，将其转换为控制信号，通过齿轮传动驱动电机实现太阳灶水平方位的跟踪，同时竖直面内的步进电机驱动齿轮、蜗杆蜗轮实现太阳灶加湿器在垂直方向上下转动;通过步进电机联合动作实现对太阳能两个方向的跟踪实现初步的太阳位置追踪从而实现对太阳光的自动跟踪控制。蜗杆与齿轮直接相连接具有自锁功能，即保持太阳灶在方位角上时刻处在稳定位置，抗风能力强，通过两种追踪模式的配合使用，保持太阳灶随时正对太阳，光线始终集中于太阳灶轴线，被加热水箱始终处于最大加热效率。

2.3 风机装置

位于太阳灶中心轴线的水箱被最大效率加热之后，原离心风机通过轴驱动叶轮高速旋转，气流由进口轴向进入高速旋转的叶轮后变成径向流动被加速，然后进入扩压腔，改变流动方向而减速，这种减速作用将高速旋转的气流中具有的动能转化为压能，使风机出口保持稳定压力。

3 结束语

随着经济的发展和人民生活水平的提高，人们对生活质量和健康的要求愈来愈高。空气加湿器就是这样慢慢地走进全球的很多家庭当中，成为干燥地区家庭不可缺少的一种小型家电产品，加大对空气加湿器的研究与开发的力度，将有利于国内空气加湿器行业的发展，有利于国民生活品质的提高和国民健康水平的提升，而传统的加湿器存在着耗电量大，辐射高以及噪音大等缺点，我们这套自动追踪太阳的太阳灶加湿器符合绿色环保无污染的理念，最大效率地利用太阳光加热水箱进行空气的加湿，此套设计可以广泛推广，从而创造良好的市场前景。