【摘 要】隨著科技的發(fā)展與環(huán)保意識的提升，節(jié)約型能源逐步進入人們視野。太陽能電池板也隨之普及，在使用一段時間之后，表面的微小顆粒的積累，嚴重影響到太陽能電池板的光電轉換效率。本系統(tǒng)采用STC15F2K60S2為主控芯片，采用超級電容為電源輸出系統(tǒng)，通過單片機的控制，對太陽能電池板進行清潔，與傳統(tǒng)的人工清潔相比，極大地提高了工作效率。

【關鍵詞】超級電容 單片機 太陽能電池 清潔裝置

在眾多節(jié)約型能源中，太陽能是離人們最近的一種環(huán)保能源，利用太陽能最直接的方式是使用太陽能電池板，太陽能電池板在使用一段時間以后，表面的灰塵等顆粒物覆蓋導致光電轉換效率逐漸低下，本系統(tǒng)因此孕育而生，本系統(tǒng)投入實際生活中，將節(jié)約更多的人力，物力，財力，因此，更加切合了本系統(tǒng)設計的最初的環(huán)保理念。

一、系統(tǒng)原理

本系統(tǒng)采用STC15F2K60S2為主控芯片，使用其內(nèi)部的定時器，以用戶自定義時間來定時驅動電機達到清潔太陽能電池板的目的，使用超級電容為電源載體，以其采用涓流式充電和電容量大的優(yōu)點，在太陽能電池板在早晨和傍晚光線及弱的狀態(tài)下給電容進行充電，達到電能合理化利用的目的，更加切合了環(huán)保理念，在惡劣天氣下，采用按鍵觸發(fā)清潔，使其一鍵清潔電池板，使系統(tǒng)在各種條件下能正常使用，更加人性化。

二、硬件結構

（一）主控芯片。主控芯片為STC15F2K60S2，相比普通的51單片機，增加了8路10位AD，兩路PWM輸出，處理速度加快至8倍以上，內(nèi)部集成復位電路和高精度時鐘，片內(nèi)外資源更加豐富。

（二）超級電容。電容由儲能方式分為三類，分別為靜態(tài)電容，電解電容電化學電容。電化學電容則被稱為超級電容，以固態(tài)電極與電解液分離電荷儲能，高密度，當今熱點研究方向。超級電容由多個電容串并關系，達到電壓要求和容量要求，工作效率達到90%～96%，是一種新型的電能儲能方式，采用涓流式充電方式，將在未來各領域發(fā)揮重要作用。

（四）電機模塊與繼電器模塊。本系統(tǒng)采用四相5V步進電機作模型演示、采用ULN2003作為電機驅動，電機擺幅為180°，電源由供電系統(tǒng)提供，繼電器采用LY2NJ最大承受電壓為 AC250V，最大電流10A，繼電器模塊主要作用于超級電容的充電，當電壓小于6V時，繼電器擺脫時限，在任何時候導通，當超級電容電壓大于6V時，繼電器只在早晨傍晚光電轉換效率低的時間段才導通，依托超級電容采用涓流式充電的優(yōu)點進行充電，不影響電池板內(nèi)正常儲能的蓄電池，使系統(tǒng)更加合理地利用電能資源。

三、軟件部分

序首先進行初始化，由片內(nèi)AD檢測超級電容的電壓，保證其能穩(wěn)定提供系統(tǒng)所需的電量，定時采用片內(nèi)定時，定時時間到之后啟動清潔裝置，步進電機沿著程序設定好的角度進行旋轉，達到清潔太陽能電池板表面微小顆粒提高光電轉換效率的目的，還設定一外部中斷進行任意時刻啟動清潔裝置。

四、結束語

本文設計中，不僅解決了太陽能電池板表面顆粒影響光電轉換效率的問題，還考慮到了早晚光線較低，采用超級電容使其能源最大化的問題。本系統(tǒng)發(fā)展空間極大，對將來的市場需求也大，完全有可能集成化生產(chǎn)，使之提高工作效率，減輕電網(wǎng)的壓力，更加節(jié)能環(huán)保。

參考文獻：

[1]Johm M. Miller ，超級電容器的應用，機械工業(yè)出版社，2014.

[2]B.E.康維，電化學超級電容器，化學工業(yè)出版社，2005.

[3]胡輝，單片機原理與應用，中國水利水電出版社，2007.

作者簡介：

史勝軍（1987.1-）男，河北唐山人，河北理工大學智能儀器廠，技術員。

李鵬飛（1988.5-）男，河北承德人，河北理工大學智能儀器廠，技術員。