摘 要:戶外智能環(huán)保微廚房主要是利用太陽能來提供電源,突破了傳統(tǒng)有線或木炭式戶外廚房的局限性,而且木炭式燒煮會對環(huán)境造成一定程度的污染。本設(shè)計在傳統(tǒng)的戶外燒烤的基礎(chǔ)上進行了重新設(shè)計,利用太陽灶聚光集熱原理實現(xiàn)食物燒烤和烹煮、利用光伏發(fā)電原理實現(xiàn)蓄電池充電、整機運轉(zhuǎn)等。
關(guān)鍵詞:智能;微廚房;太陽能;光伏發(fā)電
文章所設(shè)計的戶外智能環(huán)保微廚房就是利用太陽灶聚焦的原理,在原始的手動調(diào)節(jié)情況下,更主要是利用電機能自動控制太陽灶跟隨太陽轉(zhuǎn)動,即實現(xiàn)了太陽灶自動跟蹤太陽,使其能夠聚焦最強的能量、最高的熱量。而且該裝置結(jié)構(gòu)簡單、環(huán)保、可拆卸、使用方便、造價較低。
1 研究現(xiàn)狀
印度以美食聞名于世,在所有印度家庭中,廚房被認為是神圣的地方?,F(xiàn)在印度又以擁有世界上最大的太陽能廚房而驕傲。它是印度庫馬利斯世界心靈大學和德國太陽能橋公司投資500萬美元的“杰作”,屬于印度政府新能源和可再生能源部(MNRE)的一個特別示范項目的一部分。
傳統(tǒng)煤炭燒烤產(chǎn)生的油煙和化學排放以及焦糊物質(zhì),易給人體健康帶來危害。該智能環(huán)保微廚房主要是利用太陽能來提供電源,突破了傳統(tǒng)有線或木炭式戶外廚房的局限性,而且木炭式燒煮會對環(huán)境造成一定程度的污染。該除了滿足傳統(tǒng)的燒烤食物的功能以外,新增太陽能燒水、太陽能煮粥、太陽能烹蒸等多項功能。
2 組成部分及工作原理
本戶外智能環(huán)保微廚房系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要有太陽灶、步進電機、采集追光控制部分、太陽電池組件。系統(tǒng)可以自動根據(jù)太陽光的位置來調(diào)節(jié)太陽板的方向,并且通過太陽能光伏電池也可以將太陽能存為電能,即使沒有太陽光時也可以使用。除了自動模式外,根據(jù)個人喜好,還可以切換成手動模式。
2.1 太陽灶
太陽灶由6個聚焦反光板加上支架構(gòu)成,每個聚焦反光板采用拋物面的聚焦方式,當太陽光平行地照射到拋物面反光板上經(jīng)反光面反射后聚焦到一點,這一點就會產(chǎn)生很強密度的熱能,將支架的頂端正好對準這一點,就可以利用該點的熱能來進行加熱烹飪。其太陽灶設(shè)計圖如圖1所示,反光聚焦原理圖如圖2所示。
拋物面刮板選擇真空鍍鋁薄膜,具有反射率高、使用更換方便等優(yōu)點,近年來,商品化生產(chǎn)的太陽灶均采用這種反光材料,壽命一般可達2-3年,個別使用保養(yǎng)好的能達到4年左右。
2.2 步進電機
步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下,電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù),而不受負載變化的影響,即給電機加一個脈沖信號,電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。在本設(shè)計中,是利用步進電機來帶動支架的上下、左右移動從而改變太陽灶的角度,步進電機通過上下、左右采集部分分別采集太陽光的位置,從而來啟動步進電機執(zhí)行相應(yīng)方向上的旋轉(zhuǎn)。
3 控制部分
該智能微廚房的控制部分主要以單片機STC15F2K61S2芯片為主要控制單元,也是整個控制部分的核心部分,步進電機是通過單片機來進行控制??刂撇糠值碾娐吩O(shè)計主要是經(jīng)過繪制電路原理圖、元器件的選擇、繪制PCB圖、電路板的焊接測試及運行。控制部分實物圖如圖3所示。
之后對步進電機的控制和太陽灶的自動對光功能進行調(diào)試并得出實驗測試數(shù)據(jù),得出有價值的結(jié)論。將太陽輻射能通過反光板和烤煲管聚光、傳熱、儲熱等,從而獲取熱量,實現(xiàn)食物燒烤、烹煮等功能。利用太陽電池組件,將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,為光敏跟蹤器提供電能,配備USB充電接口等多種功能設(shè)備,還可為音響、手機、MP3等隨身攜帶電子品以及蓄電池補充電源。
4 實物測試
該系統(tǒng)太陽太陽直射所產(chǎn)生的熱量密度量可以通過儀表進行測量,也可以通過直射輻射計來測量直射輻射量,通過控制部分每10分鐘內(nèi)至少跟蹤一次,使反光板的光照面與太陽光束保持垂直。至于溫度測量可用溫度計來快捷測量,溫度計應(yīng)放置在裝有水的鍋正中間,浸入水深距水底1/3處。實物圖如圖4所示。
5 結(jié)束語
該智能微廚房有很大的升級空間,可以根據(jù)不同需求,設(shè)立自動模式和手動模式,在自動模式下,能智能感應(yīng)有無操作任務(wù),實時顯示食物或水的溫度,智能進行燒烤或烹調(diào)操作。也可以方便地使用手動模式,人為控制相關(guān)參數(shù)的設(shè)定。該設(shè)計還可以加入讀音控制模塊,對相關(guān)燒烤或烹煮操作進行語音控制。這種設(shè)計在實現(xiàn)智能化的同時又充分體現(xiàn)了創(chuàng)新性,尤其是用太陽能供電方面,這個方面充分體現(xiàn)了現(xiàn)代人生活的環(huán)保理念,該設(shè)計具有很高的市場應(yīng)用價值。
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