摘 要：戶外智能環(huán)保微廚房主要是利用太陽(yáng)能來(lái)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(huì)對(duì)環(huán)境造成一定程度的污染。本設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)的戶外燒烤的基礎(chǔ)上進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，利用太陽(yáng)灶聚光集熱原理實(shí)現(xiàn)食物燒烤和烹煮、利用光伏發(fā)電原理實(shí)現(xiàn)蓄電池充電、整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)等。

關(guān)鍵詞：智能；微廚房；太陽(yáng)能；光伏發(fā)電

文章所設(shè)計(jì)的戶外智能環(huán)保微廚房就是利用太陽(yáng)灶聚焦的原理，在原始的手動(dòng)調(diào)節(jié)情況下，更主要是利用電機(jī)能自動(dòng)控制太陽(yáng)灶跟隨太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)灶自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)，使其能夠聚焦最強(qiáng)的能量、最高的熱量。而且該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、環(huán)保、可拆卸、使用方便、造價(jià)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(rèn)為是神圣的地方。現(xiàn)在印度又以擁有世界上最大的太陽(yáng)能廚房而驕傲。它是印度庫(kù)馬利斯世界心靈大學(xué)和德國(guó)太陽(yáng)能橋公司投資500萬(wàn)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(gè)特別示范項(xiàng)目的一部分。

傳統(tǒng)煤炭燒烤產(chǎn)生的油煙和化學(xué)排放以及焦糊物質(zhì)，易給人體健康帶來(lái)危害。該智能環(huán)保微廚房主要是利用太陽(yáng)能來(lái)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(huì)對(duì)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(yáng)能燒水、太陽(yáng)能煮粥、太陽(yáng)能烹蒸等多項(xiàng)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(yáng)灶、步進(jìn)電機(jī)、采集追光控制部分、太陽(yáng)電池組件。系統(tǒng)可以自動(dòng)根據(jù)太陽(yáng)光的位置來(lái)調(diào)節(jié)太陽(yáng)板的方向，并且通過太陽(yáng)能光伏電池也可以將太陽(yáng)能存為電能，即使沒有太陽(yáng)光時(shí)也可以使用。除了自動(dòng)模式外，根據(jù)個(gè)人喜好，還可以切換成手動(dòng)模式。

2.1 太陽(yáng)灶

太陽(yáng)灶由6個(gè)聚焦反光板加上支架構(gòu)成，每個(gè)聚焦反光板采用拋物面的聚焦方式，當(dāng)太陽(yáng)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(diǎn)，這一點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)密度的熱能，將支架的頂端正好對(duì)準(zhǔn)這一點(diǎn)，就可以利用該點(diǎn)的熱能來(lái)進(jìn)行加熱烹飪。其太陽(yáng)灶設(shè)計(jì)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(diǎn)，近年來(lái)，商品化生產(chǎn)的太陽(yáng)灶均采用這種反光材料，壽命一般可達(dá)2-3年，個(gè)別使用保養(yǎng)好的能達(dá)到4年左右。

2.2 步進(jìn)電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)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(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。在本設(shè)計(jì)中，是利用步進(jìn)電機(jī)來(lái)帶動(dòng)支架的上下、左右移動(dòng)從而改變太陽(yáng)灶的角度，步進(jìn)電機(jī)通過上下、左右采集部分分別采集太陽(yáng)光的位置，從而來(lái)啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)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(jī)STC15F2K61S2芯片為主要控制單元，也是整個(gè)控制部分的核心部分，步進(jìn)電機(jī)是通過單片機(jī)來(lái)進(jìn)行控制?？刂撇糠值碾娐吩O(shè)計(jì)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(cè)試及運(yùn)行。控制部分實(shí)物圖如圖3所示。

之后對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制和太陽(yáng)灶的自動(dòng)對(duì)光功能進(jìn)行調(diào)試并得出實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，得出有價(jià)值的結(jié)論。將太陽(yáng)輻射能通過反光板和烤煲管聚光、傳熱、儲(chǔ)熱等，從而獲取熱量，實(shí)現(xiàn)食物燒烤、烹煮等功能。利用太陽(yáng)電池組件，將太陽(yáng)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(jī)、MP3等隨身攜帶電子品以及蓄電池補(bǔ)充電源。

4 實(shí)物測(cè)試

該系統(tǒng)太陽(yáng)太陽(yáng)直射所產(chǎn)生的熱量密度量可以通過儀表進(jìn)行測(cè)量，也可以通過直射輻射計(jì)來(lái)測(cè)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(yáng)光束保持垂直。至于溫度測(cè)量可用溫度計(jì)來(lái)快捷測(cè)量，溫度計(jì)應(yīng)放置在裝有水的鍋正中間，浸入水深距水底1/3處。實(shí)物圖如圖4所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

該智能微廚房有很大的升級(jí)空間，可以根據(jù)不同需求，設(shè)立自動(dòng)模式和手動(dòng)模式，在自動(dòng)模式下，能智能感應(yīng)有無(wú)操作任務(wù)，實(shí)時(shí)顯示食物或水的溫度，智能進(jìn)行燒烤或烹調(diào)操作。也可以方便地使用手動(dòng)模式，人為控制相關(guān)參數(shù)的設(shè)定。該設(shè)計(jì)還可以加入讀音控制模塊，對(duì)相關(guān)燒烤或烹煮操作進(jìn)行語(yǔ)音控制。這種設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)智能化的同時(shí)又充分體現(xiàn)了創(chuàng)新性，尤其是用太陽(yáng)能供電方面，這個(gè)方面充分體現(xiàn)了現(xiàn)代人生活的環(huán)保理念，該設(shè)計(jì)具有很高的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。

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