简易移动式太阳能微型博物馆_论文发表__墨水学术,论文发表,发表

所属栏目：智能科学技术论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:180

副标题#e#
　　简易移动式太阳能微型博物馆
　　熊涛
　　华中科技大学建筑与城市规划学院
　　摘要以改装的太阳能电动四轮车为移动式太阳能微型博物馆的载体，首次将阳光用作自适应性车载节能液晶显示屏的背光光源，作为博物馆的视频展示平台，可以在任何光照情况下获得清晰的视频图像，播放各种多媒体宣传片和视频资料片，车身由动态节能减排宣传图片构成。以绿色能源和贴近人们生活的节能设计作品来展示和宣传国家节能减排的重大举措，具有很大的社会效益和教育意义。
　　关键字太阳能移动微型博物馆太阳光背光液晶屏公共服务社会效益
　　1.概况
　　本作品由太阳能电池组件、充电器、四轮电动车、车载蓄电池、自适应车载液晶显示器和其他车内设备组成。在晴天太阳能电池板对车载蓄电池持续不断的充电，蓄电池稳定地为车载液晶显示器、车载宣传画轴电机和车灯等节能作品供电，阴雨天可以利用太阳天已储存在蓄电池中的能量或通过市电对蓄电池充电来为移动式太阳能微型博物馆供能。博物馆通过多媒体展示最新“节能减排，绿色能源”的科学技术。
　　2创新点：（1）将小型太阳能电动车设计成移动式太阳能博物馆的载体，科学有效地利用了太阳能电动车的特点。使人们能更好的了解太阳能技术和相关应用。至今没有查到移动式太阳能博物馆的相关报道。（2）液晶屏使用自然光做背光光源，解决其在强光直射下看不清楚的问题，使其具有自适应性。该设计未见到相关报道，具有原创性。（3）博物馆在本身节能减排的基础上宣传“绿色能源、节能减排”以此增强全民节能减排的意识，促进全社会节能，将产生巨大的社会效益和市场潜力！
　　3.设计方案
　　3．1系统组成
　　系统分为动力模块、液晶屏模块（实际上属于博物馆展示模块，单独列出只是方便叙述）、博物馆展示模块，由太阳能电池组件、充电器、四轮电动车、车载蓄电池、自适应车载液晶显示器与其他车内设备构成。
　　3．2具体模块设计
　　总体设计：
　　太阳能电池板给蓄电池充电。蓄电池再给小车电机、液晶屏、音频输出设备以及其他设备供电，另外电池板也可经过降压直接驱动电机（配合蓄电池工作）。
　　关于太阳能电池板驱动电机：
　　电池板开路电压20.16V,最大工作电压也高达18V,而驱动小车的电机的额定电压是6V,与其配对的蓄电池的充电电压也不能超过7V.所以为了达到电压匹配，本模块采用降压的方式。为了尽可能少的损失能量并把将电压稳定降到要求电压（给液晶屏供电需要12V，给蓄电池供电、直接驱动电机需要6－7V。）
　　降压电路的选择：
　　方案一：
　　利用线性电路，让二极管分一部分电压，再结合7806、7809稳压片实现要求电压的稳定输出
　　实验结果表明，该方案有两个很严重的缺点：一是降压电路本身消耗了不少电能；二是当电池板输出电压有较大的波动时，电路没有设计反馈这一部分来实现更好的稳压。
　　 方案二：
　　采用降压芯片，并配合使用反馈电路和滤波电路。由于考虑到芯片需要长时间处于工作状态的发热问题，采用加散热片的方法之外，在输入端再并联了一个同样的降压芯片。
　　实验结果表明，该方案能达到较好的降压效果。
　　最终确定采用方案二，由于方案二主要工作部分是芯片，功耗也很小，另外，改后的电路所输出的电压也是连续可调的有Vout＝1.23（1＋R2/R1）V。这样，就能实现给蓄电池充电，驱动电机等目的。
　　电路图
　　确定方案二后关于降压芯片的选择：
　　• SC4524B：输入电压范围：2V—16V，输出：5V@2A；
　　• LM2930：固定电压输入5V和8V，输出最大电流150mA；
　　• LM2576：输入电压：3.3V，5.0V，12V，15V以及4-40V可变电压，1.23-37V可变电压输出，输出电流可达3A。
　　结果： 由于电池板输出正常输出#p#副标题#e#电压接近20V，且有波动，工作电流接近2A，单这些指标考虑，前两芯片显然不符合要求，所以最终选择LM2576序列里的可变电压输入且输出电压可调的LM2576-ADJ。并且该芯片正常效率大于80%，输出电压可以通过改变电位器R2的阻值调节是最适合的降压芯片。
　　关于LM2576-ADJ的输出电压可调节机制说明：
　　输出电压通过改变电位器R2的阻值调节：
　　Vout=Vref（1+R2/R1）
　　其中参考电压Vref=1.23V，R1选择为1k，于是：
　　R2=R1（Vout/Vref-1）=1k(Vout/1.23-1)
　　这样，就可以选择R2输出需要的电压值。
　　性能参数：使用不同的充电方式为6v车载蓄电池充电的比较：
　　表一：使用不同的充电方式为6v车载蓄电池充电的参数表
　　开路出口电压
　　（v） 充电出口电压
　　（v） 充电时蓄电池电压
　　（v）
　　充电适配器 12.9 7．62,充电时：8.18 6.70
　　标准电源与降压电路 12.5 7.92 6.80
　　太阳能电池板与降压电路 18.26 7.73 6.90
　　以上参数说明降压后能满足蓄电池需求。
　　 太阳能电池板参数：
　　额定：①太阳能电池板功率：50W②最大工作电压：18V③最大工作电流：2.777A
　　实际：①开路电压：19.2v②短路电流：2.55A
　　3.2.1液晶屏模块: 
　　液晶屏模块是博物馆展览的硬件基础。
　　因为在阳光直射下人眼看不清液晶屏。故需要对液晶屏进行改进
　　3.2.2改进后效果：
　　太阳能背光实际效果:
　　通过加上2厘米宽、与液晶屏等长的透镜后，在一般的光强下，即能达到原来两冷阴极管的背光效果，如果要求更清晰的背光效果，可以吧聚光透镜加宽为5厘米或者更大。
　　3.2.3技术参数：
　　 液晶显示器部分主要参数：①电压：12V，②电流：0.20A（改装后），③尺寸：15.4英寸，④供电电池：12V9安时
　　 液晶屏改进前后能耗对比：
　　表二：液晶屏改进前后能耗对比参数表
　　 扫描电路功率(w) 电源逆变器功率(w) 整流变压电路(w) 总功率 电压 电流
　　改装前
　　8.4 8．2 8 24.6 224（交流） 0.11（交流）
　　改装后 8.4 / / 8.4 12（直流） 0.70(直流)
　　节能效率 （24.6-8.4）/24.6=65.8%
　　从以上的实测数据来看，经过改进后的液晶显示器节能六成以上，确实具有节能效果。
　　4.作品可扩展模块
　　4.1智能控制模块
　　控制部分拥有两种模式可供选择：人工挡和智能挡。
　　人工挡：小车由车上人员自由控制。
　　智能挡：小车将实现自动导航，壁障。
　　关于自动导航，壁障的实现：
　　可以将车的动力系统改为两主动轮各用一个驱动电机，这样就容易用单片机实现自动控制。以超声波判断前方是否有物体及检测与物体的距离以实现壁障功能。
　　4.2公共服务模块
　　公共服务包括：供水、冷饮（车内装上车载太阳能冰箱），提供报刊，服务大众。
　　提供智能的城市题图查询系统，供外地游客查询，树立好的城市形象。
　　提供移动电影放送室，大众科普教育
　　用于旅游观光业等等。
　　 为该作品加上公共服务模块后就能使其发挥公共服务作用，取得更大的社会效益。于此同时人们在使用公共服务时就会关注到“节能减排”讯息，进一步增强了该作品的宣传功效。
　　5.作品应用前景
　　该作品以太阳能作为移动式太阳能博物馆的绿色能源，太阳能的利用率与博物馆的速度需求相匹配，减少了碳能源的消耗和污染。太阳能移动博物馆在自我节能的基底上可以向人们移动宣传更多有关节能减排的科学技术和生活常识，提高人们的素质，提高全民节能意识。
　　另外，本作品具有很强的可扩展性，例如经过适当改进后可以作为移动式导航仪；残疾#p#副标题#e#人的代步车；移动式电影放送室，实现文化下乡；移动报刊亭；还可以用于企业宣传和展示各种公益宣传资料。另外，强光下能看清的自适应性液晶屏还可用于公交车上宣传和户外广告等。
　　总之，本作品具有广阔的市场应用前景。
　　参考文献
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　　[2]高鸿锦、董友梅.液晶与平板显示器技术[J],2007年06月
　　[3]张振文.液晶显示器与液晶电视机原理及维修[J],2008年06月
　　[4]李君.国际展示Ⅱ——展览会工程设计[J]设计,2006年01月