CN203506397U - 智能风光互补供电的户外饮水机 - Google Patents

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祝龙记
张旭立
邵沁源
武斌
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Abstract

本实用新型公开了一种智能风光互补供电的户外饮水机电路，涉及加热技术领域。该电路主要由太阳能电池板、风力发电机、蓄电池、加热设备、智能控制器组成。智能控制器通过***电路与太阳能电池板、风力发电机相连接、蓄电池、加热设备相连接。加热设备采用加热器并联；智能控制器包括蓄电池充放电控制回路和驱动电路；蓄电池充电控制电路包括与太阳能电池板连接的防反充二极管、与风力发电机相连接的稳压电路、卸荷电路以及与检测电路、保护电路、控制电路相连的控制器；驱动电路包括太阳能电池板、风力发电机给蓄电池充电的开关控制和蓄电池放电控制电路中的MOSFET开关。优点：提高加热速度，降低功率消耗，提高加热效率，实现节能、环保、安全、高效的热水供应。

Description

智能风光互补供电的户外饮水机
技术领域
本实用新型涉及加热技术领域，具体是一种智能风光互补供电的户外饮水机。
背景技术
近些年，随着全球性的能源短缺和环境污染问题的出现，人们迫切希望将节能环保的新技术应用在生活中。太阳能和风能作为一种无公害、储量无穷的自然能量，引起了人们的关注。同时，随着旅游业的发展以及人们活动范围的不断增大,人们对瓶装矿泉水的需求不断增多，然而这些塑料瓶带来的污染时巨大了，所以户外饮水机备受人们的关注。
发明内容
为克服上述现有技术的缺点，本实用新型提出了一种智能风光互补供电的户外饮水机电路，将风光互补技术和户外饮水机技术结合起来，提高加热速度，降低了功率消耗，实现节能、环保。安全、高效的冷热水供应。
本实用新型可以采用刷卡式自动供水，目前很多城市的公交卡实现了多功能化，可以将本实用新型装在公交站旁，太阳能电池板可以装在公交站的顶上。实现了环保、便民、快捷的供水。
本实用新型的软件设计，在主程序的开始，首先初始化单片机控制PWM模块、AD采样模块以及定时器等。然后，检测风机空载输出电压，当电压超过卸荷限定值时，根据风机整流输出电压的值来调节卸荷电路开关管驱动信号PWM占空比，开启卸荷电路。由于蓄电池的荷电状态是一个缓慢变化的过程，不会突变，因此可以隔一段时间检测一次蓄电池状态。当需要检测蓄电池状态时，进行AD采样检测，根据蓄电池状态来选择进入过充过放保护模式、限流充电模式、恒压压充电模式或是浮充模式。
本实用新型的硬件设计，控制芯片采用ATMEL公司的ATmega48单片机，其要完成的任务为产生开关器件MOSFET所需的PWM驱动信号，对三个开关管进行控制，三个开关管为俩路蓄电池充电控制开关，负载开关；对***中的模拟量进行实时采样，其中包括蓄电池电压，电流传感器的输出电压，太阳能电池输出电压及风机侧的整流输出电压；根据采样值计算并判断***所处的模式并相应的调节PWM的占空比；根据采样值判断蓄电池的状态，由此选择相应的充电控制策略；发出报警和保护信号，充放电状态指示；控制路灯继电器的闭合和关断。
本实用新型检测电路，本实用新型控制器中有三路采样信号，分别是光伏电池输出电压、风机输出电压和蓄电池端电压，这三路信号均为变化的直流模拟信号。控制器的设计要求采样信号能如实地反映检测量。设计中利用精度为0.1%的精密电阻组成简单的分压电阻网络来实现，并在分压电阻网络的输出端并联漏电流很小的精密电容和电感进行滤波，以减小电流泄漏对测量精度的影响。将三路电压信号输入ATmega48的A／D口进行AD转换。
本实用新型电源电路，本实用新型控制器中电源模块(+5V)由蓄电池供电，而蓄电池的输出电压较高且随蓄电池的充、放电变化。本文采用L78L05CZ来设计+5V电源模块，它的工作参数如下：输入电压范围：7V-20V，输出电压为+5V，内有热保护和限流电路。
本实用新型驱动电路，本实用新型控制器的设计中有多处用到MOSFET作为开关使用，由PWM信号控制，只要保证其工作时的栅源电压，MOSFET具有较好的开关特性。它们分别用作太阳能电池板、风力发电机或市电给蓄电池充电控制开关，蓄电池放电控制电路中的MOSFET开关等。
本实用新型蓄电池充/放电保护电路，设计了防反充电和过充电电路。在光伏电池回路中串联一个肖特基二极管，防止反充电；在输入回路中串联或者并联一个泄放晶体管，防止过充电。
本实用新型采用大容量聚合物锂离子电池作为充电电池，染料敏化太阳能电池，通过控制器连接到聚合物锂离子电池上，在控制器的作用下，实现太阳能对蓄电池的充电，蓄电池冲过控制器与加热器负载相连，在控制器的作用下，实现智能的加热功能。
本实用新型公开了一种智能风光互补供电的户外饮水机电路，涉及加热技术领域。该电路主要由太阳能电池板、风力发电机、蓄电池、加热设备、智能控制器组成。智能控制器通过***电路与太阳能电池板、风力发电机相连接、蓄电池、加热设备相连接。加热设备采用加热器并联；智能控制器包括蓄电池充放电控制回路和驱动电路；蓄电池充电控制电路包括与太阳能电池板连接的防反充二极管、与风力发电机相连接的稳压电路、检测电路、保护电路与充电控制开关通断的控制器；驱动电路包括太阳能电池板、风力发电机给蓄电池充电的开关控制和蓄电池放电控制电路中的MOSFET开关。
本实用新型的有益效果是：将风光互补技术和户外饮水机技术结合起来，提高加热速度，降低了功率消耗，实现节能、环保。安全、高效的冷热水供应。
附图说明
图1是本实用新型原理框图；
图2是本实用新型控制器电路图；
具体实施方式
以下根据附图对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种智能风光互补供电的户外饮水机电路，包括分别与太阳能电池板1、风力发电机2连接的智能控制器3，与智能控制器3连接的蓄电池7，蓄电池连接加热器负载开关8；所述的加热设备采用串联的加热器9；所述的智能控制器包括蓄电池充放电控制和驱动电路6；所述的蓄电池充电控制电路包括与太阳能电池板连接的防反充二极管和直流斩波电路5、与风力发电机相连接的稳压电路4、卸荷电路10以及与检测电路、保护电路、控制电路相连的控制器3；驱动电路包括太阳能电池板、风力发电机给蓄电池充电的开关控制和蓄电池放电控制电路中的MOSFET开关8。
如图2所示，本实用新型的智能控制电路，包括太阳能电池板1、风力发电机2、智能切换开关3、同步切换开关4、控制器5、开关6和加热线圈7。ATMega48控制器5通过控制智能切换开关3和同步切换开关4来切换充电回路，同时可以通过检测光照、水温和储水量来控制开关K1（6）的通断。夜晚光照强度不够时，开关K1（6）断开，饮水机不工作，风机2会自动的给蓄电池充电。白天时，在储水量充足且水温没达到要求的95℃时，开关K1（6）闭合，饮水机工作，同时太阳能电池与风机同时给蓄电池充电。当水量不足或水温已达到要求，则开关K1（6）断开，饮水机不工作。

Claims (1)

1.一种智能风光互补供电的户外饮水机，其特征在于：该电路主要由太阳能电池板、风力发电机、蓄电池、加热设备、智能控制器组成；智能控制器通过***电路与太阳能电池板、风力发电机相连接、蓄电池、加热设备相连接；加热设备采用加热器并联；智能控制器包括蓄电池充放电控制回路和驱动电路；蓄电池充电控制电路包括与太阳能电池板连接的防反充二极管、与风力发电机相连接的稳压电路、卸荷电路以及与检测电路、保护电路、控制电路相连的控制器；驱动电路包括太阳能电池板、风力发电机给蓄电池充电的开关控制和蓄电池放电控制电路中的MOSFET开关。 
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105305607A (zh) * 2015-12-05 2016-02-03 王长明 一种家庭用电电力采集***
CN110295771A (zh) * 2018-03-23 2019-10-01 上海展冀膜结构有限公司 一种用于体育场馆看台的安装工艺

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