一種太陽(yáng)能電池高低溫光伏特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能電池溫度特性測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種太陽(yáng)能電池高低溫光伏特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能電池作為新能源技術(shù)受到世界各地的普遍歡迎，但是對(duì)于大部分太陽(yáng)能電池，隨著溫度的上升，短路電流上升，開(kāi)路電壓減小，轉(zhuǎn)換效率降低。市場(chǎng)上已經(jīng)有一些用于測(cè)量太陽(yáng)能電池的溫度特性的儀器，但是體積龐大，成本高，測(cè)試使用的光源只能是人造光源，然而人造光源無(wú)法完全地模擬太陽(yáng)光，而且現(xiàn)有的儀器只能測(cè)量溫度升高時(shí)太陽(yáng)能電池的光伏特性，不能測(cè)量溫度降低時(shí)太陽(yáng)能電池的光伏特性。對(duì)于測(cè)試所采集到的數(shù)據(jù)，使用者還需要人工的記錄和處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種太陽(yáng)能電池高低溫光伏特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
[0004]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案:一種太陽(yáng)能電池高低溫光伏特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括一變溫箱，所述的變溫箱上方設(shè)有透明密封蓋，變溫箱的一側(cè)連接有加熱裝置，變溫箱的下方連接有制冷裝置；所述的實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部設(shè)有控制電路，所述的控制電路包括微處理器，微處理器分別與加熱裝置和制冷裝置連接；所述的微處理器還連接有上位機(jī)、顯示模塊、按鍵控制模塊、報(bào)警模塊和用于采集電流、電壓、溫度和光照強(qiáng)度信息的數(shù)據(jù)采集模塊。
[0005]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)臺(tái)體積較小，成本低，使用方便，可以采用不同的光源照射太陽(yáng)能電池，也可以直接使用太陽(yáng)光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)臺(tái)中設(shè)有制冷裝置和加熱裝置，可以模擬不同的溫度，利用單片機(jī)自動(dòng)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且可以與上位機(jī)通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是本實(shí)用新型的原理框圖；
[0007]圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖3是本實(shí)用新型控制電路的電器原理圖；
[0009]圖4是實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主視圖；
[0010]圖5是實(shí)驗(yàn)臺(tái)的左視圖；
[0011]圖6是實(shí)驗(yàn)臺(tái)的俯視圖；
[0012]圖7是實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了更好地表述本實(shí)用新型技術(shù)方案的細(xì)節(jié)及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)結(jié)合附圖作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014]如圖1、圖2所示，一種太陽(yáng)能電池高低溫光伏特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括一變溫箱2，所述的變溫箱2上方設(shè)有透明密封蓋1，變溫箱2的一側(cè)連接有加熱裝置，變溫箱2的下方連接有制冷裝置；所述的實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部設(shè)有控制電路，所述的控制電路包括微處理器，微處理器分別與加熱裝置和制冷裝置連接；所述的微處理器還連接有上位機(jī)、顯示模塊、按鍵控制模塊、報(bào)警模塊和用于采集電流、電壓、溫度信息的數(shù)據(jù)采集模塊。
[0015]在本實(shí)施例中，所述的加熱裝置采用一根電熱絲7，在電熱絲7的一側(cè)安裝一個(gè)風(fēng)扇8，通過(guò)風(fēng)扇8把電熱絲7周?chē)臒峥諝獯颠M(jìn)變溫箱2。為了提高實(shí)驗(yàn)臺(tái)的安全性，電熱絲7的功率為18W，電源選用的是安全的12V直流電源。
[0016]所述的制冷裝置包括半導(dǎo)體制冷片3，半導(dǎo)體制冷片3分冷端和熱端，所述的半導(dǎo)體制冷片3的冷端與變溫箱2的底部連接，熱端連接一水冷箱4，所述的水冷箱4底部連接一散熱片5，散熱片5的下方設(shè)有一散熱扇6。半導(dǎo)體制冷片3冷端的溫度較低，用于降低變溫箱內(nèi)的溫度。由于半導(dǎo)體制冷片的冷端和熱端的溫差固定，所以只有熱端的溫度盡可能的低才能保證冷端的溫度足夠低。熱端采用水循環(huán)和散熱扇6兩種方式散熱。水冷箱4設(shè)有入水口、出水口和水泵，水循環(huán)是使用水泵加壓促進(jìn)冷水在水冷箱4中循環(huán)，帶走半導(dǎo)體制冷片3熱端的熱量，這是主要的散熱方式。散熱扇6散熱是輔助散熱方式，是為了防止水循環(huán)沒(méi)有開(kāi)始時(shí)，熱端過(guò)熱造成制冷片損壞。制冷和加熱功能通過(guò)繼電器來(lái)切換。
[0017]所述的微處理器采用的是AT89S52單片機(jī)，顯示模塊采用的是1602IXD液晶顯示器，所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括溫度數(shù)據(jù)采集模塊、電流數(shù)據(jù)采集模塊和電壓數(shù)據(jù)采集模塊。所述的溫度數(shù)據(jù)采集模塊采用的是DS18B20數(shù)字溫度傳感器；所述的電壓數(shù)據(jù)采集模塊采用單片機(jī)自帶的10位A/D轉(zhuǎn)換器直接采集太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓；所述的電流數(shù)據(jù)采集模塊采用數(shù)字電流表采集太陽(yáng)能電池的短路電流，所述的光照強(qiáng)度采集模塊采用的是光敏電阻串聯(lián)單片機(jī)的方式間接測(cè)量。控制電路需要同時(shí)測(cè)量太陽(yáng)能電池的短路電流和開(kāi)路電壓值，但是短路與開(kāi)路兩種狀態(tài)不可能同時(shí)存在，而且短路狀態(tài)持續(xù)太久會(huì)損壞太陽(yáng)能電池，所以電路采用實(shí)時(shí)測(cè)量開(kāi)路電壓值，當(dāng)溫度變化大于2攝氏度時(shí)測(cè)量一次短路電流值，開(kāi)路電壓和短路電流測(cè)量的切換采用繼電器切換。
[0018]如圖3所示，單片機(jī)的3腳和13腳分別連接數(shù)字電流表和電壓電流采集功能切換繼電器，單片機(jī)的14、15腳分別連接加熱裝置控制繼電器和制冷裝置控制繼電器，單片機(jī)的12腳連接DS18B20數(shù)字溫度傳感器，單片機(jī)的I腳通過(guò)上拉電阻串聯(lián)光敏電阻，單片機(jī)的22~25腳分別連接按鍵控制模塊的四個(gè)按鍵，LCD液晶顯示器的4、5、6腳分別連接單片機(jī)28、27、26腳，IXD液晶顯示器的7~14腳分別連接單片機(jī)的39~32腳，報(bào)警器連接單片機(jī)的21腳。
[0019]所述的按鍵控制模塊包括4個(gè)按鍵，分別是“開(kāi)始”、“上翻”、“下翻”和“聯(lián)機(jī)”。只有“開(kāi)始”按下后，儀器才會(huì)啟動(dòng)溫度變換和采集數(shù)據(jù)，“上翻”和“下翻”用于在測(cè)試結(jié)束后，查詢自動(dòng)記錄的20組數(shù)據(jù)，“聯(lián)機(jī)”按鍵的作用是，在測(cè)試結(jié)束后控制單片機(jī)向上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。
[0020]所述的上位機(jī)采用LabVIEW軟件編寫(xiě)，通過(guò)USB轉(zhuǎn)串口工具與單片機(jī)連接，單片機(jī)可以將采集到的數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)，上位機(jī)將數(shù)據(jù)生成電子表格和太陽(yáng)能電池的電流電壓隨溫度變化的曲線圖。為了方便觀察數(shù)據(jù)是否傳輸成功，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完成后，上位機(jī)上的傳輸指示燈會(huì)短暫地變成綠色，報(bào)警器發(fā)出報(bào)警提示。
[0021]使用時(shí)，太陽(yáng)能電池安裝于變溫箱2內(nèi)，可以根據(jù)需要選擇不同的光源透過(guò)透明密封蓋I照射太陽(yáng)能電池，也可以將實(shí)驗(yàn)臺(tái)置于太陽(yáng)光下。
[0022]當(dāng)按下“開(kāi)始”，首先啟動(dòng)制冷裝置，當(dāng)變溫箱2溫度低于室溫3攝氏度時(shí)關(guān)閉制冷裝置，等待變溫箱2自然升溫；當(dāng)變溫箱2溫度上升到室溫時(shí)，啟動(dòng)加熱裝置，當(dāng)變溫箱2的溫度上升至設(shè)定溫度時(shí)，停止加熱。在此過(guò)程中，單片機(jī)實(shí)時(shí)采集太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓值，每當(dāng)溫度變化2攝氏度(溫度上升2攝氏度或下降2攝氏度)時(shí)，控制電路采集一次太陽(yáng)能電池的短路電流值，開(kāi)路電壓和短路電流測(cè)量的切換采用繼電器切換，通過(guò)光敏電阻實(shí)時(shí)記錄光照強(qiáng)度信息。
[0023]測(cè)試過(guò)程結(jié)束后，使用者可以通過(guò)“上翻”、“下翻”按鍵和液晶顯示器來(lái)查看自動(dòng)采集的數(shù)據(jù)，按“聯(lián)機(jī)”按鍵將采集的數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)，傳輸完成后，上位機(jī)傳輸指示燈短暫變?yōu)榫G色，報(bào)警器發(fā)出報(bào)警提示。上位機(jī)將數(shù)據(jù)生成電子表格和太陽(yáng)能電池的電流電壓隨溫度、光照強(qiáng)度變化的曲線圖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種太陽(yáng)能電池高低溫光伏特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:包括一變溫箱(2)，所述的變溫箱(2)上方設(shè)有透明密封蓋(1)，變溫箱(2)的一側(cè)連接有加熱裝置，變溫箱(2)的下方連接有制冷裝置；所述的實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部設(shè)有控制電路，所述的控制電路包括微處理器，微處理器分別與加熱裝置和制冷裝置連接；所述的微處理器還連接有上位機(jī)、顯示模塊、按鍵控制模塊、報(bào)警模塊和用于采集電流、電壓、光照強(qiáng)度和溫度信息的數(shù)據(jù)采集模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池高低溫光伏特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述的加熱裝置包括電熱絲(7)和一用于將熱風(fēng)吹入變溫箱(2)的風(fēng)扇(8)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池高低溫光伏特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述的制冷裝置包括半導(dǎo)體制冷片(3)，所述的半導(dǎo)體制冷片(3)的冷端與變溫箱(2)的底部連接，熱端連接一水冷箱(4)，所述的水冷箱(4)底部連接一散熱片(5 )，散熱片(5 )的下方設(shè)有一散熱扇(6)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池高低溫光伏特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述的微處理器采用的是AT89S52單片機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池高低溫光伏特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述的顯示模塊采用的是1602IXD液晶顯示器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池高低溫光伏特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括溫度數(shù)據(jù)采集模塊、電流數(shù)據(jù)采集模塊、電壓數(shù)據(jù)采集模塊和光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)采集模塊。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種太陽(yáng)能電池高低溫光伏特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述的溫度數(shù)據(jù)采集模塊采用的是DS18B20數(shù)字溫度傳感器；所述的電壓數(shù)據(jù)采集模塊采用單片機(jī)自帶的10位A/D轉(zhuǎn)換器；所述的電流數(shù)據(jù)采集模塊采用的是數(shù)字電流表；所述的光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)采集模塊采用的是光敏電阻。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池高低溫光伏特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述的上位機(jī)采用LabVIEW軟件編寫(xiě)。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽(yáng)能電池高低溫光伏特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述的水冷箱(4 )設(shè)有入水口、出水口和用于促進(jìn)水循環(huán)的水泵。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池高低溫光伏特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述的按鍵控制模塊包括“開(kāi)始”、“上翻”、“下翻”和“聯(lián)機(jī)” 4個(gè)按鍵。
【專利摘要】一種太陽(yáng)能電池高低溫光伏特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括一變溫箱，所述的變溫箱上方設(shè)有透明密封蓋，變溫箱的一側(cè)連接有加熱裝置，變溫箱的下方連接有制冷裝置；所述的實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部設(shè)有控制電路，所述的控制電路包括微處理器，微處理器分別與加熱裝置和制冷裝置連接；所述的微處理器還連接有上位機(jī)、顯示模塊、按鍵控制模塊、報(bào)警模塊和用于采集電流、電壓、溫度和光照強(qiáng)度信息的數(shù)據(jù)采集模塊。本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)臺(tái)體積較小，成本低，使用方便，可以采用不同的光源照射太陽(yáng)能電池，也可以直接使用太陽(yáng)光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)臺(tái)中設(shè)有制冷裝置和加熱裝置，可以模擬不同的溫度，利用單片機(jī)自動(dòng)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且可以與上位機(jī)通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
【IPC分類】H02S50/10
【公開(kāi)號(hào)】CN204669310
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520337951
【發(fā)明人】滕道祥, 王克權(quán), 王一如, 李文義, 魏明, 趙越
【申請(qǐng)人】徐州工程學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年5月22日