茶园太阳能荧光灯杀虫器设计-正文

茶园太阳能荧光灯杀虫器设计-正文 茶园太阳能荧光灯杀虫器设计 学生:肖 飞 指导老师:李 明 (湖南农业大学东方科技学院,长沙 410128) 摘 要:在茶园中不合理使用化学农药,不但会杀死害虫的天敌和有益生物,造成害虫发生为害更加猖獗,而且会污染茶树和环境,使茶叶中的农残超标,危害消费者的身体健康。?农药的使用与农业、林业、牧业等关系密切,因而,农药对土壤的污染是重要的环境问题之一。?所以对于昆虫害的研究不能只是止于化学,应该有一种更加有效合理的也虫 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ,这种灭虫的方法是当前害虫防治的重要研究课题。现在电子荧光灯的种类很多,根据所杀害虫对光线频率的不同,有适用于草地的、农田的、家居的等多种光灯杀虫器。但是大多都是直接使用交流电,这样加大了电能的使用量,而电能的来源是靠火力或者水力发电,这样对环境的破坏可想而知。现在已经有一部分的灭虫器采用了电能的直接引用,方便而且环保。本太阳能杀虫器不仅采用了先进的太阳能技术,而且是物理的无公害的杀虫方法,对害虫进行物理防治基于单片机的太阳能控制系统不仅可以利用在路 灯应用,其设计思路及其技术还可以广泛使用到电池控制器,逆变控制器,汽车等 领域,对相关科学具有推动作用并且有很大拓展价值。太阳能电池发电是基于“光 生伏特效应”原理,将太阳能转化为电能,利用充电效应将太阳辐射直接转化为电 能。具有永久性、清洁性和灵活性大的优点,是其他能源无法比拟的。采用低损 耗MOSFET全数字化控制 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的太阳能逆变控制器,不仅可靠性好、效率高,而且 具有针对蓄电池过充、过放、逆变输出过载等异常情况的多种保护措施;价格低 廉,功能齐全,具有广阔的市场空间.大力推广使用后,必将创造出巨大的经济效 益和社会效益。 关键词:太阳能;荧光灯;杀虫器;茶园;物理杀虫 Design On Tea Garden Solar Fluorescent Insecticidal Implement Student:Xiao Fei Tutor:Li Ming Hunan agricultural university Orient technological institute, changsha 410128 Abstract: In tea garden of improper use of chemical pesticide, not only will kill pests, natural and beneficial biological caused by pests occur more rampant, and will harm tea tree and environment pollution of tea in the excess pesticide residues, harm consumer health. Pesticide use and agriculture, forestry, animal husbandry, therefore, close relations such as pesticides on soil pollution is one of the important environmental problems. So for the research can't just stop pests in chemistry, there should be a more effective and reasonable also insect methods, this method is currently an important research topic pest control. Now, many different kinds of electronic fluorescent lamp, according to kill pests to light the different frequency, suitable for lawn, farmland, household and so on many kinds of light insecticidal device. But mostly directly use the alternating current, so the usage of the increased power, and power source is to rely on fire or hydroelectric power, so imagine damage to the environment. Now there are part of an extermination device used electricity directly referenced, convenient and environmentally friendly. This solar insecticidal device not only adopted advanced solar technology, and is physical pollution-free insecticidal method of physical prevention and control pest solar control system based on single chip not only can use the streetlights application, its design thinking, and technology can widely used to battery controller, inverter controller, motorcar, etc, to related science has great development role and value. Solar power is based on "light born volts effect" principle, solar energy into electrical energy, using rechargeable effect will solar radiation directly into electricity. Use rechargeable effect will solar radiation directly into electricity. Permanent, clean sex and flexibility big advantages, is other energy and incomparable. By low loss MOSFET digital control scheme, the solar inverter controller not only good reliability, high efficiency, but also has the overcharge for battery, inverter, put the abnormal situation such as oveloading protection measures of; Low prices, the function is all ready, a broad market space. Popularized after use, will certainly create enormous economic benefits and social benefits. Keywords:Solar energy;fluorescent light;insect killer;tea plant;physics killer 1 前言 1.1 研究目的和意义 食品安全问题是关系人民生命和健康的重大问题按照卫生部提供的统计 数字,我国最近几年的食品安全问题呈现出上升趋势。上报食物中毒报告例数、 中毒人数和死亡人数都有较大的上升。食品安全问题已成为影响市场竞争秩序和 出口、制约经济发展的重大问题。由于信息食品是一种“经验产品”乃至“后经 验产品”,即食品的安全问题只有在食用之后才能有所体验和了解,甚至对于农药 残留等问题在一定程度上经过体验之后也难以得出结论。由于信息不对称的存在, 食品市场是一个“柠檬市场”。存在安全隐患、质量低劣但成本低、价格便宜的 食品会将质量好但由于成本高而导致价格高的食品挤出市场。这破坏了公平竞争 的市场秩序。食品安全问题还会影响到我国的食品出口贸易。据美国FDA(食品、 药品监督管理局)向中国卫生部透露,2000年8月至2001年1月,美国FDA共扣留了634批中国进口食品。其原因是:杂质,食品卫生差,农药残留,食品添加剂,色素问题,标签不清,沙门氏菌,李斯特菌,黄曲霉毒素污染等。卫生部门的专家介绍,近年来,我国出口到美国、日本和欧盟等国家的的茶叶、蘑菇、肉类等农产品和食品由于出现食品卫生问题,纷纷被进口国退货。货物被扣或退货不仅使我国蒙受了巨大的经济损失,而且也使我国食品产品丧失了良好的信誉。纵观名计民生,一个环保的安全的无残留的卫生市场迫在眉睫。生态茶园是当今的热门话题,生态茶园的主要害虫防治措施为生物防治,然而有利也有弊。生物防治的优点:对环境污染小,能有效地保护天敌,发挥持续控制作用。生物防治的缺点:杀虫效果较慢,在高虫口密度下使用不能达到迅速压低虫口的目的。由于生物防治效果易受环境因素的影响,作用不如化学防治速效,且人工繁殖培养有益生物的技术难度较高,能用于大量释放的天敌昆虫种类不多,多数天敌作用范围较窄,对害虫的捕食和寄生有选择性等不足之处。如果能够在生物防治的基础上提出一种防治害虫的办法加以辅助,定能获得更好的效果。所以根据目前能源技术的成熟情况,加上生物技术和生物习性的研究,比如生物的趋光性等,对于这些特性加以利用,制造出一种利用太阳能电池板将太阳光直接转换成电能,提供能源给杀虫器使用,然后利用昆虫天生具有的趋光性。趋波性、趋色性的生理构造,辅以特定的光源和365?50nm波长,利用光谱变频技术有效光波范围更广,诱杀害虫。这样不仅能对茶园害虫进行防治,又能保护环境,真正做到意义上的生态有机茶园。鳞翅目食叶类害虫是一个庞大的类群,已记载有100余种。大致可以归纳为毒蛾类、尺蠖蛾类、蓑蛾类和刺蛾类等。鳞翅目害虫一生中经过四个发育阶段:卵?幼虫?蛹?成虫。主要以幼虫咀食茶树芽叶,造成危害。随着虫龄的增长食量也增加,一般到 3龄以后(高龄幼虫期)进入暴食期,在种群密度大时,可将茶树叶片全部食尽,形成秃枝。据观察,茶尺蠖的3-5龄幼虫的食量约占幼虫总食量的80-90%。而且高龄幼虫对药剂的抵抗力也比幼龄幼虫要强得多。现将鳞翅目害虫的发生分类群叙述于后。毒蛾类中以茶毛虫分布最为普遍,在我国各茶区均有发生,以管理粗放的老茶园中发生较严重。此外,此类主要害虫尚有茶白毒蛾和茶黑毒蛾。茶黑毒蛾在安徽、浙江、贵州、台湾等省发生。毒蛾类幼虫不仅咀食叶片,而且体表具毒毛,人体皮肤接触后,会引起红肿痛痒,影响采茶等田间管理。茶毛虫和黑毒蛾的卵成堆产于老叶背面。茶毛虫的卵块椭圆形,其上覆盖有黄褐色绒毛。黑毒蛾的卵黄白色,近球形。茶白毒蛾的卵产于叶面,卵扁鼓状,绿色。幼虫一般有群集性。2龄多在丛内叶间成群转移为害。3龄后分群,向上部枝叶群迁。幼虫畏光怕高温,夏季早晚在茶树上部为害,中午移至中、下部。三种毒蛾幼虫的色泽不同,茶毛虫淡黄至黄褐色,体有黑色毛瘤,上生黄色毒毛。黑毒蛾体黑褐色,毒毛黑色。白毒蛾体黄褐色,毒毛白色。幼虫老熟后,在表土(茶毛虫)或落叶下(黑毒蛾)结茧化蛹。茶白毒蛾老熟幼虫吐丝缀连2、3叶倒挂化蛹。成虫有趋光性。多产卵于郁蔽茶园中,越冬卵则产于阳坡茶园。毒蛾类一般以卵在叶背越冬,白毒蛾和部分茶毛虫也可以幼虫在叶片上越冬。全年发生世代数为:茶毛虫一般发生2代,南方茶区3-4代,台湾省5代;茶白毒蛾一年6代;茶黑毒蛾4代。茶毛虫的发生生态为:越冬卵需在气温12?以上,相对湿度大于70%时孵化。因此,早春气温高低决定了第1代茶毛虫发生期的迟早。在生态条件适宜,而无天敌控制下,茶毛虫一般有间歇猖獗的特性。间歇期1、2年,长达3年。茶毛虫的天敌种类多,已发现有茶毛虫黑卵蜂、广赤眼蜂、寄生幼虫的茶毛虫绒茧蜂、幼虫?蛹寄生的寄生蝇以及捕食性天敌瓢虫等。一直以来,化学防治因其使用方便,见效迅速成为灭蝇的主要手 段,但由此产生的抗性和环境污染等问题也日益严重,我国1980年开始应用溴氰菊酯防治家蝇,到1985年部分地区抗性已高达20000倍以上,且趋势愈演愈烈。综上研究,对于昆虫害的研究不能只是止于化学,应该有一种更加有效合理的也虫方法,这种灭虫的方法是当前害虫防治的重要研究课题。为此,通过昆虫的趋光特性,使用物理的点击方法可以将害虫杀死,不会有化学污染,被杀死的害虫还能用于养鱼等用途,方便而且无污染,不会使害虫发生相应抗性变异等。随着世界能源危机的加剧,各国都在寻求解决能源危机的方法,一条道路是寻求新能源和可再生能源的利用;另一条是寻求新的节能技术,降低能源的消耗,提高新能源的利用效率。而无所不在的太阳能,不仅仅天然而且不存在污染情况,有很好的发展潜力。 研究现状 现在电子荧光灯的种类很多,根据所杀害虫对光线频率的不同,有适用于草地的、农田的、家居的等多种光灯杀虫器。但是大多都是直接使用交流电,这样加大了电能的使用量,而电能的来源是靠火力或者水力发电,这样对环境的破坏可想而知。现在已经有一部分的灭虫器采用了电能的直接引用,方便而且环保。 单晶硅太阳能电池,是以高纯的单晶硅棒为原料的太阳能电池,是当前开发最快的一种太阳能电池。它的构造和生产工艺已定型,产品已广泛用于空间和地面。该电池的制备过程为首先将单晶硅棒切成片,经过抛磨、清洗等工序,制成待加工的原料硅片。然后加工太阳能电池片,在硅片上进行掺杂和扩散,一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。这样就在硅片上形成PN结。再采用丝网印刷法,将精配好的银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有栅线的面涂覆减反射源,以防大量的光子被光滑 的硅片表面反射掉。单晶硅太阳能电池的单体片就制成了。经过抽查检验,用框架和材料进行封装。最后,根据用户的系统设计,将太阳能电池组件组成各种大小不同的太阳能电池方阵。目前,国内单晶硅太阳能电池的光电转换效率已经接近20%。 荷兰菲利浦照明灯具公司研究开发出一一种太阳能荧光灯杀虫器。该器利用太阳能电池板作电源,它的技术创新之处在于采用了TL-l6mm的超节电灯管和高频振流器,其耗电量比原来同功率的灯管低55%一60%,而杀虫电场的电流和电压更高,因此击灭害虫的距离和范围更宽,只需有l小时左右的太阳光照射,其电池板所产生的储备电能则可供13-15小时使用。 国内的宽谱太阳能灭虫器是一种节能环保的新型农作物虫害物理防治技术,它布置在农作物种植区域,在夜间害虫活动时开启,它借鉴荧光灯的杀虫原理及经验,利用昆虫趋光、趋色、趋性的生物学特性,将灯光的波长设定在特定范围内,引诱害虫扑灯,灯外配有高压电网触杀,使害虫落入收集器内,达到集中诱灭害虫的目的。宽谱太阳能灭虫器在使用过程中具备以下几点优势: (1)采用太阳能电池板和免维护铅酸、镍氢蓄电池,在白天通过太阳能电池板产生电能并储存在蓄电池内,保证太阳能灭虫器在夜间能够正常工作,不需要外部提供电能,完全实现了能源的自给自足,在节约能源、降低成本的同时又免去了接拉电线的麻烦。 (2)对诱虫灯的光波、波长及光色进行综合调整,针对害虫的趋光性及昼伏夜出的生活习惯,利用最佳波长及光波共振原理诱杀电杀害虫,解决了一般灭虫灯光谱较窄、灭虫种类单一的问题;也避免了一般灭虫灯对益虫的诱杀,提高了对害虫的杀灭率,同时保护了田间的生态平衡。 (3)采用了时间控制、光电控制、雨水控制技术并对电路使用了保护手段,提高了电能的使用效率,增加了太阳能灭虫器的安全性、可靠性和使用寿命;避免了人工操作的繁琐,节省了人工成本,降低了劳动强度。 通过对宽谱太阳能灭虫器进行灭虫效果考核可知:该机具在茶田、蔬菜地、水稻田均能有效地杀灭害虫,其中对茶尺蠖灭杀效果可达40%以上,对金龟子等地下害虫诱杀率达70%以上,对茶小绿叶蝉诱杀率在40%左右;蔬菜地在设灯诱杀前,每平方米一般有害虫10-16头,设灯诱杀后,该田块害虫量减少为3-5头,诱杀效果可达60%左右;该机具对水稻田多种害虫如白背飞虱、褐飞虱、灰飞虱、大螟、二化螟等均有一定的诱杀作用,尤其以对灰飞虱的杀灭效果最佳。 1.3 设计任务及基本要求 根据课题,收集资料,拟定合理的太阳能荧光灯杀虫器整体结构 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 。 查询相关资料,对太阳能电池部分进行合理的设计。 太阳能电池、灯座及电网主要参数的确定。 太阳能荧光灯杀虫器的装配图及零件图的绘制。 撰写设计 说明书 房屋状态说明书下载罗氏说明书下载焊机说明书下载罗氏说明书下载GGD说明书下载 一份。 1.4 太阳能荧光灯杀虫器的分类、工作原理及其主要参数 1.4.1 太阳能电池板的分类 太阳能电池板的类型:制作太阳能电池板主要是以半导体材料为基础,其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应。根据所用材料的不同,太阳能电池板可分为: 1、硅太阳能电池板 2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池 3、功能高分子材料制备的大阳能电池板 4、纳米晶太阳能电池板等。 不论以何种材料来制作电池板,对太阳能电池板材料一般的要求有: 1、材料易于获得,且成本低 2、要有较高的光电转换效率 3、材料本身对环境不造成污染 4、材料便于工业化生产且材料性能稳定。 基于以上几个方面考虑,硅是最理想的太阳能电池材料,这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。 1.4.2 太阳能荧光灯杀虫器工作原理 太阳能荧光灯杀虫器借鉴黑光灯的基本原理及应用经验,利用害虫的趋光波特性,将频振波作为一项诱杀害虫成虫新技术应用于灭虫器械,并将光的波长范围拓宽为365?50nm,增加了诱杀害虫的种类;利用光近距离、波远距离引诱害虫成虫扑灯,灯外配以频振高压电网采用非接触式方式,达到杀灭害虫控制虫害的目的。该灯无需市电,不用挖沟拉线,天黑灯亮,天亮灯熄,并且对人畜安全,可用于大田防治,同时也可作为害虫测报工具。 1.4.3 主要参数 绝缘电阻?2.5MΩ 工作电流?137mA 功率30W 灯管启动时间?5s 电网电压2200V?5% 最高工作电压灯管启动时间?5s 最低工作电压灯管启动时间?15s。 2 太阳能电池部分设计 2.1 太阳能电池板的材料选择 在安装太阳能电池模块时主要考虑是否为并网装置,以及所需要的功率大小,阳光强度和安装位置的条件(如屋顶的倾斜度等)。装置大小由功率大小决定。最小的独立型装置功率只有几瓦,家用太阳能发电装置功率大约是2~4kW。大型太阳能建筑一体化的装置功率可能达到几百kW,而大型地面安装的装置可以达到几MW。此外安装模块处的纬度,朝向和倾斜度也有影响。 一般而言10?的太阳能电池模块功率可达1kW,但也因太阳能电池所用材料而有所不同,1?单晶硅电池方阵所提供的有用功率为90~110kW/年,而1?三结薄膜太阳能电池提供的有用功率为60~80kW/年。 参考南方的日照情况,以及国内技术成熟情况,选择单晶硅电池板,根据“世界主要太阳能新纪录”显示转换率24.7?0.5%。 根据要求是30W,所以可以设定如下:负载输入电压12V,功率30W,每天工作8h,保证连续阴雨天数7天。 2.2 太阳能电池板的选型 确定每天日照辐射量。 年均日照总辐射量为每平方厘米97Kcal到114.5Kcal,即406.042KJ~479.297KJ,取辐射量为每平方米443KJ。 确定平均峰值日照时数 443/1004.43h 计算负载24h耗电量P。 PH/V(30/12)×820Ah V??负载额定电源 确定太阳能组件最佳电流 太阳能组件应输出的最小电流为: 式中,P为负载每天总耗电量,为蓄电池组件充电效率(0.80~0.90),为太 阳能电池组件表面由于尘污遮蔽或老化引起的修正系数,通常可取0.9~0.95,为 太阳能电池组件组合损失和对最大功率点偏离的修正系数,通常可取0.9~0.95。 取0.8;0.9;0.9则 6.967A 计算太阳能阵列工作电流。 P1+Q/T Q??按阴雨期富余系数,Q0.21~1.00 20×(1+0.8)/4.58A 在此取太阳能电池工作电流为7A。 确定蓄电池浮充电压Vf。 镉镍GN和铅酸CS蓄电池的单体浮充电压分别为1.4~1.6V和2.2V。 因为CS电池市场价格较为低廉而且环保,所以暂时选定CS蓄电池,所以 Vf2.2V 太阳能电池温度补偿电压Vt。 VtαT-25Vf α 是太阳能电池组件的温度系数,对单晶硅和多晶硅电池组件来说, a0.005;T为太阳能电池组件的最高工作温度(45?~60?),T60? Vt0.005×(60-25)×2.20.385V 计算太阳能电池阵列工作电压。 + +(其中Vd0.5~0.7) 2.2+0.6+0.3853.185V 太阳电池阵列输出功率。 式中,α、T取值与上面相同,K为考虑一些未知工作因素,而引入的安全系数,可根据电压等级、数据准确程度、运行环境等,在1.05~1.30之间选取,取K1.2。 32.429W 根据Vp、Wp在硅电池平板组合系列表格(表1),确定标准规格的串联块数和并联组数。 表 1 电池平板组合系列表 Table 1 Battery flat combination series 规格 标称功率WPW 最大峰值VMPV 峰值电流 IMP(A) 最大开路电压 VOC(A) 短路电流 ISC(A) 最大系统工作电压 电池板尺寸 L×W×H(MM) 电池片规格CELL(MM) 重量 KG TYN80W/12V 80 17.82 4.49 21.6 5 715V 1197×542×35 125×125 7.8 TYN75W/12V 75 17.64 4.26 21.42 4.81 715V 1197×542×35 125×125 7.8 TYN60W/12V 60 17.64 3.41 21.42 3.85 715V 771×666×25 125×125 5.9 TYN50W/12V 50 17.64 2.84 21.42 3.21 715V 840×542×25 125×125 4.8 TYN45W/12V 45 17.64 2.56 21.42 2.89 715V 630×542×25 125×125 3.8 TYN40W/12V 40 17.64 2.27 21.42 2.56 715V 630×542×25 125×125 3.8 TYN35W/12V 35 17.64 1.99 21.42 2.25 715V 630×542×25 125×125 3.8 TYN30W/12V 30 17.64 1.71 21.42 1.93 715V 630×542×25 125×125 3.8 TYN25W/12V 25 17.64 1.42 21.42 1.6 715V 652×292×25 125×125 2.2 TYN20W/12V 20 17.28 1.16 21.24 1.31 715V 652×292×25 125×125 2.2 TYN15W/12V 15 17.28 0.87 21.24 0.98 715V 540×292×18 125×125 1.8 TYN10W/12V 10 17.28 0.58 21.24 0.66 715V 368×292×18 125×125 1.4 TYN5W/12V 5 17.28 0.29 21.24 0.33 715V 210×292×18 125×125 1.2 根据表1兼考虑到转换功率、损耗等因素可以选择TYN50W/12V即可满足条件。 2.3 蓄电池选型 根据上面的计算知道,负载日耗电量20Ah。在蓄电池充满情况下,可以连续工作7个阴雨天,再加上第一个晚上的工作,蓄电池的容量: P20×(7+1)Ah160Ah 选用一台12V200Ah的蓄电池就可以满足要求了。 3 灯具部分及其电网 3.1 灯具的灭虫灯电路工作原理 见图1所示: 图 1灭虫灯电路 Figure 1 Exterminating pert 电路原件如下: BX1为安全电阻,保证电源的稳定安全; VD1~VD4均选用1 N4007型硅整流二极管;VD5选用1 N4148型硅开关二极管; C1选用耐压值为25V的铝电解电容器;C2选用耐压值为16V的铝电解电容器;C3和C4均选用独石电容器;C5选用耐压值为400V以上的CBB电容器; RPl选用小型实心电位器或可变电阻器;RP2和RP3选用小型合成膜电位器或可变电阻器; VD LED选用中3mm的高亮度发光二管; IC1选用NE555或561555型时基集成电路; T1选用3 -5VA、二次电压为巧V的电源变压器;T2使用高压电击器用脉冲变压器或黑白电视机的行输出变压器; H选用8W的黑光灯管,安装在灯笼电网内。 由雨控、光控、高压电网、蓝色光、白色光和驱动及交、直流电源等几部分组成。灯管H的驱动电路由TWH8751与RP2、C3组成脉冲振荡器,RF2将IC2的输出端?脚信号正反馈到输入端?脚,因功率开关集成电路IC2的选通端?脚接地为低电平,所以电路符合起振条件。 振荡电压经升压变压器T1升压后,使灯管H点亮。调节电位器RP2可改变电路的振荡频率以调节灯管H的发光效率。高压电路由NE555等组成脉冲振荡电路,输出高频率的脉冲信号,驱动大功率管3DDl5导通,在行变压器T2的次级感应出高压脉冲,经过整流二极管VD2输出,可得到近万伏的直流电压。变压器T3可用14、17英寸黑白电视机行输出变压器代替,经实际使用性能特别好。 高压包带有硅堆正好用作本电路的高反压二极管VD2,使用时将行输出高压包的第?脚、?脚作为变压器的初级,第?脚作高压的负端P2。外接电源为太阳能电板TYN50W/12V,合上开关S,边工作边对12V200Ah的蓄电池充电。该电路工作与否由继电器K的动合触点K1-1控制灯与高压电路开关。雨控、光控电路由Q湿敏传感器、RL光敏电阻器及三极管VTI,VT2等元件构成。湿敏传感器实际上是用环氧的单面敷铜板制作而成,用小刀刻划成两组相邻但互不接触的电 极.在干燥的情况下,两组电极间电阻为无穷大。若下雨因被水淋湿,两极间电阻就会迅速下降到几千欧或几百欧姆以下,此时三极管VTl导通,VD2截止,继电器K不动作。触点K1-I打开,灯,高压电网电路均不工作。同理,若在白天,因光敏电阻RL受自然光线照射呈现低电阻,也会导致VTl导通、VT2截止,灯、高压电网电路也不工作。RP1是调节光控、湿敏传感器的工作稳定性。只要在晴天的夜晚,Q湿敏传感器与RL其等效电阻均为高阻时,VT1截止、VT2导通,K得电吸合,其触点K1-1动作闭合,灯、高压电路通电工作,灯管发光以引诱昆虫。同时,由升压变压器T1升压后加至高压电网P1、P2以捕杀各类害虫。制作与调试 Q湿敏传感器可用45mm~65mm环氧树脂单面敷铜板,采用刀刻.要求两组电极铜箔条间距在3-5mm左右为宜。升压变压器采用E12或U12铁氧体磁心,L1用Φ0.8mm高强度聚酯漆包线在骨架上平绕30匝,12用中0.27mm高强度聚酯漆包线绕160匝,注意层间要用黄蜡胶带绝缘,磁芯之间要垫一层厚0.05mm的薄纸,然后将制成品浸漆烘干处理即可。将焊接好的电路板连同变压器T1装入体积合适的绝缘小盒内,在盒上开孔固定开关SA。调试时首先将电池或电瓶充足电,合上电源开关SA,在白天把MGA5型光敏电阻器用手挡住,灯管立即发亮,然后再微调电位器RP2使灯管H发光最亮就行,松开手后灯管自动熄灭,说明调试即告完成。 3.1.1 电路中灯管启动时间的验证 灯管等的启动时间主要受继电器的影响,根据要求需要灯管的启动时间小于等于5秒。为方便起见,选择DH48S系列,其延时范围为0.01s~99h99min,根据需求任意选取,并且精度高、体积小、功耗小、性能可靠。 3.2 控制器 太阳能充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。基本功能必须具备过充 保护、过放保护、光控、时控与防反接等。 蓄电池放过充、过防保护电压具有一般参数,当蓄电池电压达到设定值后就会改变电路的状态。 在选用器件上,目前一般采用集成电路。工作原理:电路如图1所示,它由降压、整流、滤波及延时控制电路等部分组成。 集成电路IC1部分,如图2: 图2 IC1集成电路 Figure 2 IC1 integrated circuit 按下K1-1,12V工作电压加至电路中,这时NE555的?脚和? 脚为高电平,则NE555的? 脚输出为低电平,因此继电器K得电工作,触点SA向左吸合,这时电路中C1得电,而蓄电电路无电。这时电源通过电容器C4、电阻器R7至“地”,对C4进行充电随着C4上的电压升高,NE555的?、?脚的电压越来越往下降,当此电压下降至2/3Vcc 时,NE555的?脚输出由低电平跳变为高电平,为纯电路工作。 本电路只要元器件是好的,装配无误,装好即可正常工作。 延时时间由C4及R7的值决定,T?1.1C4R7。 C5可用数十pF至1000μF的电容器,C4+R7的值可取2K~10MΩ。 C1的耐压值应?400V,R1的功率应?2W,K1-1按钮开关可选用K-18型的, 继电器的型号为JQX-13F-12V。其它元器件无特殊要求。 4 太阳能电池组件支架 4.1 倾角设计 为了太阳能电池组件在一年之内受到尽可能多的太阳辐射,需要为太阳 能选择合适的倾角。根据下表2有:选择倾角为比较合适。 表2 我国主要城市主要日照时间及安装倾角 Table 2 Sunshine time and installation angle in cities of China 城市 纬度ψ 最佳倾角φ 年平均日照时数h 城市 纬度ψ 最佳倾角 φ 年平均日照时数h 哈尔滨 45.68 +3 4.4 杭州 30.23 +3 3.42 长春 43.90 +1 4.8 济南 36.68 +6 4.44 北京 39.8 +4 5 长沙 28.20 +6 3.22 兰州 36.05 +8 4.4 广州 23.13 -7 3.52 上海 31.17 +3 3.8 成都 30.67 +2 2.87 南京 32.00 +5 3.94 昆明 25.02 -8 4.26 4.2 抗风设计 抗风设计分为两部分:一为电池组件支架的抗风设计;二为灯杆的抗风设 计。 4.2.1 风速及风力确定 依据电池组件的技术参数资料,风速和风力的对应关系如下表3: 表3 风速和风力对应关系 Table 3 Wind speed and wind corresponding relation 名称 最大风力m/s 风速(级) 名称 最大风力m/s 风速(级) 热带低压TD 10.8~17.1 6~7 台风TY 32.7~41.4 12~13 热带风暴TS 2~24.4 8~9 强台风STY 41.5~50.9 14~15 强热带风暴STS 24.5~32.6 10~11 超强台风Super TY >51.0 ?16 南方中部地区台风很少出现,大部分时间最多为热带低压或者热带风暴 气候,即为8~9级风力强度,故选择最小强热带风暴强度就够了。所以设定最大风 速V25m/s。 4.2.2 太阳能灯杆部分的力学分析 如图3,焊缝所在面即灯杆破坏面。 电池板的倾角A= 灯杆高度h=2.5m 设计选取灯杆底部的焊缝宽度τ=4mm 灯杆底部外径φ=150mm 图3 焊缝所在面即灯杆破坏面 Figure 3 Weld failure face 4.2.3 灯杆破坏面地抗拒的计算 受力分析如图4所示: 灯杆破坏面的抵抗力矩W的计算点到灯杆受到的电池板作用载荷作用线 的距离设为S,则 S(h+s)sin(2500+75cos)sin?269mm0.269m 所以风载荷在灯杆破坏面上的作用矩: MF×S 图4 受力分析 Figure 4 Stress analysis 根据前面设计的25m/s的最大允许风速,太阳能荧光灯杀虫器50W/12V的电池板基本荷载为300。 考虑安全系数为1.3,则 F1.3×300390N 则 MF×S390×0.269N?m104.91N?m 根据数学推导,圆环形破坏面的抵抗矩 W?×(3r2δ+3rδ2+δ3) 式中r为圆环内径,δ为圆环宽度 则有W ?×(3×150×4+3×75×4+3×4)?8520?3 风载荷在破坏面上作用矩引起的应力 fM/W104.91N?m/8520?3?12.3KPa 据资料显示,常用的Q235钢的抗弯强度为215MPa12.3KPa。 所以,设计选取的焊缝宽度满足要求,只要焊接质量能保证,灯杆的抗风符合要求。 4.3 表面处理 表面采用静电涂装新技术,达到自洁、抗腐蚀、耐老化的作用,并且适应任何气候环境。加工工艺设计为热浸锌的基础上涂装,提高产品性能。 5 设计总结 市电照明灯具电费高昂:市电照明灯具工作中有固定高昂的电费,要长期不间断对线路和其它配置进行维护或更换,维护成本逐年递增。太阳能照明灯具免电费:太阳能照明灯具是一次性投入,无任何维护成本,三年可收回投资成本,长期受益。 市电照明灯具有安全隐患:市电照明灯具由于在施工质量、景观工程的改造、材料老化、供电不正常、水电气管道的冲突等方面带来诸多安全隐患。太阳能照明没有安全隐患:太阳能灯具是超低压产品,运行安全可靠。 太阳能灯照明的其它优势:绿色环保,能为高尚生态小区的开发和推广增加新的卖点;可持续降低物业管理成本,减少业主公共分摊部分的费用。综上对比所述,太阳能照明之安全无隐患、节能无消耗、绿色环保、安装简便、自动控制免维护等固有的特性将为楼盘的销售、市政工程的建设直接带来明显可利用的优势。 太阳能杀虫灯以太阳光为能源,不需要铺设复杂的管线,安全节能无污染。基于单片机的太阳能控制系统很好地把太阳能光伏技术与单片机智能控制技术结合了起来。而且具有电路结构简单、工作稳定可靠、实用性强等优点。 1.节能环保:太阳能是一种清洁的可再生能源,它不仅节约了电能,而且减少了二氧化碳的排放量。有关数据表明太阳能每年可以减少7740万吨二氧化碳就相当于节省了310亿美元的二氧化碳减量成本。 2. 可靠耐用:太阳能杀虫灯在恶劣的环境和气候条件下,光伏发电系统很少发生故障;目前绝大多数太阳能电池组件的生产技术都足以保证10年以上性能不下降,太阳能电池组件可以发电25年或更长的时间。 3.安装组件积木化:安装灵活方便,便于用户根据自己的需要选择和调整太阳能的容量大小。 4.安全:太阳能杀虫灯不使用易燃燃料,而且不像交流电那样联网运行,导致在雷击等情况下经常会出现高压浪涌,对设备安全造成威胁,只要设计和安装适当,系统具有很高的安全性。 5.自主供电:离网运行的太阳能杀虫灯具有供电的自主性、灵活性。 太阳能与LED相结合的技术运用在太阳能杀虫灯领域完全符合“绿色,节能,低成本”的现代化设计理念。我们这个课题具有很大的研究价值,而从上面一系列的分析中也不难看出这个课题本身所具有的潜在价值更是无法估量的。整体设计基本上考虑到了各个环节:光伏组件的峰瓦数选型设计与蓄电池容量选型设计采用了通用的设计方法,设计思路比较科学,外表采用了陷阱的技术工艺,美观而且耐用。 参考文献 [1] Harold J. 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