一種太陽能電池高低溫光伏特性測試實驗臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及太陽能電池溫度特性測試技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種太陽能電池高低溫光伏特性測試實驗臺。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池作為新能源技術(shù)受到世界各地的普遍歡迎，但是對于大部分太陽能電池，隨著溫度的上升，短路電流上升，開路電壓減小，轉(zhuǎn)換效率降低。市場上已經(jīng)有一些用于測量太陽能電池的溫度特性的儀器，但是體積龐大，成本高，測試使用的光源只能是人造光源，然而人造光源無法完全地模擬太陽光，而且現(xiàn)有的儀器只能測量溫度升高時太陽能電池的光伏特性，不能測量溫度降低時太陽能電池的光伏特性。對于測試所采集到的數(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)存在的問題，本實用新型提供了一種太陽能電池高低溫光伏特性測試實驗臺。
[0004]本實用新型采用的技術(shù)方案:一種太陽能電池高低溫光伏特性測試實驗臺，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；所述的實驗臺內(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、顯示模塊、按鍵控制模塊、報警模塊和用于采集電流、電壓、溫度和光照強度信息的數(shù)據(jù)采集模塊。
[0005]本實用新型的有益效果:本實用新型的實驗臺體積較小，成本低，使用方便，可以采用不同的光源照射太陽能電池，也可以直接使用太陽光進行實驗。本實用新型的實驗臺中設(shè)有制冷裝置和加熱裝置，可以模擬不同的溫度，利用單片機自動記錄實驗數(shù)據(jù)，并且可以與上位機通訊進行數(shù)據(jù)處理。
【附圖說明】
[0006]圖1是本實用新型的原理框圖；
[0007]圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖3是本實用新型控制電路的電器原理圖；
[0009]圖4是實驗臺的主視圖；
[0010]圖5是實驗臺的左視圖；
[0011]圖6是實驗臺的俯視圖；
[0012]圖7是實驗臺的整體效果圖。
【具體實施方式】
[0013]為了更好地表述本實用新型技術(shù)方案的細節(jié)及其優(yōu)點，現(xiàn)結(jié)合附圖作進一步說明。
[0014]如圖1、圖2所示，一種太陽能電池高低溫光伏特性測試實驗臺，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；所述的實驗臺內(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、顯示模塊、按鍵控制模塊、報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)安裝一個風(fēng)扇8，通過風(fēng)扇8把電熱絲7周圍的熱空氣吹進變溫箱2。為了提高實驗臺的安全性，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)沒有開始時，熱端過熱造成制冷片損壞。制冷和加熱功能通過繼電器來切換。
[0017]所述的微處理器采用的是AT89S52單片機，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自帶的10位A/D轉(zhuǎn)換器直接采集太陽能電池的開路電壓；所述的電流數(shù)據(jù)采集模塊采用數(shù)字電流表采集太陽能電池的短路電流，所述的光照強度采集模塊采用的是光敏電阻串聯(lián)單片機的方式間接測量?？刂齐娐沸枰瑫r測量太陽能電池的短路電流和開路電壓值，但是短路與開路兩種狀態(tài)不可能同時存在，而且短路狀態(tài)持續(xù)太久會損壞太陽能電池，所以電路采用實時測量開路電壓值，當(dāng)溫度變化大于2攝氏度時測量一次短路電流值，開路電壓和短路電流測量的切換采用繼電器切換。
[0018]如圖3所示，單片機的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，單片機的12腳連接DS18B20數(shù)字溫度傳感器，單片機的I腳通過上拉電阻串聯(lián)光敏電阻，單片機的22~25腳分別連接按鍵控制模塊的四個按鍵，LCD液晶顯示器的4、5、6腳分別連接單片機28、27、26腳，IXD液晶顯示器的7~14腳分別連接單片機的39~32腳，報警器連接單片機的21腳。
[0019]所述的按鍵控制模塊包括4個按鍵，分別是“開始”、“上翻”、“下翻”和“聯(lián)機”。只有“開始”按下后，儀器才會啟動溫度變換和采集數(shù)據(jù)，“上翻”和“下翻”用于在測試結(jié)束后，查詢自動記錄的20組數(shù)據(jù)，“聯(lián)機”按鍵的作用是，在測試結(jié)束后控制單片機向上位機傳輸數(shù)據(jù)。
[0020]所述的上位機采用LabVIEW軟件編寫，通過USB轉(zhuǎn)串口工具與單片機連接，單片機可以將采集到的數(shù)據(jù)傳給上位機，上位機將數(shù)據(jù)生成電子表格和太陽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，上位機上的傳輸指示燈會短暫地變成綠色，報警器發(fā)出報警提示。
[0021]使用時，太陽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透明密封蓋I照射太陽能電池，也可以將實驗臺置于太陽光下。
[0022]當(dāng)按下“開始”，首先啟動制冷裝置，當(dāng)變溫箱2溫度低于室溫3攝氏度時關(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，啟動加熱裝置，當(dāng)變溫箱2的溫度上升至設(shè)定溫度時，停止加熱。在此過程中，單片機實時采集太陽能電池的開路電壓值，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，控制電路采集一次太陽能電池的短路電流值，開路電壓和短路電流測量的切換采用繼電器切換，通過光敏電阻實時記錄光照強度信息。
[0023]測試過程結(jié)束后，使用者可以通過“上翻”、“下翻”按鍵和液晶顯示器來查看自動采集的數(shù)據(jù)，按“聯(lián)機”按鍵將采集的數(shù)據(jù)傳輸給上位機，傳輸完成后，上位機傳輸指示燈短暫變?yōu)榫G色，報警器發(fā)出報警提示。上位機將數(shù)據(jù)生成電子表格和太陽能電池的電流電壓隨溫度、光照強度變化的曲線圖。
【主權(quán)項】
1.一種太陽能電池高低溫光伏特性測試實驗臺，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；所述的實驗臺內(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、顯示模塊、按鍵控制模塊、報警模塊和用于采集電流、電壓、光照強度和溫度信息的數(shù)據(jù)采集模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池高低溫光伏特性測試實驗臺，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所述的一種太陽能電池高低溫光伏特性測試實驗臺，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所述的一種太陽能電池高低溫光伏特性測試實驗臺，其特征在于:所述的微處理器采用的是AT89S52單片機。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池高低溫光伏特性測試實驗臺，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所述的一種太陽能電池高低溫光伏特性測試實驗臺，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所述的一種太陽能電池高低溫光伏特性測試實驗臺，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所述的一種太陽能電池高低溫光伏特性測試實驗臺，其特征在于:所述的上位機采用LabVIEW軟件編寫。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽能電池高低溫光伏特性測試實驗臺，其特征在于:所述的水冷箱(4 )設(shè)有入水口、出水口和用于促進水循環(huán)的水泵。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池高低溫光伏特性測試實驗臺，其特征在于:所述的按鍵控制模塊包括“開始”、“上翻”、“下翻”和“聯(lián)機” 4個按鍵。
【專利摘要】一種太陽能電池高低溫光伏特性測試實驗臺，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；所述的實驗臺內(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、顯示模塊、按鍵控制模塊、報警模塊和用于采集電流、電壓、溫度和光照強度信息的數(shù)據(jù)采集模塊。本實用新型的實驗臺體積較小，成本低，使用方便，可以采用不同的光源照射太陽能電池，也可以直接使用太陽光進行實驗。本實用新型的實驗臺中設(shè)有制冷裝置和加熱裝置，可以模擬不同的溫度，利用單片機自動記錄實驗數(shù)據(jù)，并且可以與上位機通訊進行數(shù)據(jù)處理。
【IPC分類】H02S50/10
【公開號】CN204669310
【申請?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
【申請人】徐州工程學(xué)院
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月22日