太阳能板供电二氧化碳监测设备设计(共3252字).doc
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1、太阳能板供电二氧化碳监测设备设计(共3252字)摘要:设计一种设施农业种植中采用太阳能板供电的云平台二氧化碳监测设备,其电源使用清洁的太阳能源,同时减少现场布线施工,实现了云平台二氧化碳数据采集,使监测设备更加方便应用和普及。关键词:太阳能板;功耗;充电电路;升压电路;二氧化碳;云平台植物的光合作用需要消耗二氧化碳,它能提高农作物的产量,增加果蔬类的糖分,提高农作物的抗病能力,同时还能缩短农作物的成熟周期,因此二氧化碳对农作物的生长起到重要作用,监测二氧化碳浓度数据对温室大棚农业生产具有重要意义。根据农业生产环境条件和设备安装应用的需求,采用太阳能供电的二氧化碳监测设备(下称监测设备)使用清洁
2、能源,同时可减少现场布线施工的工作量,使监测设备更加方便应用和普及。1功能原理监测设备主要由两大部分组成,分别是太阳能板供电系统和功能控制系统,组成结构如图1。功能控制系统主要由三部分组成,云平台通信模块,二氧化碳传感器和其他功能模块。其他功能模块主要包括单片机,数据显示液晶屏,存储器和电源模块等功能部件。2功能控制系统的功耗计算监测设备采用太阳能板供电需要考虑功能控制系统的功耗。控制系统的数据显示液晶屏主要是在调试和巡检监测设备时使用,正常工作时是关闭的,因此基本不考虑它的功耗。监测设备工作运行时分为工作模式和睡眠低功耗模式,进入睡眠低功耗模式时整机功耗小于0.001W,相对于工作模式状态情
3、况,睡眠低功耗可以忽略不计。工作模式是监测设备定期从睡眠低功耗模式中唤醒进入工作状态,监测二氧化碳数据和上报数据,然后再次进入睡眠低功耗模式。工作状态时,二氧化碳传感器需要180秒的预热,180秒预热之后打开云平台通信模块进行云平台数据上报通信,云平台通信工作时间是10秒,合计一次工作时间为190秒。白天有日照时,植物进行光合作用,二氧化碳浓度变化比较大,夜间没有光合作用,二氧化碳浓度变化比较小,因此将一天分2个时段,第一时段从5:30到19:30共14个小时,每10分钟唤醒工作一次,第二时段从19:30到次日的5:30共10个小时,每60分钟唤醒工作一次。这种分时段工作方式可以较为完整的检测
4、出环境参数,又可以有效的控制功耗。云平台通信模块采用EMW3080模块,平均功率小于0.4W,二氧化碳传感器模块最大功率小于0.5W,其他功能模块实测功耗总和小于0.2W。功耗计算公式如下:依据公式(1)来计算监测设备各功能模块一天2个时段的功耗。云平台通信模块的日耗电量:根据上面计算电量,监测设备采用工作面积为290mm*190mm,标称功率为6W的太阳能板,考虑到阴雨天气,实际日平均功率按1.5W(1/4额定功率)计算,每天工作6个小时能提供9Wh的电能,足够监测设备长期正常运行。3监测设备的设计3.1太阳能板稳压输出电路太阳能板在不同光照强度下,电压波动比较大,因此要求稳压输出模块具有较
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