[發明專利]太陽能光熱實驗實訓裝置及操作方法

在審

• 申請號: 201711067023.4
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107610570A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 管立偉;盧宇;李正念;廖全當;汪昕隆;許萬彬;王梓行
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18;G09B25/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊,丘鴻超

技術領域

本發明涉及一種實驗教學設備，尤其涉及一種太陽能光熱實驗實訓裝置及操作方法。

背景技術

太陽能專業人才的稀缺一直是制約太陽能行業快速健康發展的最大瓶頸，同時各高校所開展的新能源相關課程和教學模式還不成熟，配套的教學設備和實驗儀器稂莠不齊，亟待規劃和開發。為幫助學生學習和理解太陽能光熱系統的原理和提高工程應用動手實踐能力，特研制太陽能光熱實驗教學系統。發明專利（授權公告號CN 103606325 B）設計一種太陽能光伏發電綜合實驗平臺，無法應用于太陽能光熱方面的教學和研究。實用新型專利（授權公告號CN 205881277 U）提出一種可移動式光伏光熱一體化實驗實訓系統，在室內進行模擬實驗時無法對人工光源進行調節，工作可靠性存在缺陷且沒有上位機軟件實現系統數據的自動存儲處理、圖表顯示和報表打印。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明采用以下技術方案：

一種太陽能光熱實驗實訓裝置，其特征在于，包括：裝置部分和控制部分；所述裝置部分包括通過水管相連接的太陽能集熱板和水箱，所述水管上設置有水泵和電磁閥；所述控制部分包括：微控制單元（MCU）、傳感器模塊、人工光源、調光模塊、存儲模塊、顯示模塊、通信模塊、執行模塊和上位機；所述傳感器模塊包括：溫度采集模塊、水位采集模塊和光照度采集模塊；所述傳感器模塊采集溫度、水位、光照度信息并傳送至MCU，所述MCU處理后發出控制指令，并通過執行模塊完成對水泵和電磁閥的控制；所述調光模塊可調節人工光源對所述太陽能集熱板的光照度；所述存儲模塊與MCU連接，用于存儲實驗數據；所述顯示模塊與MCU連接；所述MCU與上位機通過通信模塊連接。

進一步地，所述通信模塊為RS485，所述RS485通過串口與MCU連接。

進一步地，所述溫度采集模塊中設置有溫度傳感器，所述溫度傳感器為PT1000鉑熱電阻；所述水位采集模塊中設置有水位傳感器，所述水位傳感器為擴散硅壓力傳感器。

進一步地，所述溫度采集模塊包括信號調理電路，所述信號調理電路包括：PT1000鉑熱電阻，ADR421基準電壓源U22，4個OPA277運算放大器U14、U15、U16、U17，6個10k歐電阻R223、R224、R225、R226、R232、R233，1個0歐電阻R227，1個4.7k電阻R228，2個10歐電阻R229、R230，1個0.68k歐電阻R231，2個0.5k歐可調電阻RP5、RP7，2個100歐可調電阻RP6、RP8、47微法/16伏電容C200、2個0.1微法電容C201、C216和TM7705A/D轉換器；所述電容C200、C201并聯在基準電壓源U22的輸入端和接地端之間；所述基準電壓源U22的輸出端經電容C216接地，并經電阻R223接運算放大器U15的同向輸入端；所述運算放大器U14的輸出端接反向輸入端，并經電阻R225接運算放大器U15的同向輸入端；所述運算放大器U15的反向輸入端經電阻R224接地，并經電阻R226接運算放大器U15的輸出端；所述運算放大器U14的同向輸入端依次經電阻R228、可調電阻RP5、并聯的電阻R229與可調電阻RP6接運算放大器U15的輸出端，并經電阻R227連接PT1000鉑熱電阻；所述運算放大器U16的反向輸入端接運算放大器U16的輸出端，運算放大器U16的同向輸入端接PT1000鉑熱電阻的電流輸入端；所述運算放大器U16的同向輸入端接PT1000鉑熱電阻的電流輸出端；所述PT1000鉑熱電阻依次經由電阻R231、可調電阻RP7、并聯的電阻R230與可調電阻RP8構成的零度電阻接地，運算放大器U17的反向輸入端經電阻R232接地，并經R233接運算放大器U17的輸出端；所述運算放大器U16和U17的輸出端分別接所述A/D轉換器的7腳和8腳；所述零度電阻的阻值為PT1000鉑熱電阻在零度時的阻值。

進一步地，所述溫度采集模塊還包括A/D轉換與隔離電路，所述A/D轉換與隔離電路包括A/D轉換器TM7705和隔離芯片ADUM5401。

進一步地，所述調光模塊包括同步信號采樣電路和可控硅觸發電路，所述人工光源接入可控硅觸發電路。