-[6]，最終達(dá)到干燥目的的含水量為7%。茶葉的干燥主要有三個(gè)階段，第一階溫度控制在110℃，干燥時(shí)間在100min；第二階段干燥所需要溫度為115℃，干燥所需要時(shí)間為100min；第三階段干燥所需要溫度為120℃，干燥所需要時(shí)間為90min。食品的種類不同，其需要的干燥工藝不同，干燥流程也有所不同，目前大多數(shù)干燥設(shè)備，往往只是針對(duì)某一類食品進(jìn)行干燥，做不到多種食品的干燥。2.3太陽(yáng)能干燥箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)干燥箱體主要由干燥室、物料架、加熱裝置、離心風(fēng)機(jī)和排濕風(fēng)機(jī)組成。干燥室主要為食品提供的干燥場(chǎng)所，主控制系統(tǒng)對(duì)干燥箱進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和控制。干燥箱體還包括送風(fēng)排濕功能，當(dāng)干燥箱內(nèi)溫度低于設(shè)定的溫度時(shí)，加熱器和風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，進(jìn)行送風(fēng)加熱；當(dāng)干燥箱內(nèi)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，加熱器停止工作，風(fēng)機(jī)送入常溫風(fēng)來(lái)降低箱內(nèi)溫度；當(dāng)干燥箱內(nèi)濕度高于設(shè)定濕度時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)排濕風(fēng)機(jī)進(jìn)行排濕操作。在干燥箱內(nèi)，溫濕度傳感器安裝在干燥箱進(jìn)風(fēng)口，四角處以及干燥箱中間位置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)干燥箱內(nèi)各處的溫濕度信息。干燥箱控制系統(tǒng)主要由主控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與干燥箱體三部分組成，如圖2.2所示。（1）主控制系統(tǒng)由單片機(jī)、鍵盤和LCD顯示器等器件組成，是干燥箱控制系統(tǒng)的核心，完成人機(jī)交換功能，并對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸而來(lái)的原始數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、處理，并對(duì)各個(gè)模塊發(fā)出相應(yīng)的指令完成干燥控制。（2）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由多個(gè)PT100溫度傳感器、SHT11溫濕度傳感器等組成，主要作用是實(shí)時(shí)采集干燥箱內(nèi)各個(gè)位置的溫濕度信息，并將采集到的信息傳輸至單片機(jī)中。（3）干燥箱體由進(jìn)風(fēng)口、排濕口、加熱器和風(fēng)機(jī)組成，作為食品的干燥場(chǎng)所。圖2.2干燥箱控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)示2.3.1總體設(shè)計(jì)思路該系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2.3所示，本系統(tǒng)由12V電源、5V電源、單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示模塊、按鍵模塊、溫濕度傳感器模塊、加熱模塊、蜂鳴器模塊、濕度傳感器模塊排濕風(fēng)機(jī)等組成。太陽(yáng)能干燥箱進(jìn)行工作中，系統(tǒng)以AT89C52單片機(jī)為主的芯片，通過(guò)溫濕度傳感器將干燥箱內(nèi)到的信息采集送至模數(shù)轉(zhuǎn)化器，然后將數(shù)字信號(hào)傳送到單片機(jī)進(jìn)行處理，進(jìn)而通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制各個(gè)模塊進(jìn)行工作。系統(tǒng)的人機(jī)交換部分包括鍵盤模塊，定時(shí)模塊以及LCD顯示部分，人們通過(guò)鍵盤輸入干燥箱所需的溫濕度以及時(shí)間信號(hào)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，當(dāng)系統(tǒng)超過(guò)人們?cè)O(shè)定的閾值時(shí)，蜂鳴器將進(jìn)行報(bào)警，提醒人們，同時(shí)自動(dòng)關(guān)閉相應(yīng)的模塊，滿足對(duì)干燥的需求。圖2.3總體思路圖系統(tǒng)各功能模塊分別為微控制模塊、溫濕度采集模塊、風(fēng)機(jī)模塊、顯示模塊、鍵盤模塊、排濕模塊，報(bào)警模塊。具體工作原理：1）設(shè)置干燥參數(shù)，系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)溫濕度參數(shù)檢測(cè)，并進(jìn)入干燥階段；2）在食品干燥的過(guò)程中，干燥箱內(nèi)溫濕度傳感器對(duì)溫濕度信息實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集并將其數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)進(jìn)行處理；3）控制器根據(jù)該物料的不同干燥階段進(jìn)行判斷決策；4）單片機(jī)向干燥箱內(nèi)加熱器，風(fēng)機(jī)等器件發(fā)出相應(yīng)控制指令，來(lái)滿足干燥所需要的溫濕度要求。2.3.2溫度傳感器模塊如圖2.5所示，溫度傳感模塊采用PT100+MAX31865的組合。PT100鉑熱電阻，是較常用的熱電阻，它的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變，其采樣溫度范圍為-200℃～+850℃。PT后的100即表示它在0℃時(shí)阻值為100歐姆，在100℃時(shí)它的阻值約為138.5歐姆。常見(jiàn)的pt100感溫元件有陶瓷元件，玻璃元件，云母元件，它們是由鉑絲分別繞在陶瓷骨架，玻璃骨架，云母骨架上再經(jīng)過(guò)復(fù)雜的工藝加工而成，在醫(yī)療、電機(jī)、工業(yè)、溫度計(jì)算、阻值計(jì)算等高精溫度設(shè)備，應(yīng)用范圍十分廣泛。MAX31865是簡(jiǎn)單易用的熱敏電阻至數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換器，優(yōu)化用于鉑電阻溫度傳感器(RTD)。外部電阻設(shè)置所用RTD的靈敏度，高精度Σ-Δ?ADC將RTD電阻與參考阻值之比轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出。MAX31865輸入具有高達(dá)±45V的過(guò)壓保護(hù)，提供可配置的RTD及電纜開(kāi)路/短路條件檢測(cè)，在工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、儀表等應(yīng)用廣泛。相比其它檢測(cè)方法，其特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)如下：?集成更低系統(tǒng)功耗，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，減少設(shè)計(jì)周期?簡(jiǎn)便的RTD鉑電阻之?dāng)?shù)字轉(zhuǎn)換器?支持100Ω至1kΩ(0°C時(shí))鉑電阻RTD(PT100至PT1000)?兼容于2線、3線和4線傳感器連接?SPI兼容接口?20引腳TQFN和SSOP封裝?高精度設(shè)備滿足誤差預(yù)算?15位ADC分辨率；標(biāo)稱溫度分辨率為0.03125°C(隨RTD非線性變化)?整個(gè)工作條件下，總精度保持在0.5°C(0.05%滿量程)?全差分VREF輸入?轉(zhuǎn)換時(shí)間：21ms(最大值)?集成故障檢測(cè)，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性?±45V輸入保護(hù)?故障檢測(cè)(RTD開(kāi)路、RTD短路到量程范圍以外的電壓或RTD元件短路)?SPI兼容接口2.3.3濕度傳感器模塊圖2.6濕度傳感器模塊電路圖如圖2.6所示，為濕度傳感器模塊電路圖。環(huán)境濕度傳感模塊采用SHT11。SHTxx,系列產(chǎn)品是一款高度集成的溫濕度傳感器芯片，提供全量程標(biāo)定的數(shù)字輸出。它采用專利的CMOSens技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電容性聚合體濕度敏感元件和一個(gè)用能隙材料制成的溫度敏感元件，這兩個(gè)敏感元件與一個(gè)14位的A/D轉(zhuǎn)換器以及一個(gè)串行接口電路設(shè)計(jì)在同一個(gè)芯片上面。該傳感器品質(zhì)卓越、響應(yīng)超快、抗干擾能力強(qiáng)、極高的性價(jià)比。每個(gè)傳感器芯片都在極為精確的恒溫室中進(jìn)行標(biāo)定，以鏡面冷凝式露點(diǎn)儀為參照。通過(guò)標(biāo)定得到的校準(zhǔn)系數(shù)以程序形式儲(chǔ)存在芯片本身的OTP內(nèi)存中。通過(guò)兩線制的串行接口與內(nèi)部的電壓調(diào)整，使外圍系統(tǒng)集成變得快速而簡(jiǎn)單。微小體積、極低功耗等優(yōu)點(diǎn)使其成為各類應(yīng)用中的首選。產(chǎn)品提供表面貼片LCC或4針單排引腳封裝，并可根據(jù)用戶的不同需求，提供特殊封裝形式。2.3.4蜂鳴器報(bào)警模塊圖2.7蜂鳴器報(bào)警模塊電路圖蜂鳴器模塊采用有源蜂鳴器，并使用NPN三極管驅(qū)動(dòng)，如圖2.7所示。相比無(wú)源蜂鳴器，此蜂鳴器具有控制簡(jiǎn)單、響度高的特點(diǎn)，能充分滿足報(bào)警提醒的需求。2.3.5按鍵模塊圖2.8按鍵模塊電路圖按鍵模塊采用自復(fù)位點(diǎn)動(dòng)式按鈕，具有使用廣泛、選擇性多、壽命長(zhǎng)、體積小、價(jià)格便宜、手感好等特點(diǎn)。2.3.6顯示模塊圖2.9顯示模塊電路圖顯示模塊采用LCD1602，RP1是排阻，接電源上拉，增加驅(qū)動(dòng)能力，以免驅(qū)動(dòng)能力不足而顯示異常，如圖2.9所示。LCD1602是應(yīng)用十分廣泛的顯示模塊，比一般的數(shù)碼管顯示的內(nèi)容更多，功耗更低，而且價(jià)格便宜，體積較小，是較為理想的顯示模塊。2.4設(shè)計(jì)總體原理及仿真圖2.10總體仿真電路圖太陽(yáng)能干燥箱主要用到太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)，熱風(fēng)干燥技術(shù)，同時(shí)用到自動(dòng)控制技術(shù)。根據(jù)總體結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)原理，利用Proteus軟件進(jìn)行仿真，在仿真系統(tǒng)中，進(jìn)行調(diào)試各個(gè)模塊的具體功能以及數(shù)值的變化量，從而來(lái)驗(yàn)證各個(gè)模塊的合理性。在系統(tǒng)進(jìn)行工作運(yùn)行時(shí)，具體原理為：當(dāng)干燥箱內(nèi)溫度傳感器檢測(cè)到溫度低于設(shè)定的閾值時(shí)，系統(tǒng)就開(kāi)啟加熱裝置和風(fēng)機(jī)模塊進(jìn)行送風(fēng)加熱工作，加熱器指示燈亮起。隨著干燥箱系統(tǒng)干燥的進(jìn)行，干燥箱內(nèi)濕度將會(huì)增大，當(dāng)干燥箱內(nèi)濕度超過(guò)60%時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)排濕風(fēng)機(jī)，進(jìn)行排濕操作。當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)，關(guān)閉加熱器，并打開(kāi)蜂鳴器報(bào)警提醒。在通過(guò)鍵盤設(shè)置相應(yīng)的干燥參數(shù)時(shí)，按下設(shè)置閾值按鍵，可設(shè)置溫度閾值，按上、下按鍵調(diào)整，再次按下時(shí)設(shè)置閾值鍵生效。當(dāng)按下定時(shí)按鍵，可設(shè)置定時(shí)值，按上、下按鍵調(diào)整，再次按下時(shí)定時(shí)值生效。當(dāng)設(shè)置定時(shí)值后，到達(dá)時(shí)間會(huì)關(guān)閉加熱器、排濕風(fēng)機(jī)、蜂鳴器等，并且關(guān)閉系統(tǒng)指示燈亮起，需要關(guān)閉后重新上電或復(fù)位才可重新工作。2.5太陽(yáng)能干燥設(shè)備的總體設(shè)計(jì)干燥箱是食品進(jìn)行熱量交換的重要場(chǎng)所，通過(guò)加熱器加熱周圍的空氣，利用風(fēng)機(jī)將熱空氣送到干燥箱內(nèi)與食品進(jìn)行熱量交換來(lái)蒸發(fā)食品中的水分以達(dá)到干燥的目的。合理有效利用干燥箱的空間，需要對(duì)干燥箱結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)。物料的裝載方式會(huì)直接影響物料的干燥質(zhì)量和干燥時(shí)間，物料的進(jìn)出方式也會(huì)關(guān)系到干燥作業(yè)的強(qiáng)度。因此，對(duì)干燥箱的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足一下要求：（1）干燥箱結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積??；（2）干燥作業(yè)連續(xù)性能好，保證食品連續(xù)干燥；（3）物料裝載方式簡(jiǎn)單、可靠，合理利用干燥室空間，勞動(dòng)強(qiáng)度較低；（4）干燥室密封性能好，減少熱量的散失；（5）干燥室內(nèi)風(fēng)量均勻分布；（6）防止塵土、雨水、蟲(chóng)子的侵害，保證食品干燥的衛(wèi)生質(zhì)量。2.5.1干燥箱體設(shè)計(jì)干燥箱體采用廂體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)計(jì)多層框架結(jié)構(gòu)，主要用于干燥時(shí)間周期長(zhǎng)的農(nóng)副產(chǎn)品，如香料、枸杞和花椒等，制造簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，適用性廣。干燥箱主要包括加熱裝置，風(fēng)機(jī)，物料架以及排濕口，干燥室壁采用性能較好的彩鋼板制成，成本低廉，制造簡(jiǎn)單。干燥箱內(nèi)設(shè)計(jì)四層可移動(dòng)的物料架，對(duì)需要懸掛干燥的農(nóng)產(chǎn)品，在箱體上面設(shè)計(jì)一些掛鉤。為保證干燥箱的密封性和裝置物料的方便，干燥箱采用門式結(jié)構(gòu)，即設(shè)計(jì)成一扇左右兩開(kāi)的門，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。干燥箱的上方布置太陽(yáng)能光伏板和蓄電池，對(duì)干燥箱提供電能。干燥箱的底部設(shè)計(jì)四個(gè)方向輪，方便干燥箱的隨時(shí)移動(dòng)。根據(jù)200Kg農(nóng)產(chǎn)品的裝載需求，外箱體的基本尺寸大小初步確定為3000×1200×1000mm，外部體積為3.6m3，滿足農(nóng)村地區(qū)干燥農(nóng)產(chǎn)品的需求。2.5.2物料架設(shè)計(jì)在需要進(jìn)行對(duì)食品干燥作業(yè)時(shí)，食品可放進(jìn)物料盤里，然后再裝入干燥室內(nèi)。為了方便食品的加入，在干燥室內(nèi)安裝可移動(dòng)的盤架，干燥室內(nèi)，可食品進(jìn)行分層裝載，提高了物料與熱空氣的接觸面積，同時(shí)減少人們大的勞動(dòng)強(qiáng)度，加快了食品與熱空氣的熱交換過(guò)程，有利于提高干燥速度。以裝載量200Kg為裝載量，干燥室設(shè)計(jì)了3列盤架，每列放置4個(gè)物料盤，共計(jì)12個(gè)物料盤。3.烘干系統(tǒng)、供電系統(tǒng)及所需電量計(jì)算3.1烘干系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1.1加熱器的選擇加熱裝置是干燥箱的重要部分，直接影響到干燥箱的干燥效率。食品的干燥實(shí)際上是不斷吸收熱量的過(guò)程，所選擇的加熱裝置能夠滿足食品干燥所需要的熱量。以干燥200Kg的枸杞為例，到達(dá)干燥要求所需要的熱量可提供公式進(jìn)行計(jì)算。假設(shè)在干燥過(guò)程中，食品的質(zhì)量是因?yàn)樗值纳⑹г斐傻?，及干燥前后它的絕對(duì)質(zhì)量不變，則干燥過(guò)程物料升溫所需熱能Q根據(jù)以下公式計(jì)算：(3.1)式中，為干燥工程中所需熱量，kj；為干燥前濕物料的質(zhì)量，為絕對(duì)干物料的比熱，取2kJ/kg?℃，為水的定壓比熱，取4.186kJ/kg·℃；為物料的干基含水率，取（枸杞的初始含水率為，取76%，干燥后的安全水分時(shí)含水率為，取10%）；為室外平均溫度，取25℃；為干燥箱內(nèi)平均溫度，取60℃。根據(jù)計(jì)算得，物料升溫所需要的熱能為：kJ干燥箱每天工作按8小時(shí)工作，加熱裝置所產(chǎn)生以上熱量需要功率為：(3.2)經(jīng)計(jì)算得，加熱裝置功率由以上計(jì)算可以得出，加熱裝置可采用直流24V/600W加熱器，其工作溫度為20-90℃。3.1.2風(fēng)機(jī)的選擇風(fēng)機(jī)作為太陽(yáng)能干燥設(shè)備的配套動(dòng)力設(shè)備，其選型對(duì)干燥設(shè)備的性能至關(guān)重要。離心式風(fēng)機(jī)和軸流式風(fēng)機(jī)是比較常見(jiàn)的兩種類型的風(fēng)機(jī)，也是干燥設(shè)備普遍應(yīng)用的風(fēng)機(jī)。軸流式風(fēng)機(jī)的風(fēng)量不會(huì)因外界阻力的大小而變化，適用于要求風(fēng)量穩(wěn)定的設(shè)備。離心式風(fēng)機(jī)輸氣量較大，壓強(qiáng)較高。風(fēng)機(jī)需要將熱空氣穩(wěn)定吹進(jìn)干燥箱內(nèi)，進(jìn)行對(duì)物料的干燥。綜合以上考慮，干燥箱選用一臺(tái)24V/50W的直流離心風(fēng)機(jī)。3.2光伏部件的選擇與電量計(jì)算3.2.1太陽(yáng)能光伏發(fā)電在光能利用形式中，太陽(yáng)能光伏發(fā)電占據(jù)主導(dǎo)地位，是最為有效且得到廣泛應(yīng)用的方法。與傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電方式相比，光伏發(fā)電系統(tǒng)的性比價(jià)是顯而易見(jiàn)的，首先從環(huán)境角度分析，自從工業(yè)革命以來(lái)，大量的運(yùn)用化石能源作為工業(yè)的血液，帶來(lái)了全球工業(yè)的飛速進(jìn)步，但現(xiàn)今已不同往昔；其一，化石能源的大量消耗帶來(lái)的是全球變暖，海平面上升，環(huán)境日益惡化，這一現(xiàn)狀已經(jīng)不符合當(dāng)前環(huán)境需求，更不符合綠色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)；其二，人們無(wú)限制的開(kāi)發(fā)利用，截止目前，全球探明的化石資源為數(shù)不多，如果依然利用化石資源而不尋找新型能源代替，全球?qū)⒚媾R無(wú)資源可用的問(wèn)題。太陽(yáng)能電池陣列受到光照輻射時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生光生伏打效應(yīng)，通過(guò)電子與空穴的移動(dòng)，進(jìn)而在PN結(jié)產(chǎn)生電壓。電流經(jīng)過(guò)光伏控制器再流向逆變器，直流電轉(zhuǎn)換（DC-AC）為交流電提供給交流負(fù)載。多余的直流電被蓄電池儲(chǔ)存起來(lái)。有蓄電池存在的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)一般由太陽(yáng)電池、蓄電池、充放電控制器、以及直流負(fù)載等組成。在夜晚及陰雨天，則主要是由蓄電池儲(chǔ)存電能向負(fù)載供電。有太陽(yáng)光時(shí)，太陽(yáng)能電池組件利用光電轉(zhuǎn)換向負(fù)載提供電能。目前來(lái)說(shuō)，這種系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，城市的草坪燈，家庭院落的庭院燈，一些野外測(cè)量設(shè)備，邊遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)的供電等都有應(yīng)用。在平時(shí)設(shè)計(jì)過(guò)程中，當(dāng)系統(tǒng)容量和負(fù)載功率較大時(shí)，就得配備蓄電池組和太陽(yáng)能電池陣。此設(shè)計(jì)為家庭太陽(yáng)能干燥箱設(shè)計(jì)，因此在應(yīng)用中首先考慮的是直流光伏發(fā)電系統(tǒng)，此系統(tǒng)較為普遍使用，結(jié)構(gòu)原理較為簡(jiǎn)單，其中光伏控制器是用來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)工作，它有防止蓄電池過(guò)放電保護(hù)、系統(tǒng)極性反接保護(hù)等?？刂破鞅旧碛泄饪亻_(kāi)關(guān)、時(shí)控開(kāi)關(guān)模式。本課題主要利用太陽(yáng)能電池方陣、直流箱、控制器、蓄電池構(gòu)成。如圖所示：3-1光伏發(fā)電系統(tǒng)組成圖3.2.2所需電能計(jì)算干燥箱主要用電負(fù)載有加熱器，離心風(fēng)機(jī)以及排濕風(fēng)機(jī)，還有控制部分單片機(jī)等。加熱器選用功率為600W，工作電壓為24V；風(fēng)機(jī)選用功率為50W，工作電壓為24V的直流離心風(fēng)機(jī)；排濕風(fēng)機(jī)選用功率為50W，工作電壓為24V的直流排濕風(fēng)機(jī)。單片機(jī)電壓為5V。排濕風(fēng)機(jī)每隔一定時(shí)間進(jìn)行排濕工作，加熱器和風(fēng)機(jī)設(shè)定每天工作時(shí)間為6小時(shí)，可計(jì)算得出每天所需的電能。加熱器一天所需要的電能為：kWh離心風(fēng)機(jī)一天所需要的電能為：kWh排濕風(fēng)機(jī)設(shè)定每隔0.5小時(shí)循環(huán)排濕5分鐘，其所需電能為：kWh系統(tǒng)整體用電量和工作時(shí)間計(jì)算結(jié)果如下表所示：表3.1光伏發(fā)電子系統(tǒng)用電負(fù)荷計(jì)算設(shè)備設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)間用電量/天離心風(fēng)機(jī)6h0.3kWh排濕風(fēng)機(jī)1h0.05kWh加熱器6h3.6kWh總計(jì)6h3.95kWh3.2.3光伏組件設(shè)計(jì)太陽(yáng)能光伏組件是光伏發(fā)電的核心，主要以硅材料為主，在市場(chǎng)上有廣泛的應(yīng)用，在選擇光伏組件時(shí)，要充分考慮光伏組件的發(fā)電轉(zhuǎn)化效率，工作壽命以及電壓穩(wěn)定性等要素。光伏電池按技術(shù)類型分為單晶硅、多晶硅、薄膜電池和聚光電池等，現(xiàn)市場(chǎng)占有率最高的為前3種形式。如表3.2所示，轉(zhuǎn)換效率最高的單晶硅光伏電池，成本也是最高的，制作工藝復(fù)雜，生產(chǎn)過(guò)程耗能最高。多晶硅電池雖然轉(zhuǎn)換效率低于單晶硅，但制作相對(duì)簡(jiǎn)便，生產(chǎn)過(guò)程中耗能也低于單晶硅，市場(chǎng)占有率最高;多晶硅薄膜光伏電池轉(zhuǎn)換率較前兩種要低，但成本低廉，因此已獲得光伏發(fā)電市場(chǎng)的關(guān)注；非晶硅薄膜光伏電池雖然轉(zhuǎn)換率最低，勝在弱光性能好，如能提高穩(wěn)定性，必將會(huì)有很大的市場(chǎng)。表3.2各種材料光伏電池對(duì)比光伏電池類型轉(zhuǎn)換效率制作材料生產(chǎn)成本優(yōu)點(diǎn)單晶硅電池15%單晶硅高發(fā)展成熟，效高多晶硅電池12%多晶硅較高制造相對(duì)簡(jiǎn)便多晶硅薄膜電池10%多晶硅低價(jià)格低，性價(jià)高非晶硅薄膜電池6%非晶硅較低低光適應(yīng)性好多晶硅太陽(yáng)能電池多晶硅電池與單晶硅電池相比它的生產(chǎn)工藝更為簡(jiǎn)單，它所用的生產(chǎn)材料少，可以持續(xù)化的生產(chǎn)，效率可以達(dá)到20.4%。目前來(lái)說(shuō)，多晶硅太陽(yáng)能電池的諸多優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)比單晶硅電池的好，市場(chǎng)生產(chǎn)量也遠(yuǎn)比單晶硅太陽(yáng)能電池高。是光伏市場(chǎng)的主要產(chǎn)品之一。單晶硅太陽(yáng)能電池單晶硅太陽(yáng)能電池是一類發(fā)展快、開(kāi)發(fā)早、技術(shù)最為成功的電池，它通常情況下用于光伏電站、道路照明、航天等領(lǐng)域。它所產(chǎn)生的電壓與電力范圍廣、使用壽命長(zhǎng)以及轉(zhuǎn)換效率高。當(dāng)前世界上太陽(yáng)能電池生產(chǎn)大廠有夏普公司、西門子、英國(guó)石油公司等大的企業(yè)。均是生產(chǎn)光伏組件的大廠家。目前已大規(guī)模商業(yè)化的該電池效率為15%~20%。它的優(yōu)點(diǎn)為使用的年限長(zhǎng)，并且轉(zhuǎn)換效率高。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，相對(duì)來(lái)說(shuō)制造成本就越高。光伏組件的安裝有固定式和跟蹤式兩種。跟蹤式光伏發(fā)電系統(tǒng)相對(duì)于固定式相比，發(fā)電效率更高，但是光伏組件的安裝以及運(yùn)維難度相對(duì)比較大，同時(shí)設(shè)計(jì)成本也會(huì)相應(yīng)增加。考慮干燥箱上面部分面積有限，為了方便安裝，減少相應(yīng)的成本，所以綜合以上考慮，使用使用固定式支架。在選擇支架時(shí)，還要考慮環(huán)境的影響，滿足防腐，雨水，防風(fēng)的要求，滿足20年的使用年限。綜合考慮，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)選擇單晶硅電池板，具體參數(shù)如下表3-3所示：表3.3光伏組件參數(shù)表序號(hào)參數(shù)名稱數(shù)值1輸出功率300W2輸出電壓35V3峰值電流8.54A4開(kāi)路電壓43.6V5短路電流9.86A6轉(zhuǎn)換效率18%7組件尺寸1450mm×990mm×40mm8電池片數(shù)目72(6×12)本系統(tǒng)主要用電設(shè)備為干燥箱加熱器，風(fēng)機(jī)以及排濕風(fēng)機(jī)組成，根據(jù)以上所需電量計(jì)算光伏組件的功率。在我國(guó)北方地區(qū)，一般在冬季輻射量最低，系統(tǒng)設(shè)計(jì)要滿足在冬季的用電需求，其余月份則自然能夠滿足，峰值日照時(shí)數(shù)可取6.4h，安全系數(shù)取1.2。根據(jù)以下公式可計(jì)算光伏組件功率：(3.3)根據(jù)以上公式計(jì)算得：QUOTE電池組件功率=3950Wh6.4h×1.2=740.625（取整800W）因此，光伏發(fā)電子系統(tǒng)選用3塊300W的光伏組件串聯(lián)組成。3.2.4蓄電池設(shè)計(jì)蓄電池將光伏組件所產(chǎn)生的多余電能儲(chǔ)存起來(lái)，在遇到陰雨天或者晚上的時(shí)候，來(lái)給干燥箱提供提供電能，以維持干燥箱的正常運(yùn)行和工作?？紤]到成本和應(yīng)用范圍，在光伏發(fā)電領(lǐng)域常用的儲(chǔ)能電池為鉛酸電池。它有特別多的優(yōu)點(diǎn)相比于其它電池，對(duì)于要求特別高的一些系統(tǒng)，通常情況下要求蓄電池具有深放電能力強(qiáng)、充電效率高、自放電率低和價(jià)格低廉等要求。在目前的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，最常見(jiàn)的儲(chǔ)能電池有鉛酸蓄電池、堿性蓄電池以及磷酸鐵鋰蓄電池等。通常在光伏發(fā)電領(lǐng)域，應(yīng)用最多的儲(chǔ)能電池是鉛酸蓄電池。相對(duì)于其他蓄電池，鉛酸蓄電池適用性廣，價(jià)格低廉實(shí)惠。鉛酸蓄電池作為常用的儲(chǔ)能產(chǎn)品，主要由負(fù)極板、正極板、隔板、電解質(zhì)、電池槽、電池蓋、安全閥、垮橋、接線端子等組成，電池可以完全組裝成不同電壓值。按照其結(jié)構(gòu)形式可分為閥控密封、開(kāi)口式、閥控密封膠體式等幾種。按照其所處的環(huán)境，可以將其分為移動(dòng)的和固定的。蓄電池的容量大小應(yīng)要滿足在陰雨天和晚上對(duì)干燥箱提供電量，考慮蓄電池的容量計(jì)算與當(dāng)?shù)貭顩r有關(guān)，考慮連續(xù)陰雨天數(shù)為3天，膠體蓄電池的放電深度為70%。蓄電池容量可按如下方法計(jì)算：蓄電池容量=經(jīng)計(jì)算得蓄電池容量為:蓄電池容量=經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得出蓄電池容量為705.36Ah。選擇膠體蓄電池，根據(jù)系統(tǒng)直流電壓要求，綜合考慮單體蓄電池的重量、維修便利性等因素，最終選取規(guī)格12V200Ah的膠體蓄電池。蓄電池組標(biāo)稱電壓24V，已知選擇單體標(biāo)準(zhǔn)為12V200Ah的鉛酸蓄電池，蓄電池的串并聯(lián)數(shù)可根據(jù)下式計(jì)算：串聯(lián)數(shù)=并聯(lián)數(shù)=經(jīng)計(jì)算得出：蓄電池并聯(lián)數(shù)為24÷12=2塊蓄電池串聯(lián)數(shù)為705.36÷200=3.52≈4塊因此蓄電池采用2串4并的形式。3.2.5控制器設(shè)計(jì)在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中控制器控制太陽(yáng)能光伏組件向蓄電池充電，同時(shí)還控制蓄電池向逆變器負(fù)載供電。它主要有以下功能：(1)功率調(diào)節(jié)；(2)簡(jiǎn)單指示和通信功能；(3)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的保護(hù)功能，如短路保護(hù)，反接保護(hù)。在控制器的選取中應(yīng)注意它的額定工作電壓應(yīng)等于光伏板直流工作電壓，所以選用額定工作電壓為24V的控制器。4.效益分析4.1環(huán)境效益分析目前，我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)只要是以煤炭為主，其次以石油為輔，而可再生清潔能源只占了很少的比重。這種傳統(tǒng)的以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，會(huì)向空氣中排放大量的污染物，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了巨大影響的同時(shí)，還影響人們的健康。因此，改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)可再生能源，提高清潔能源的使用，變得越來(lái)越重要，在我過(guò)大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)，對(duì)食品以及農(nóng)產(chǎn)品的干燥仍然采用傳統(tǒng)的露天自然干燥，這種方法不僅效率低下，衛(wèi)生狀況很難得到保障，而且食品的干燥品質(zhì)低劣，甚至有部分食品因干燥不當(dāng)而被浪費(fèi)倒掉。隨著人們對(duì)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)了解，也逐漸發(fā)明了一些效率低的干燥方法和干燥工具，比如通過(guò)天然氣，煤炭等燃料對(duì)食品進(jìn)行人工加熱，這種方法仍然存在食品干燥品質(zhì)低劣的缺點(diǎn)，并且，燃料的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)移到食品中，物料燃燒也排放出大量的污染物，對(duì)環(huán)境也產(chǎn)生了巨大的影響。選用光伏發(fā)電系統(tǒng)組件，年發(fā)電量可到達(dá)1296KWh，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤為414.72Kg，相應(yīng)減少CO2排放量為852.5Kg，環(huán)境效益明顯，對(duì)環(huán)境污染有較好的緩解作用。因此，利用太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)和熱風(fēng)干燥技術(shù)的相結(jié)合，不僅能夠合理利用我們身邊的清潔能源，而且能夠提高食品的干燥效率和干燥品質(zhì)，降低其他能源消耗的同時(shí)，也提高人們的生活質(zhì)量，為人們的生活帶來(lái)更多的便利。4.2經(jīng)濟(jì)效益分析太陽(yáng)能干燥箱設(shè)計(jì)滿足人們對(duì)食品的干燥需求，采用的器件均為市面上比較便宜的材料，整個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性價(jià)比較高，給人們帶來(lái)方便的同時(shí)，還節(jié)省了經(jīng)濟(jì)的花費(fèi)。在我國(guó)大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)，采用太陽(yáng)能干燥箱，不僅可以提升食品的價(jià)值，還可以長(zhǎng)期使用干燥箱，維護(hù)成本較低。提高對(duì)食品的干燥質(zhì)量和干燥效率，同時(shí)，減少人們的勞動(dòng)強(qiáng)度。在傳統(tǒng)的露天自然干燥中，通常都是將食品鋪開(kāi)，晾曬在屋頂或者地面上，這種方式不僅占地面積較大，而且人們的勞動(dòng)強(qiáng)度也相對(duì)比較大。使用清潔能源的太陽(yáng)能干燥箱，其整體制作成本大概在5000元左右，整個(gè)系統(tǒng)能夠保證壽命期限在15年以上，整體結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單，操作方便，維護(hù)成本較低。利用太陽(yáng)能干燥箱對(duì)食品干燥，提高對(duì)食品的干燥質(zhì)量，延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期，避免因傳統(tǒng)干燥對(duì)食品的干燥不當(dāng)而被浪費(fèi)。使用太陽(yáng)能光伏發(fā)電作為電源，避免因傳統(tǒng)干燥箱使用的電能過(guò)多，很大程度降低了家庭用電，具有很好的發(fā)展?jié)摿ΑＬ?yáng)能干燥箱整體結(jié)構(gòu)較小，制作成本較低，滿足對(duì)食品的干燥需求。若之后在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，增加對(duì)太陽(yáng)能干燥箱的投資成本，在市場(chǎng)上進(jìn)行試驗(yàn)推廣，將會(huì)產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。4.3社會(huì)效益分析隨著社會(huì)不斷的快速發(fā)展，人們對(duì)食品質(zhì)量的要求也日益提高。尤其在我國(guó)農(nóng)村地區(qū)，對(duì)食品干燥仍然普遍采用露天自然干燥。太陽(yáng)能干燥箱的使用，不但能夠提高食品的干燥品質(zhì)，降低人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，給人們的生活帶來(lái)便利和經(jīng)濟(jì)上的節(jié)約，而且利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，推動(dòng)清潔能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也大大減少了化石能源不足的壓力。近年來(lái)，傳統(tǒng)能源的供應(yīng)不足，開(kāi)發(fā)新能源，節(jié)能減排已成為世界共同面臨的問(wèn)題。在我國(guó)，推廣使用可再生清潔能源，減少碳的排放量，保護(hù)環(huán)境已成為社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)。合理利用我們身邊的資源，發(fā)展更多的新能源產(chǎn)品，給我們的生活帶來(lái)方便的同時(shí)，提高人們的生活質(zhì)量。在國(guó)家大力發(fā)展新能源的政策下，太陽(yáng)能干燥箱的推廣和應(yīng)用將會(huì)有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在國(guó)家十四五大力發(fā)展新能源的政策下，將光伏發(fā)電技術(shù)運(yùn)用到我們身邊，最大限度利用我們身邊的資源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，推動(dòng)綠色社會(huì)的發(fā)展。太陽(yáng)能干燥箱的使用，不僅能夠提高食品干燥的質(zhì)量，滿足人們對(duì)食品的干燥需求，而且對(duì)提倡創(chuàng)新性社會(huì)有深遠(yuǎn)的意義。

結(jié)論太陽(yáng)能干燥箱系統(tǒng)由光伏組件、蓄電池、加熱器、風(fēng)機(jī)以及自動(dòng)控制系統(tǒng)組成，利用太陽(yáng)能光伏組件發(fā)出的電能儲(chǔ)存在蓄電池中，對(duì)干燥箱系統(tǒng)進(jìn)行供電，轉(zhuǎn)化為熱能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)食品的干燥，在干燥過(guò)程中，利用自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化干燥箱，具有干燥效率高，控制精度高，制作成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。（1）了解食品的熱風(fēng)干燥技術(shù)發(fā)展以及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，通過(guò)查閱資料，對(duì)食品干燥技術(shù)有了了解和認(rèn)識(shí)。合理設(shè)計(jì)干燥箱的容積以及結(jié)構(gòu)，通過(guò)在干燥箱內(nèi)物料架的設(shè)計(jì)，滿足人們對(duì)食品的干燥需求。設(shè)計(jì)溫濕度傳感器，進(jìn)風(fēng)口以及排濕風(fēng)機(jī)布局，達(dá)到對(duì)食品的高效率和節(jié)能的目的。（2）在自動(dòng)控制方面，利用溫濕度傳感器，單片機(jī)等來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的。通過(guò)鍵盤輸入一定的溫濕度閾值范圍，溫濕度傳感器進(jìn)行干燥箱內(nèi)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，來(lái)對(duì)干燥箱各個(gè)模塊進(jìn)行發(fā)出指令。在光伏組件和蓄電池的設(shè)計(jì)中，對(duì)干燥箱每天所需電能進(jìn)行計(jì)算，以及相關(guān)組件的性能對(duì)比，合理選擇出光伏組件的容量和蓄電池容量。（3）最后對(duì)太陽(yáng)能干燥箱進(jìn)行環(huán)境效益分析和經(jīng)濟(jì)性分析。太陽(yáng)能干燥箱滿足人們對(duì)食品干燥同時(shí)，給人們的生活帶來(lái)便利，綜合考慮分析出太陽(yáng)能干燥箱的社會(huì)效益。太陽(yáng)能干燥箱利用干燥技術(shù)和太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的相結(jié)合，滿足對(duì)食品干燥的同時(shí)，能夠利用可再生能源太陽(yáng)能，尤其在我國(guó)大力發(fā)展清潔能源的政策下，太陽(yáng)能干燥箱將會(huì)有很好的發(fā)展前景和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。如果在農(nóng)村地區(qū)廣泛使用太陽(yáng)能干燥箱，必定會(huì)很大程度提高食品的干燥效率和人們的生活質(zhì)量，不在使用傳統(tǒng)的露天自然干燥方式，延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期，提高食品的衛(wèi)生質(zhì)量。隨著社會(huì)的日益進(jìn)步，各個(gè)設(shè)備的智能化程度也逐漸提高，新型智能化產(chǎn)品也在我們身邊廣泛應(yīng)用，給人的生活帶來(lái)方便，在不久未來(lái)，太陽(yáng)能干燥箱將會(huì)在各個(gè)地方得到應(yīng)用。參考文獻(xiàn)馮前前.利用太陽(yáng)能的干燥設(shè)備設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究[D].新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012..史勇春,柴本銀.中國(guó)干燥技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].干燥技術(shù)與設(shè)備.2006(03):1-8.樸在林.熱能輔助型干燥箱式干燥器的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào).2005,36(8):157-158陳建平,張會(huì)章,歐陽(yáng)思潔,等.智能化太陽(yáng)能農(nóng)副產(chǎn)品干燥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2009,30(10):2593-2596.李忠虎,藺海明，陳垣，等.不同干燥方式對(duì)黨參多糖含量的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，42(3):64-67.典型糧食烘干工藝的討論[J].糧食儲(chǔ)存.2006(03):2,3劉永政,劉玉蘭,劉娟,韓世濤,武萬(wàn)里.西北地區(qū)開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能有關(guān)問(wèn)題的探討[C].中國(guó)氣象學(xué)會(huì)氣候資源應(yīng)用研究委員會(huì)、國(guó)家氣候中心.第26屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)氣候資源應(yīng)用研究分會(huì)場(chǎng)論文集.中國(guó)氣象學(xué)會(huì)氣候資源應(yīng)用研究委員會(huì)、國(guó)家氣候中心:中國(guó)氣象學(xué)會(huì),2009:154-174.何悅.中國(guó)能源供需預(yù)測(cè)模型及電能替代對(duì)策研究[D].北京:北京交通大學(xué),2018.曠玉輝,王如竹.太陽(yáng)能熱利用技術(shù)在我國(guó)建筑節(jié)能中的應(yīng)用與展望[J].制冷與空調(diào),2001,15(04):27-34.洪曉強(qiáng).新型太陽(yáng)能光熱技術(shù)在住宅建筑中的應(yīng)用研究[D].合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué),2016.崔明珠.東北地區(qū)村鎮(zhèn)住宅太陽(yáng)能采暖與熱水供應(yīng)技