基于熱電儲能系統(tǒng)的pwm控制與電壓取樣電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種基于熱電儲能系統(tǒng)的PWM控制與電壓取樣電路，包括：STC12C5620AD單片機；第一電阻器，一端連接所述單片機的RST端口；第一電容器，一端連接所述單片機的RST端口；并聯(lián)的第二電容器及第三電容器，其一端接所述單片機的VCC端口并接VCC電壓；第一SW?PB開關(guān)，一端連接所述單片機的P1.6/ADC6接口；第二SW?PB開關(guān)，一端連接所述單片機的P1.6/ADC5接口；第四電容器，一端連接所述單片機的XTAL2接口，另一端接地；第五電容器，一端連接所述單片機的XTAL1接口，另一端接地；以及晶體振蕩器，一端連接所述單片機的XTAL2接口，另一端連接所述單片機的XTAL1接口。
【專利說明】
基于熱電儲能系統(tǒng)的PWM控制與電壓取樣電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種基于熱電儲能系統(tǒng)的PffM控制與電壓取樣電路。
【背景技術(shù)】
[0002]熱電材料是一種能將熱能和電能相互轉(zhuǎn)換的功能材料，1823年發(fā)現(xiàn)的塞貝克效應(yīng)和1834年發(fā)現(xiàn)的帕爾帖效應(yīng)為熱電能量轉(zhuǎn)換器和熱電制冷的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。隨著空間探索興趣的增加、醫(yī)用物理學(xué)的進展以及在地球難于日益增加的資源考察與探索活動，需要開發(fā)一類能夠自身供能且無需照看的電源系統(tǒng)，熱電發(fā)電對這些應(yīng)用尤其合適。
[0003]利用自然界溫差和工業(yè)廢熱均可用于熱電發(fā)電，它能利用自然界存在的非污染能源，具有良好的綜合社會效益。另外，利用熱電材料制備的微型元件用于制備微型電源、微區(qū)冷卻、光通信激光二極管和紅外線傳感器的調(diào)溫系統(tǒng)，大大拓展了熱電材料的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，熱電材料是一種有著廣泛應(yīng)用前景的材料，在環(huán)境污染和能源危機日益嚴(yán)重的今天，進行新型熱電材料的研究具有很強的現(xiàn)實意義和市場前景。
[0004]然而，現(xiàn)有技術(shù)并沒有一種基于熱電發(fā)電控制電路。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案為:
[0006]—種基于熱電儲能系統(tǒng)的PffM控制與電壓取樣電路，包括:
[0007]STC12C5620AD 單片機，
[0008]第一電阻器，一端連接所述STC12C5620AD單片機的RST端口，另一端接地；
[0009]第一電容器，一端連接所述STC12C5620AD單片機的RST端口，另一端接VCC電壓；
[0010]并聯(lián)的第二電容器及第三電容器，所述并聯(lián)的第二電容器及所述第三電容器的一端接所述STC12C5620AD單片機的VCC端口并接VCC電壓，另一端接地；
[0011]第一SW-PB開關(guān)，一端連接所述STC12C5620AD單片機的P1.6/ADC6接口 ；
[0012]第二SW-PB開關(guān)，一端連接所述STC12C5620AD單片機的P1.6/ADC5接口 ；
[0013]第四電容器，一端連接所述STC12C5620AD單片機的XTAL2接口，另一端接地；
[0014]第五電容器，一端連接所述STC12C5620AD單片機的XTALl接口，另一端接地；以及
[0015]晶體振蕩器，一端連接所述STC12C5620AD單片機的XTAL2接口，另一端連接所述STC12C5620AD 單片機的 XTALl接口。
[0016]進一步的，所述第一電阻器的阻值分別為1kQ。
[0017]進一步的，所述第一電容器、第二電容器、第三電容器、第四電容器以及第五電容器的電容量分別為1(^?、1(^?、0.叫？、18??以及18??。
[0018]進一步的，所述晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHz。
[0019]進一步的，所述STC12C5620AD單片機的P1.2/ADC2接口接輸信號IN2。
[0020]進一步的，所述STC12C5620AD單片機的Pl.1/ADC1接口接輸信號INl。
[0021]進一步的，所述STC12C5620AD單片機的P1.0/ADC2接口接輸信號ΙΝ0。
[0022]進一步的，所述第一SW-PB開關(guān)及所述第二SW-PB開關(guān)的另一端接VCC電壓。
[0023]本實用新型的有益效果為:本實用新型提供的熱電HVM控制與電壓取樣電路通過電壓取樣模塊對輸入、輸出電壓實時采樣，通過改變占空比保證負(fù)載或儲能模塊充電電壓基本穩(wěn)定，可以擴展熱-電發(fā)電的應(yīng)用。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型實施例提供的基于熱電儲能系統(tǒng)的PWM控制與電壓取樣電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是本實用新型實施例提供的基于熱電儲能系統(tǒng)的PWM控制與電壓取樣電路中的Boos t變換模塊與電流檢測模塊的電路圖。
[0026]圖3是本實用新型實施例提供的基于熱電儲能系統(tǒng)的PWM控制與電壓取樣電路中的PffM控制模塊以及所述電壓取樣模塊的電路圖。
[0027]圖4是本實用新型實施例提供的基于熱電儲能系統(tǒng)的PWM控制與電壓取樣電路中的穩(wěn)壓模塊的電路圖。
【具體實施方式】
[0028]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0029]請一并參照圖1，一種基于單一熱-電槽的儲能系統(tǒng)100，包括:熱-電槽10、控制電路20以及儲能模塊30。
[0030]所述熱-電槽包括熱端11、冷端13以及設(shè)置于所述熱端11和所述冷端13之間的熱-電片12。所述熱端11包括第一進水口 112以及第一出水口 114，所述冷端13包括第二進水口122以及第二出水口 124。所述第一進水口 112、所述第一出水口 114、所述第二進水口 122以及所述第二出水口 124進一步包括電控閥門116/118/126/128，用于控制所述熱端11或所述冷端13的熱水或冷水的進出。
[0031]所述控制電路20包括Boost變換模塊22、電流檢測模塊23、ΡΒ1控制模塊21以及電壓取樣模塊24。所述Boost變換模塊22與所述熱-電片12電連接。所述電流檢測模塊23用于獲取所述Boost變換模塊22的電流信息，所述電壓取樣模塊24用于獲取所述熱-電槽10、所述儲能模塊30以及所述電流檢測模塊23的電壓信息，并將所述電壓信息傳輸給所述PWM控制模塊21，所述PffM控制模塊21根據(jù)所述電壓信息控制所述Boost變換模塊22向所述儲能模塊30充電。
[0032]請一并參照圖2，所述Boost變換模塊22與電流檢測模塊23集成設(shè)置包括:順序連接的第一兩端子連接器、第一子電路、第二子電路、第三子電路、第四子電路以及第二兩端子連接器。
[0033]所述第一電路模塊包括第一二極管Dl、第一電阻器R1、第二電阻器R2、第三電阻器R3以及第三發(fā)光二極管D3，所述第一二極管Dl的正極連接所述第一兩端子連接器的第二端口，所述第一二極管Dl的負(fù)極依次連接所述第一電阻器Rl以及所述第三電阻器R3后接地，所述第一二極管Dl的負(fù)極依次連接所述第二電阻器R2以及所述第三發(fā)光二極管D3的正極后接地。
[0034]所述第二子電路包括第一電感器L1、第四電阻R4、第一三極管Ql、第二三極管Q2以及第二二極管D2，所述第一二極管Dl的負(fù)極依次連接所述第四電阻R4、所述第二三極管Q2的集電極后通過所述第二三極管Q2的發(fā)射極接地，所述第一二極管Dl的負(fù)極依次連接所述第一電感器L1、所述第一三極管Ql的發(fā)射極后通過所述第一三極管Ql的集電極接地，所述第二三極管Q2的集電極與所述第一三極管Ql的基極連接，所述第二二極管D2的正極與所述第一電感器LI及所述所述第一三極管Ql的發(fā)射極連接。
[0035]所述第三子電路包括第五電阻器R5、第六電阻器R6、第一電容器Cl以及第七電阻器R7，所述第二二極管D2的負(fù)極依次連接所述第五電阻器R5、所述第六電阻器R6后接地，所述第一電容器Cl的第一端與所述第二二極管D2的負(fù)極電連接，所述第一電容器Cl的第二端接地，所述第七電阻器R7的第一端與所述第二二極管D2的負(fù)極電連接，所述第七電阻器R7
的第二端接地。
[0036]所述第四子電路包括第八電阻器R8、第九電阻器R9、第十電阻器R10、第十一電阻器Rll以及MAX472芯片，所述第二二極管D2的負(fù)極連接所述第八電阻器R8后與所述MAX472芯片的RGl端口連接，所述第二二極管D2的負(fù)極依次連接所述第九電阻器R9、所述第十電阻器RlO后與所述MAX472芯片的RG2端口連接，所述MAX472芯片的OUT端口與所述第^^一電阻器Rll連接后接地，所述第二兩端子連接器的第一端口連接于所述第九電阻器R9以及第十電阻器Rl O之間。
[0037]所述第一電阻器R1、第二電阻器R2、第三電阻器R3、第四電阻器R4、第五電阻器R5、第六電阻器R6、第七電阻器R7、第八電阻器R8、第九電阻器R9、第十電阻器RlO以及第十一電阻器 Rll 的阻值分別為 160kQ a.5kQ、80kQ、80kQ、240kQ、80kQ ,1kQ ,100 Ω、0.1 Ω、100 Ω以及20k Ω。所述第二三極管Q 2為NPN型三極管，所述第一三極管Q I為PNP型三極管。所述第一電感器LI的電感量為2200μΗ。所述第一電容器Cl的電容量為100nF。所述第二三極管Q2的基極連接脈沖寬度調(diào)制(P麗)。所述MAX472芯片的SHDN端口、NC端口以及GND端口接地。所述第一電阻器Rl和第三電阻器R3之間輸入信號ΙΝ0，所述第五電阻器R5和所述第六電阻器R6之間輸入信號INO，所述MAX472芯片的OUT端口和所述第^^一電阻器Rl I之間輸入信號IN2。所述第一兩端子連接器的第一端口接地，所述第二兩端子連接器的第二端口接地。所述MAX472芯片，其用于將電流信息轉(zhuǎn)換為電壓信息，再通過所述電壓取樣模塊確定電流值。
[0038]請一并參照圖3，所述PWM控制模塊21以及所述電壓取樣模塊24集成設(shè)置包括:STC12C5620AD單片機;第十二電阻器R12，一端連接所述STC12C5620AD單片機的RST端口，另一端接地;第二電容器C2，一端連接所述STC12C5620AD單片機的RST端口，另一端接VCC電壓;并聯(lián)的第三電容器C3及第四電容器C4，所述并聯(lián)的第三電容器C3及第四電容器C4的一端接所述STC12C5620AD單片機的VCC端口并接VCC電壓，另一端接地;第一SW-13B開關(guān)SI，一端連接所述STC12C5620AD單片機的P1.6/ADC6接口 ；第二SW-PB開關(guān)S2，一端連接所述STC12C5620AD單片機的P1.6/ADC5接口 ；第五電容器C5，一端連接所述STC12C5620AD單片機的XTAL2接口，另一端接地;第五六電容器C6，一端連接所述STC12C5620AD單片機的XTALl接口，另一端接地；以及晶體振蕩器，一端連接所述STC12C5620AD單片機的XTAL2接口，另一端連接所述STC12C5620AD單片機的XTALl接口。
[0039]所述第十二電阻器的阻值分別為1kQ。所述第二電容器Cl、第三電容器C2、第四電容器C3、第五電容器C4以及第六電容器C5的電容量分別為10yF、10yF、0.1yF、18pF以及18pF。所述晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHz。所述STC12C5620AD單片機的Pl.2/ADC2接口接輸信號IN2。所述STC12C5620AD單片機的P1.1/ADC1接口接輸信號IN1。所述STC12C5620AD單片機的Pl.0/ADC2接口接輸信號INO。所述第一SW-PB開關(guān)SI及所述第二SW-13B開關(guān)S2的另一端接VCC電壓。
[0040 ]所述控制電路20的輸出電壓范圍3.5?7V。可以理解，當(dāng)所述熱-電槽1具有的熱端11和冷端13具有較高溫度差時，可以正常輸出電壓3.5?7V。隨著熱端11和冷端13的溫度差下降到一定值時，其輸出溫度會低于小于第一閾值，如3.5V。此時，需要通過所述Boost變換模塊進行升壓后，然后穩(wěn)壓電路進行控制。請參照圖4，所述穩(wěn)壓電路包括第六電容器C6、第七電容器C7、第八電容器C8、第四二極管D4以及LM7805芯片。
[0041]為了保證所述熱-電槽10的輸出電壓保持在一定范圍內(nèi)，需要對所述熱端11和所述冷端13的溫度進行控制。一種方法是:當(dāng)所述輸入電壓小于第二閾值時，所述第一進水口112、所述第一出水口 114、所述第二進水口 122以及所述第二出水口 124的電控閥門116/118/126/128同時打開分別在熱端11和冷端13換入熱水和冷水。另一種方法為:當(dāng)所述輸入電壓小于第二閾值時，所述第二進水口 122以及所述第二出水口 124的電控閥門126/128同時打開在冷端13換入冷水，當(dāng)所述冷端13換水結(jié)束后，所述第一進水口 112和所述第一出水口 114同時打開在熱端11換入熱水。優(yōu)選的，由于溫度的傳感會有一定的時間差，故，優(yōu)選，所述第二閾值大于所述第一閾值。所述第二閾值優(yōu)選小于等于4.0V。更優(yōu)選的，所述第二閾值優(yōu)選大于等于3.6V且小于等于3.8V。所述儲能系統(tǒng)100可進一步包括一按鍵25，用于輸入所述第一閾值或所述第二閾值。
[0042]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于熱電儲能系統(tǒng)的PffM控制與電壓取樣電路，其特征在于，包括: STC12C5620AD 單片機， 第一電阻器，一端連接所述STC12C5620AD單片機的RST端口，另一端接地； 第一電容器，一端連接所述STC12C5620AD單片機的RST端口，另一端接VCC電壓； 并聯(lián)的第二電容器及第三電容器，所述并聯(lián)的第二電容器及所述第三電容器的一端接所述STC12C5620AD單片機的VCC端口并接VCC電壓，另一端接地； 第一SW-PB開關(guān)，一端連接所述STC12C5620AD單片機的Pl.6/ADC6接口 ； 第二SW-PB開關(guān)，一端連接所述STC12C5620AD單片機的Pl.6/ADC5接口 ； 第四電容器，一端連接所述STC12C5620AD單片機的XTAL2接口，另一端接地； 第五電容器，一端連接所述STC12C5620AD單片機的XTALl接口，另一端接地；以及晶體振蕩器，一端連接所述STC12C5620AD單片機的XTAL2接口，另一端連接所述STC12C5620AD 單片機的 XTALl接口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱電儲能系統(tǒng)的PWM控制與電壓取樣電路，其特征在于，所述第一電阻器的阻值分別為1kQ。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱電儲能系統(tǒng)的PWM控制與電壓取樣電路，其特征在于，所述第一電容器、第二電容器、第三電容器、第四電容器以及第五電容器的電容量分別為10yF、10yF、0.1yF、18pF#&18pF。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱電儲能系統(tǒng)的PWM控制與電壓取樣電路，其特征在于，所述晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHz。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱電儲能系統(tǒng)的PWM控制與電壓取樣電路，其特征在于，所述STC12C5620AD單片機的P1.2/ADC2接口接輸信號IN2。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱電儲能系統(tǒng)的PWM控制與電壓取樣電路，其特征在于，所述STC12C5620AD單片機的Pl.1/ADC1接口接輸信號INl。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱電儲能系統(tǒng)的PWM控制與電壓取樣電路，其特征在于，所述STC12C5620AD單片機的P1.0/ADC2接口接輸信號ΙΝ0。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱電儲能系統(tǒng)的PWM控制與電壓取樣電路，其特征在于，所述第一SW-PB開關(guān)及所述第二SW-PB開關(guān)的另一端接VCC電壓。
【文檔編號】G05B19/042GK205608469SQ201620441304
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】黃宇, 歐陽文道, 白斌, 張旻澍, 曹寧, 林文倩
【申請人】深圳前海華兆新能源有限公司