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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于太陽(yáng)能供電的高壓接近報(bào)警裝置
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 針對(duì)遠(yuǎn)距離高壓線路、工礦企業(yè)等高壓供電系統(tǒng)常存在高壓觸電事故，設(shè)計(jì)此基于太陽(yáng)能供電的高壓接近報(bào)警裝置。本設(shè)計(jì)以宏晶科技的STC12C2052AD的微控制器為核心，太陽(yáng)能電池板供電，高性能室外三鑒探測(cè)器紅外感應(yīng)進(jìn)行聲光報(bào)警，能有效防止高壓危險(xiǎn)環(huán)境觸電事故發(fā)生，保障人員與設(shè)備安全。
- 詳細(xì)介紹：
- 微控制器采用宏晶科技的STC12C2052AD，一個(gè)時(shí)鐘/機(jī)器周期，高速、高可靠；系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通過(guò)微控制器STC12C2052AD控制2路PWM充放電電路，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池板對(duì)12V蓄電池的充電功能，2路8位ADC可以檢測(cè)太陽(yáng)能電池板電壓和蓄電池電壓,保證蓄電池提供給整個(gè)系統(tǒng)足夠的電壓；室外三鑒探測(cè)器由三組高精度被動(dòng)紅外探測(cè)裝置和光照感應(yīng)電路及模糊邏輯內(nèi)核組成，只對(duì)真實(shí)人體或牲畜移動(dòng)作出報(bào)警，用戶也可以很據(jù)實(shí)際環(huán)境錄入語(yǔ)音報(bào)警提示音。GSM無(wú)線模塊可在單片機(jī)控制下給預(yù)存的號(hào)碼發(fā)送短信通知其有異常情況，保持與工作人員的有效聯(lián)系。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)、發(fā)明目的： 為了減少高壓環(huán)境意外事故發(fā)生，保證高壓下人員及設(shè)備安全，本設(shè)計(jì)基于宏晶科技的STC12C2052AD的微控制器，紅外感應(yīng)即可光電報(bào)警，太陽(yáng)能供電，節(jié)能環(huán)保。 基本思路： 以STC12C2052AD的微控制器為核心，利用太陽(yáng)能供電，使用高性能室外三鑒探測(cè)器紅外感應(yīng)，用ISD1820芯片完成語(yǔ)音錄放，光電報(bào)警，避免高壓危險(xiǎn)事故發(fā)生。 創(chuàng)新點(diǎn)及技術(shù)關(guān)鍵： 1、基于太陽(yáng)能電池光伏特性研制的太陽(yáng)能充電系統(tǒng)，以太陽(yáng)光為來(lái)源，給蓄電池充電提供能源，無(wú)需復(fù)雜昂貴的管線鋪設(shè)，安全節(jié)能無(wú)污染，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有巨大的優(yōu)勢(shì)。 2. 通過(guò)微控制器STC12C2052AD控制2路PWM充放電控制電路可實(shí)現(xiàn)兩塊蓄電池交替使用，充分保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作，并延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命。 3. 微控制器采用宏晶科技的STC12C2052AD，一個(gè)時(shí)鐘/機(jī)器周期，高速、高可靠，使用室外高性能戶外探測(cè)器三鑒探測(cè)器、美國(guó)ISD公司的ISD1820芯片等穩(wěn)定可靠元器件。 主要指標(biāo)： 1.太陽(yáng)能電池板的工作電壓：17.2V 2.鉛酸蓄電池12V/7Ah 3.ISD1820芯片錄音時(shí)間8s～20s 4.三鑒探測(cè)器紅外靈敏度3～18米可選
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1.與一般報(bào)警裝置相比，本設(shè)計(jì)基于太陽(yáng)能供電，環(huán)保節(jié)能。一般報(bào)警裝置多采用固有電池供電，本設(shè)計(jì)把高壓警報(bào)與太陽(yáng)能電池板連接，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能有效利用，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源。 2.與一般報(bào)警裝置相比，本設(shè)計(jì)工作環(huán)境為高壓，為特定環(huán)境應(yīng)用報(bào)警裝置。 3.充放電控制電路可實(shí)現(xiàn)兩塊蓄電池交替使用，可以避免一塊蓄電池在充電的同時(shí)放電，延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命，并充分保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作。 4.相對(duì)于一般報(bào)警裝置，本設(shè)計(jì)同時(shí)采用語(yǔ)音報(bào)警與燈光報(bào)警。 5.工作狀態(tài)的設(shè)定：紅外靈敏度跳線設(shè)定、探測(cè)模式調(diào)節(jié)、紅外脈沖計(jì)數(shù)跳線設(shè)定、LED跳線設(shè)定。可自由設(shè)定探測(cè)范圍、錄音內(nèi)容與時(shí)間、工作時(shí)間。 6. GSM模塊可以給預(yù)存的號(hào)碼發(fā)送短信通知其異常情況。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年4月10日“挑戰(zhàn)杯”山東科技大學(xué)第六屆學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽特等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明： 本設(shè)計(jì)安裝在高壓環(huán)境，白天太陽(yáng)能電池板吸收太陽(yáng)能并為蓄電池充電，保障系統(tǒng)工作，室外三鑒探測(cè)器感應(yīng)真實(shí)人體或動(dòng)物，在單片機(jī)控制下發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警與燈光報(bào)警，避免高壓危險(xiǎn)。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 太陽(yáng)能電池板為蓄電池充電，為系統(tǒng)供能，環(huán)保、節(jié)能、新穎；兩路PWM充放電電路，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作；戶外探測(cè)器使用高性能室外三鑒探測(cè)器；微控制器采用宏晶科技的STC12C2052AD，一個(gè)時(shí)鐘/機(jī)器周期，高速、高可靠。 適應(yīng)范圍： 與一般報(bào)警裝置相比，本設(shè)計(jì)工作環(huán)境為高壓，利用太陽(yáng)能供電，為特定環(huán)境應(yīng)用報(bào)警裝置。 市場(chǎng)分析： 國(guó)內(nèi)外針對(duì)高壓環(huán)境報(bào)警裝置設(shè)計(jì)較少，并且其中多數(shù)設(shè)計(jì)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，難以廣泛應(yīng)用，本設(shè)計(jì)基于微控制器STC12C2052AD、ISD1820芯片，價(jià)格便宜，功能穩(wěn)定，太陽(yáng)能供電，節(jié)能環(huán)保，本設(shè)計(jì)擁有很大的市場(chǎng)空間。本設(shè)計(jì)初步估計(jì)成本在一千元左右，而市場(chǎng)估價(jià)在四千元左右，生產(chǎn)利潤(rùn)較高。
同類課題研究水平概述
- 國(guó)外研究發(fā)展現(xiàn)狀： 國(guó)外報(bào)警裝置的研究多數(shù)特殊功能的警報(bào)器，如光電煙霧警報(bào)器、電子警報(bào)器防空警報(bào)器、汽車警報(bào)器等。針對(duì)高壓工作環(huán)境的警報(bào)器如個(gè)人安全帽佩戴型——高壓活線接近警報(bào)器。 國(guó)內(nèi)研究發(fā)展現(xiàn)狀： 關(guān)于高壓警報(bào)器研究的科拜科技的高壓接近警報(bào)器，警報(bào)開始距離 6.6 KV(對(duì)地電壓3.8KV)-80cm(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))；音量 60dB以上(1m距離)；使用電池 CR2032鋰電池一個(gè)；使用可能溫度范圍-5℃+45℃；周波數(shù)50/60Hz可指定；高壓電帶電接近警報(bào)；適用與電器關(guān)系作業(yè)；防水構(gòu)造。同類設(shè)計(jì)還有：EHSY西域的高壓帶電線接近警報(bào)器，其中設(shè)計(jì)基于鋰電池供能，沒(méi)有基于太陽(yáng)能能源的利用，直接由高壓線經(jīng)變壓器變壓供能，成本也太高，報(bào)警也多數(shù)只為語(yǔ)音報(bào)警，而燈光報(bào)警很少利用。 目前市場(chǎng)上存在的接近高壓環(huán)境警報(bào)器，主要由發(fā)射單元和接收單元兩部分構(gòu)成，發(fā)射單元與接收單元通常相對(duì)布置在高壓環(huán)境入口處兩側(cè)。發(fā)射電路采用一塊VCC7555集成電路組成多諧振蕩器，諧振頻率可用可調(diào)電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，三極管用于驅(qū)動(dòng)換能器。接收電路如圖1-1所示，前端放大器運(yùn)放N1、N2構(gòu)成每級(jí)提供交流放大約80倍，D1及其后面的濾波網(wǎng)絡(luò)C1和R5用來(lái)濾掉超聲波范圍內(nèi)的環(huán)境噪音，N3構(gòu)成比較級(jí)，可提供一觸發(fā)預(yù)錄的“止步！高壓危險(xiǎn)！”脈沖語(yǔ)言信號(hào)，從而發(fā)出告警語(yǔ)言。從而提醒進(jìn)入高壓區(qū)域的人員必須保持適當(dāng)?shù)陌踩嚯x。 現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)： 1. 現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的電路中，電源都需要從外部接入，本設(shè)計(jì)中利用太陽(yáng)能給蓄電池充電，通過(guò)蓄電池給系統(tǒng)供電，從而節(jié)約了能源，進(jìn)一步降低了成本。 2.現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)復(fù)雜的發(fā)射電路和接收電路完成環(huán)境監(jiān)測(cè)的功能，其中電路設(shè)計(jì)中涉及頻率問(wèn)題，當(dāng)外界干擾較強(qiáng)時(shí)，極有可能造成接受電路接受到的頻率不準(zhǔn)確，從而使得系統(tǒng)可靠性下降。 3.告警語(yǔ)音提示不能根據(jù)實(shí)際環(huán)境需要進(jìn)行靈活改變。
