【正文】 信號，也可以是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等非電信號。顧名思義，就是把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。光照度傳感器的輸入信號(光量子通量密度)與輸出信號(電壓)成線性關(guān)系，無須標(biāo)定。圖213光照度采集電路該電路由精密運(yùn)算放大器OP07及其它元件組成一個直流前置的電流一電壓變換，它能提供正比于輸入電流的輸出電壓。所謂短路電流是指外接負(fù)載相對硅光電池的內(nèi)阻而言是很小的。此電場使勢壘降低，于是有結(jié)電流從P區(qū)流向N區(qū)在開路情況，結(jié)電池與光生電池平衡，勢壘高度的降低量就是器件的開路電壓。且管心表面有一層5102保護(hù)層。其NP結(jié)面積較大，電極面積則較小，以增加受光面積。研發(fā)動向是改善薄膜特性，精確設(shè)計光電池結(jié)構(gòu)和控制各層厚度，改善各層之間界面狀態(tài)，以求得高效率和高穩(wěn)定性。其商品化產(chǎn)量連續(xù)增長，年產(chǎn)能力45MW/a，10MW生產(chǎn)線已投入生產(chǎn)，全球市場用量每月在1千萬片左右，居薄膜電池首位。由于分解沉積溫度低，可在玻璃、不銹鋼板、陶瓷板、柔性塑料片上沉積約1μm厚的薄膜，易于大面積化 （），成本較低，多采用pin結(jié)構(gòu)。優(yōu)化正背電極的銀漿和鋁漿絲網(wǎng)印刷，切磨拋工藝，千方百計進(jìn)一步降成本，提高效率，%。%，%，地面用大量生產(chǎn)的在AM1條件下多在1118%之間。單晶硅光電池面積有限，目前比較大的為Φ10至20cm的圓片，年產(chǎn)能力46MW/a。晶體硅光電池有單晶硅與多晶硅兩大類，用P型（或n型）硅襯底，通過磷（或硼）擴(kuò)散形成Pn結(jié)而制作成的，生產(chǎn)技術(shù)成熟，是光伏市場上的主導(dǎo)產(chǎn)品。它的結(jié)構(gòu)很簡單，核心部分是一個大面積的PN 結(jié)，把一只透明玻璃外殼的點(diǎn)接觸型二極管與一塊微安表接成閉合回路，當(dāng)二極管的管芯(PN結(jié))受到光照時，你就會看到微安表的表針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，顯示出回路里有電流，這個現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。能源硅光電池串聯(lián)或并聯(lián)組成電池組與鎳鎘電池配合、可作為人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航標(biāo)燈、無人氣象站等設(shè)備的電源；也可做電子手表、電子計算器、小型號汽車、游艇等的電源。其中，光電池具有性能穩(wěn)定、壽命長、光譜響應(yīng)范圍寬、頻率特性好和耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，在光照度檢測圍寬、頻率特性好和耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，在光照度檢測系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，而目前應(yīng)用最廣、最有發(fā)展前途的是硅光電池。光照度傳感器的轉(zhuǎn)換元件能將光量轉(zhuǎn)換為電量。照度表示物體表面積被照明程度的量。設(shè)面元dS 上的光通量為dΦ，則此面元上的照度E為：E=dΦ/dS 。光照強(qiáng)度,簡稱照度。目前半導(dǎo)體光敏傳感器在數(shù)碼攝像、光通信、航天器、太陽能電池等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)代科技發(fā)展中起到了十分重要的作用。注意事項：不要將探針接入硬的土塊中，以免損壞探針；測量時一，被測土壤密度應(yīng)盡量均勻；將傳感器移出土壤時一，不要直接拉電纜；使用完成后，應(yīng)清洗并擦干，保護(hù)濕度探頭干凈。圖29 傳感器模塊結(jié)構(gòu)圖FC28傳感器在土壤飽和含水率范圍內(nèi)具有良好的線性特征，下圖是40%濕度前典型的標(biāo)定曲線及參數(shù)，用戶可以參考使用，如果要獲得高精度的測量結(jié)果，需進(jìn)行二次標(biāo)定。圖28 FC28土壤濕度傳感器模塊該傳感器模塊特性如下：采用FC28土壤傳感器做土壤濕度的檢測，表面采用鍍鎳處理，有加寬的感應(yīng)面積，可以提高導(dǎo)電性能，防止接觸土壤容易生銹的問題，延長使用壽命；產(chǎn)品可以寬范圍控制土壤的濕度，通過電位器調(diào)節(jié)控制相應(yīng)閥值，濕度低于設(shè)定值時，DO輸出高電平，高于設(shè)定值時，DO輸出低電平；比較器采用LM393芯片，工作穩(wěn)定；工作電壓3. 3V5V；設(shè)有固定螺栓孔，方便安裝； PCB尺寸:3. 2cm*1. 4cm。測量土壤的介電常數(shù)，能直接穩(wěn)定地反應(yīng)各種土壤的真實水分含量。濕度有多種表示方法，根據(jù)測量對象、環(huán)境以及時測量所要求的不同，也有多種不同的測量方法與測量儀器。此外，濕度的校準(zhǔn)也是一個難題。這是因為測量濕度要比測量溫度復(fù)雜得多，溫度是個獨(dú)立得被測量，而濕度卻受到其他因素得影響，濕度與大氣壓強(qiáng)、溫度呈函數(shù)關(guān)系。但是在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中，濕度是比較難準(zhǔn)確測量的一個參數(shù)。 測溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。在DS1820測溫程序設(shè)計中，向DS1820發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820的返回信號，一旦 某個DS1820接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS1820時，將沒有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。試驗中，當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過50m時，讀取的 測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當(dāng)單總線上所掛DS1820超過8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計時 要加以注意。在使用PL/M、C等高級語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計時，對 DS1820操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。工作原理圖如下圖27。計數(shù)器1對 低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器1重 新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即 為所測溫度。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的主要特性：適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：～，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電；獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊； DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫；DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)；溫范圍－55℃～+125℃，在10～+85℃時精度為177。這一類傳感器主要有紅外測溫傳感器。這一類傳感器主要有電阻式、熱電偶、PN結(jié)溫度傳感器等。溫度傳感器與被測介質(zhì)的接觸方式分為兩大類：接觸式和非接觸式。溫度傳感器隨溫度而引起物理參數(shù)變化的有：膨脹、電阻、電容、而電動勢、磁性能、頻率、光學(xué)特性及熱噪聲等等。溫度傳感器是通過物體隨溫度變化而改變某種特性來間接測量的。溫度的測量及控制對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到非常重要的作用。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖24，管腳分布如圖25。該單片機(jī)的主要特性如下：增強(qiáng)型8051單片機(jī)，12時鐘/機(jī)器周期和6時鐘/機(jī)器周期可以在任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051；工作電壓：；工作頻率范圍：040MHz，相當(dāng)于普通8051的080MHz，世紀(jì)工作頻率可達(dá)48MHz；用戶應(yīng)用程序空間64K；片上集成1280字節(jié)RAM；通用I/O接口39個，復(fù)位后為P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱向上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口），P0口是開漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻；ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編輯器，無需專用仿真器，可通過串口（RxD/,TxD/）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成；具有EEPROM功能；內(nèi)部自帶看門狗程序；內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，外部晶體20M以下時，可省略外部復(fù)位電路；1共3個16位定時器/計數(shù)器，其中定時器0還可以當(dāng)成2個8位定時器使用；1外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒；1通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART；1工作溫度范圍：075攝氏度。 STC89C516RD+單片機(jī)介紹STC89C516RD+單片機(jī)是STC推出的新一代高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)。(4)選擇的單片機(jī)功耗要低，由于設(shè)計的通用智能終端長期在環(huán)境現(xiàn)場工作，為了節(jié)能，應(yīng)選擇功耗低的單片機(jī)。(3)選擇的單片機(jī)要有方便的調(diào)試功能，單片機(jī)生產(chǎn)廠商要提供免費(fèi)的調(diào)試軟件，使單片機(jī)程序大部分能夠在PC機(jī)上仿真出來而且無誤。對于本終端，進(jìn)行單片機(jī)選型應(yīng)該遵循的原則或要求主要是:(1)選擇的單片機(jī)必須有較好的穩(wěn)定性，這是因為在溫室或其它環(huán)境中存在有很多的干擾，為了使單片機(jī)能夠正常的工作，單片機(jī)內(nèi)部必須有較好的內(nèi)部復(fù)位和內(nèi)部延時等功能，如在單片機(jī)內(nèi)部的程序運(yùn)行時，若程序/跑飛0(指程序不按照指定的順序運(yùn)行)，可進(jìn)行復(fù)位操作。 單片機(jī)選型在現(xiàn)今市場上，單片機(jī)的生產(chǎn)廠商很多、單片機(jī)的類型也很多。其他附加功能如光控開關(guān)、時控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項。取消了電位器調(diào)整控制設(shè)定點(diǎn)，而利用了E方存儲器記錄各工作控制點(diǎn)，使設(shè)置數(shù)字化，消除了因電位器震動偏位、溫漂等使控制點(diǎn)出現(xiàn)誤差降低準(zhǔn)確性、可靠性的因素；使用了數(shù)字LED顯示及設(shè)置，一鍵式操作即可完成所有設(shè)置，使用極其方便直觀的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用。具有過充、過放、電子短路、過載保護(hù)、獨(dú)特的防反接保護(hù)等全自動控制；以上保護(hù)均不損壞任何部件，不燒保險；采用了串聯(lián)式PWM充電主電路，使充電回路的電壓損失較使用二極管的充電電路降低近一半，充電效率較非PWM高3%6%，增加了用電時間；過放恢復(fù)的提升充電，正常的直充，浮充自動控制方式使系統(tǒng)由更長的使用壽命；同時具有高精度溫度補(bǔ)償；直觀的LED發(fā)光管指示當(dāng)前蓄電池狀態(tài)，讓用戶了解使用狀況；所有控制全部采用工業(yè)級芯片（僅對帶I工業(yè)級控制器），能在寒冷、高溫、潮濕環(huán)境運(yùn)行自如。其主要特點(diǎn)：使用了單片機(jī)和專用軟件，實現(xiàn)了智能控制；利用蓄電池放電率特性修正的準(zhǔn)確放電控制。太陽能控制器通常有6個標(biāo)稱電壓等級：12V、24V、48V、110V、220V、600V ，如圖23。既可快速實時采集光伏系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)，隨時獲得PV站的工作信息，又可詳細(xì)積累PV站的歷史數(shù)據(jù)，為評估PV系統(tǒng)設(shè)計的合理性及檢驗系統(tǒng)部件質(zhì)量的可靠性提供了準(zhǔn)確而充分的依據(jù)。太陽能控制器全稱為太陽能充放電控制器，是用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，控制多路太陽能電池方陣對蓄電池充電以及蓄電池給太陽能逆變器負(fù)載供電的自動控制設(shè)備。組成如圖22.圖22 太陽能電池板組成結(jié)構(gòu)經(jīng)過分析考慮，該系統(tǒng)環(huán)境要求較低，選用平板型單晶硅太陽能電池板。邊框：所采用的鋁合金邊框具有高強(qiáng)度，抗機(jī)械沖擊能力強(qiáng)。TPT：太陽電池的背面覆蓋物—氟塑料膜為白色，對陽光起反射作用，因此對組件的效率略有提高，并因其具有較高的紅外發(fā)射率，還可降低組件的工作溫度，也有利于提高組件的效率。EVA：采用加有抗紫外劑、TPT之間的連接劑。 玻璃： 采用低鐵鋼化絨面玻璃(又稱為白玻璃)， ,在太陽電池光譜響應(yīng)的波長范圍內(nèi)(3201100nm)透光率達(dá)91%以上，對于大于1200 nm的紅外光有較高的反射率。光伏板組件可以制成不同形狀，而組件又可連接，以產(chǎn)生更多電能。光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置，由幾乎全部以半導(dǎo)體物料（例如硅）制成的固體光伏電池組成。太陽能在2050年前可能將成為電力的主要來源，受助于發(fā)電設(shè)備成本大跌。裝用的EVA膠膜固化后的性能要求：透光率大于90%；交聯(lián)度大于6585%；剝離強(qiáng)度（N/cm），玻璃/膠膜大于30；TPT/膠膜大于15；耐溫性：高溫85℃、低溫－40℃；太陽電池的背面，耐老化、耐腐蝕、耐紫外線輻射、不透氣等。太陽能電池：材料要求：耐紫外光線的輻射，透光率不下降。太陽能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。這種方式簡單易行，成本低廉回報大，適合在中國大面積推廣。一般是用太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換為工質(zhì)的蒸汽，然后由蒸汽驅(qū)動氣輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。光—熱—電轉(zhuǎn)換。利用太陽能發(fā)電的方式有多種。 組件設(shè)計：按國際電工委員會IEC：1215：1993標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計，采用36片或72片多晶硅太陽能電池進(jìn)行串聯(lián)以形成12V和24V各種類型的組件。太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，太陽能電池板的作用是將太陽的光能轉(zhuǎn)化為電能后，輸出直流電存入蓄電池中。但這種電站投資大、建設(shè)周期長、占地面積大，還沒有太大發(fā)展。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)就是太陽能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電這后直接接入公共電網(wǎng)。太陽能發(fā)電系統(tǒng)分為離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)：離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。中國比較成熟太陽能產(chǎn)品有兩項：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和太陽能熱水系統(tǒng)。中國蘊(yùn)藏著豐富的太陽能資源，太陽能利用前景廣闊。它資源豐富，既可免費(fèi)使用，又無需運(yùn)輸，對環(huán)境無任何污染。廣義上的太陽能也包括地球上的風(fēng)能、化學(xué)能、水能等。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，并不斷得到發(fā)展。在現(xiàn)代一般用作發(fā)電或者為熱水器提供能源。方案PLC單片機(jī)工控機(jī)分布式控制系統(tǒng)總線控制系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊式整體式模塊式模塊式模塊式加工無需加工需要無需加工無需加工無需加工體積較大小較大大大穩(wěn)定性優(yōu)一般一般優(yōu)良好工作環(huán)境低低一般低低通訊優(yōu)較差很差優(yōu)優(yōu)成本很高較低一般較高較高鑒于降低成本的需要，本系統(tǒng)將選用以多功能單片機(jī)為環(huán)境的核心控制器。此類控制系統(tǒng)價格相對較低，尤其是以單片機(jī)為控制核心的控制器，適用于簡易大棚的控制，價格也處于普通農(nóng)民用戶所承受范圍之內(nèi)。控制器控制系統(tǒng)采用了綜合環(huán)境控制，可根據(jù)作物對各種環(huán)境要素的配合關(guān)系，在某一環(huán)境要素發(fā)生變化時，相關(guān)的其他要素可自動做出相應(yīng)改變和調(diào)整，以優(yōu)化環(huán)境組合條件。它不僅具有傳統(tǒng)的控制功能和集中化的信息管理及操作顯示功能，而且還有大規(guī)模數(shù)據(jù)采集、處理的功能以及較強(qiáng)的數(shù)據(jù)通信能力，為實現(xiàn)高等