戶外智能環保微廚房

摘 要：戶外智能環保微廚房主要是利用太陽能來提供電源，突破了傳統有線或木炭式戶外廚房的局限性，而且木炭式燒煮會對環境造成一定程度的污染。本設計在傳統的戶外燒烤的基礎上進行了重新設計，利用太陽灶聚光集熱原理實現食物燒烤和烹煮、利用光伏發電原理實現蓄電池充電、整機運轉等。

關鍵詞：智能；微廚房；太陽能；光伏發電

文章所設計的戶外智能環保微廚房就是利用太陽灶聚焦的原理，在原始的手動調節情況下，更主要是利用電機能自動控制太陽灶跟隨太陽轉動，即實現了太陽灶自動跟蹤太陽，使其能夠聚焦最強的能量、最高的熱量。而且該裝置結構簡單、環保、可拆卸、使用方便、造價較低。

1 研究現狀

印度以美食聞名于世，在所有印度家庭中，廚房被認為是神圣的地方。現在印度又以擁有世界上最大的太陽能廚房而驕傲。它是印度庫馬利斯世界心靈大學和德國太陽能橋公司投資500萬美元的“杰作”，屬于印度政府新能源和可再生能源部（MNRE）的一個特別示范項目的一部分。

傳統煤炭燒烤產生的油煙和化學排放以及焦糊物質，易給人體健康帶來危害。該智能環保微廚房主要是利用太陽能來提供電源，突破了傳統有線或木炭式戶外廚房的局限性，而且木炭式燒煮會對環境造成一定程度的污染。該除了滿足傳統的燒烤食物的功能以外，新增太陽能燒水、太陽能煮粥、太陽能烹蒸等多項功能。

2 組成部分及工作原理

本戶外智能環保微廚房系統結構主要有太陽灶、步進電機、采集追光控制部分、太陽電池組件。系統可以自動根據太陽光的位置來調節太陽板的方向，并且通過太陽能光伏電池也可以將太陽能存為電能，即使沒有太陽光時也可以使用。除了自動模式外，根據個人喜好，還可以切換成手動模式。

2.1 太陽灶

太陽灶由6個聚焦反光板加上支架構成，每個聚焦反光板采用拋物面的聚焦方式，當太陽光平行地照射到拋物面反光板上經反光面反射后聚焦到一點，這一點就會產生很強密度的熱能，將支架的頂端正好對準這一點，就可以利用該點的熱能來進行加熱烹飪。其太陽灶設計圖如圖1所示，反光聚焦原理圖如圖2所示。

拋物面刮板選擇真空鍍鋁薄膜，具有反射率高、使用更換方便等優點，近年來，商品化生產的太陽灶均采用這種反光材料，壽命一般可達2-3年，個別使用保養好的能達到4年左右。

2.2 步進電機

步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。在本設計中，是利用步進電機來帶動支架的上下、左右移動從而改變太陽灶的角度，步進電機通過上下、左右采集部分分別采集太陽光的位置，從而來啟動步進電機執行相應方向上的旋轉。

3 控制部分

該智能微廚房的控制部分主要以單片機STC15F2K61S2芯片為主要控制單元，也是整個控制部分的核心部分，步進電機是通過單片機來進行控制?？刂撇糠值碾娐吩O計主要是經過繪制電路原理圖、元器件的選擇、繪制PCB圖、電路板的焊接測試及運行?？刂撇糠謱嵨飯D如圖3所示。

之后對步進電機的控制和太陽灶的自動對光功能進行調試并得出實驗測試數據，得出有價值的結論。將太陽輻射能通過反光板和烤煲管聚光、傳熱、儲熱等，從而獲取熱量，實現食物燒烤、烹煮等功能。利用太陽電池組件，將太陽能轉化為電能，為光敏跟蹤器提供電能，配備USB充電接口等多種功能設備，還可為音響、手機、MP3等隨身攜帶電子品以及蓄電池補充電源。

4 實物測試

該系統太陽太陽直射所產生的熱量密度量可以通過儀表進行測量，也可以通過直射輻射計來測量直射輻射量，通過控制部分每10分鐘內至少跟蹤一次，使反光板的光照面與太陽光束保持垂直。至于溫度測量可用溫度計來快捷測量，溫度計應放置在裝有水的鍋正中間，浸入水深距水底1/3處。實物圖如圖4所示。

5 結束語

該智能微廚房有很大的升級空間，可以根據不同需求，設立自動模式和手動模式，在自動模式下，能智能感應有無操作任務，實時顯示食物或水的溫度，智能進行燒烤或烹調操作。也可以方便地使用手動模式，人為控制相關參數的設定。該設計還可以加入讀音控制模塊，對相關燒烤或烹煮操作進行語音控制。這種設計在實現智能化的同時又充分體現了創新性，尤其是用太陽能供電方面，這個方面充分體現了現代人生活的環保理念，該設計具有很高的市場應用價值。

參考文獻

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