4-作品展示库 09帕尔贴发电机（无锡职业技术学院） 帕尔贴发电机结题报告书.docxVIP

帕尔贴发电机 项目作者: 施栋（物联网31241） 指导老师：平毅 项目成果：本设计基于半导体的帕尔贴发电机，本设计是基于Arduino控制下的温差发电方案，分别对半导体温差发电、电路升压稳压及控制设备的软硬件各个部分进行了设计研究。设计方案主要是依靠帕尔贴发电模块产生的电压通过5V DC-DC升压稳压模块后产生的电压来通过两个开关能手动选择驱动Arduino单片机的工作或是给外部的设备进行充电。若选择了驱动Arduino的工作，单片机会接收来自DS18B20温度传感器帕尔贴冷热端温度，将数据送至Arduino单片机进行计算温差，并能通过Arduino的A1端口对帕尔贴产生的电压值进行测量，最后把这些数据值都能显示在OLED显示屏上。 本设计的创新成果有如下几点： （1）温差发电，实现将输出电压值在OLED显示屏上显示的和通过DC-DC升压稳压模块实现对电压的控制。 （2）可用于对于类似于CC2530等低功耗设备的供电。 摘 要 帕尔贴发电是一种半导体发电技术，也是一种清洁绿色的发电技术，符合当代能源发展的要求。为了实时反应出电压的大小等参数，本文设计了一种开源单片机Arduino为核心的帕尔贴温差发电系统。该控制器利用DS18B20温度传感器分别对帕尔贴的冷端和热端的温度进行检测，并能在OLED显示屏上显示相关信息，从而能达到实时反应帕尔贴发电参数的目的。并且能通过开关，实现在驱动单片机和对外部设备进行充电这两种功能之间切换。经过多次实验，测试采样数据准确，发电效率优秀，有比较大的推广价值。 关键词：绿色能源、低功耗、Arduino单片机、DS18B20温度传感器、充电功能 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1 绪论 1 1.1课题背景 1 1.2温差发电现状 2 1.3项目研究意义 2 2 温差发电理论基础 3 2.1塞贝克效应 3 2.2帕尔贴效应 3 2.3焦耳效应 4 3 硬件组成 5 3.1温差发电模块 5 3.2升压稳压模块 6 3.3单片机模块 7 3.4显示屏模块 8 3.5充电模块 9 4 程序设计 9 4.1 程序流程 9 4.2 相关代码 10 5 实物图 12 6 总结 13 [参 考 文 献] 15 PAGE 7 1 绪论 1.1课题背景 随着21世纪的到来，经济迅速发展，随之而来的也是环境污染日趋严重。因此，更多的绿色能源如太阳能、地热、化学能也越来越多的进入人们的视线。而这其中热能和电能的转换仍然是当代能源转换的主流。 随着工业化的高速发展，能源危机与环境问题日益严重，节能减排技术和新能源的探寻已成为很多国家的重要国策。现有能源体系中，存在着大量的低品位能源，包括有十分丰富的太阳能和回收潜力巨大的余热、废热等，有效地利用这些能源，对于缓解能源与环境问题具有非常重要的意义。温差发电是一种绿色环保的能源技术。这种全固态能量转换方式无噪音、无磨损、无污染物排放、体积小、重量轻、携带方便、使用寿命长、无需人工维护。基于上述优点,该项技术在国外已广泛应用于航天和军事等领域[1]。利用半导体温差发电技术对生活废热或汽车尾气进行能源回收利用并提高能源利用效率,许多国际知名的企业已经走在了研究的前沿。这种发电机可将生活废热或汽车尾气中的热能转化成电能,节省能源、提高利用效率的同时可降低有害排放,是未来可回收能源技术升级的一个重要方向。 同时，在节约能源消费的过程中，各行各业存在着大量的余热、废热，目前尽管人们提出各种各样的措施以回收这些热量，但是由于这些热量大多属于低品位热源，具有温度不高和不稳定等特点，导致难以回收利用，因此这部分热量在实际中依然十分丰富。此外，这些未被回收利用的余热、废热一般直接排向环境，提高大气环境温度，严重地甚至造成热污染。如果把太阳能和余热、废热这类低品位能源有效利用起来，那么对于解决能源危机和环境问题必定将起到举足轻重的作用。 温差发电技术正是这样一种能够合理利用低品位能源进行发电的有效方式。温差发电是利用半导体材料的热电效应，将热能直接转化为电能的一种全固态发电方式。与传统的发电方式相比，温差发电具有五个较突出的优点：第一，温差发电技术中没有机械运动部件，因而没有震动和噪音，结构紧凑；第二，对热源的适应性广，在有微小温差存在的条件下，就能将热能转化为电能，通过选用合适的半导体材料，温差发电技术可以在很宽的温度范围内（300K—1400K）利用热能；第三，体积小，重量轻，便于携带和运输；第四，运行性能稳定，可靠性高，可长期免维护工作，工作寿命长；第五，安全无污染，温差发电技术在能量转变过程中，不会产生废弃物，近乎于对环境零排放。因此，温