今年的嵌入式設(shè)計(jì)大賽參賽作品水平再次取得突破，涌現(xiàn)出一批極具創(chuàng)新性和完整性的可產(chǎn)品化優(yōu)秀作品。這些作品不僅涉及行業(yè)前沿和熱點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，還展現(xiàn)了奇思妙想與實(shí)際應(yīng)用的完美結(jié)合。

其中，由成都理工大學(xué)的任學(xué)睿、王佳和周攀枝三名同學(xué)組成的“無盡能源隊(duì)”設(shè)計(jì)的光伏板無水清潔系統(tǒng)榮獲了嵌賽一等獎(jiǎng)最佳創(chuàng)意獎(jiǎng)。該作品采用靜電感應(yīng)除塵方法，以意法半導(dǎo)體STM32U575ZI為主控芯片，設(shè)計(jì)了一個(gè)具備自主識別清潔功能的智能光伏板清潔系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)合藍(lán)牙芯片實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸控制，并運(yùn)用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，完成了自動(dòng)識別檢測平臺的搭建。該系統(tǒng)具有無水清潔、自給自足能源、全自動(dòng)化操作、避免機(jī)械摩擦和技術(shù)集成等特點(diǎn)。據(jù)了解，基于這種除塵方法的方案目前在光伏行業(yè)內(nèi)還未見到。

光伏板清潔的新思路

光伏板清潔這個(gè)課題還未受到廣泛關(guān)注，那么他們是如何想到用高壓靜電這種方式來解決光伏板除塵問題的呢？在這個(gè)獨(dú)具匠心的方案中，意法半導(dǎo)體STM32U575ZI又是如何發(fā)揮作用的？設(shè)計(jì)過程中遇到了哪些難點(diǎn)，又是如何克服的？帶著這些問題，我們連線了三名獲獎(jiǎng)隊(duì)員，希望為更多高校學(xué)子提供參考借鑒。

設(shè)計(jì)理念與背景

任學(xué)睿同學(xué)表示，國家對新能源的高質(zhì)量發(fā)展非常重視，因此他們在構(gòu)思和設(shè)計(jì)時(shí)秉持綠色清潔和高度自動(dòng)化的理念。在設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，他們發(fā)現(xiàn)太陽能電池板上的灰塵堆積會(huì)阻擋陽光，導(dǎo)致光能轉(zhuǎn)換效率下降。目前，大多數(shù)光伏板清潔方式是使用大量純凈水進(jìn)行定期清潔，這在沙漠環(huán)境中不僅是巨大的挑戰(zhàn)，也是資源的巨大浪費(fèi)。此外，人工清潔還會(huì)造成無法修復(fù)的磨損，進(jìn)一步降低光能轉(zhuǎn)換效率。因此，他們提出了一種使用靜電感應(yīng)從太陽能電池板上除塵的無水方法，清潔效果十分驚艷。

系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理

該系統(tǒng)包括以下主要組件：

STM32U575 核心板：通過光伏板控制器供電，存儲剩余電能到12V電池。

K210 視覺模塊：實(shí)時(shí)抓拍光伏板情況，通過UART發(fā)送數(shù)據(jù)到STM32U5核心板用于清潔參數(shù)。

42步進(jìn)電機(jī)和導(dǎo)軌模塊：實(shí)現(xiàn)清潔裝置的移動(dòng)。

集電極模塊和高壓模塊：產(chǎn)生高壓靜電進(jìn)行除塵。

光伏板和光伏支架模塊：提供電力支持。

透明導(dǎo)電薄膜和鋁片：作為清潔表面。

STM32U575核心板連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、42步進(jìn)電機(jī)和繼電器（用于高壓模塊控制）。K210視覺模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測光伏板的情況，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到STM32U5核心板，以便進(jìn)行清潔參數(shù)的調(diào)整。

光伏板清潔系統(tǒng)框圖

低功耗與自給自足

系統(tǒng)利用硬件和STM32U575ZI的雙重低功耗設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行。整個(gè)系統(tǒng)的電能由光伏板提供，實(shí)現(xiàn)自給自足。整套設(shè)備的功率約為6W，平均三個(gè)月僅消耗1度電。

團(tuán)隊(duì)分工與合作

在整個(gè)項(xiàng)目中，團(tuán)隊(duì)成員分工明確：

任學(xué)睿：負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的硬件框架搭建和函數(shù)編寫。

王佳：負(fù)責(zé)深度學(xué)習(xí)部分。

周攀枝：負(fù)責(zé)系統(tǒng)軟件的控制邏輯框架及各模塊之間的通信。

通過他們的共同努力，這個(gè)創(chuàng)新的光伏板無水清潔系統(tǒng)不僅解決了傳統(tǒng)清潔方法中的諸多問題，還展示了STM32U575ZI在低功耗、高性能方面的卓越表現(xiàn)。這一項(xiàng)目不僅為光伏板清潔提供了新的解決方案，也為未來的科技創(chuàng)新提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和啟示。如需STM32U575ZI產(chǎn)品規(guī)格書、樣片測試、采購、BOM配單等需求，請加客服微信：13310830171。