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西藏地區(qū)的福音:太陽(yáng)能多功能移動(dòng)電源箱的設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2014-11-28 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】眼下,太陽(yáng)能的作用越來越重要,關(guān)于太陽(yáng)能的設(shè)計(jì)和應(yīng)用也非常廣泛。從保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā),結(jié)合西藏居民華寧和生活習(xí)慣二設(shè)計(jì)了一款環(huán)??煽康奶?yáng)能多功能移動(dòng)電源箱,解決了當(dāng)?shù)鼐用裼秒娎щy的窘境。

1 方案設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能是天然可再生能源。它資源豐富,既可無(wú)限制的免費(fèi)使用,又無(wú)需運(yùn)輸,對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染。目前 雪域高原是我國(guó)污染最輕、環(huán)境保護(hù)最好的地區(qū),西藏作為我國(guó)乃至亞洲重要的生態(tài)安全屏障,生態(tài)環(huán)境的保障至關(guān)重要。本設(shè)計(jì)基于西藏地區(qū)豐富的太陽(yáng)能資源和 藏區(qū)人們的生活現(xiàn)狀的的考慮,利用太陽(yáng)能供電并結(jié)合人們?nèi)粘I钏瓒O(shè)計(jì)。既符合環(huán)保要求又方便攜帶,解決了西藏地區(qū)人民基本的日常用電需要,可作為綠 色環(huán)保產(chǎn)品推廣,具有一定的市場(chǎng)價(jià)值。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 硬件框圖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文整體設(shè)計(jì)硬件框圖結(jié)構(gòu)如圖1所示,電源箱有太陽(yáng)光和常規(guī)市電兩路能量來源。當(dāng)蓄電池饋電時(shí),在 陽(yáng)光充足的情況下首先利用太陽(yáng)能充電,其次通過220 V電源給蓄電池充電。兩種輸入方式相結(jié)合,方便而且環(huán)保。將兩種輸入能量通過濾波穩(wěn)壓電路,然后給蓄電池進(jìn)行充電。其中的過充過放保護(hù)電路主要是利用繼電 器電路模塊檢測(cè)蓄電池的電量;當(dāng)過充的時(shí)候斷開充電主回路;當(dāng)蓄電池電壓降到一定范圍的時(shí)候接通充電回路;當(dāng)檢測(cè)到過放的時(shí)候斷開用電器電路,防止過充過 放,起到對(duì)蓄電池保護(hù)的作用,整個(gè)電路都是由蓄電池供電。該系統(tǒng)有多路輸出端口,既可供LED 照明和為手機(jī)、MP3、收音機(jī)等多種數(shù)碼產(chǎn)品充電還可輸出220 V交流電壓供小功率家用電器工作。

西藏地區(qū)的福音:太陽(yáng)能多功能移動(dòng)電源箱的設(shè)計(jì)
圖1:電路整體結(jié)構(gòu)

2.2 市電供電模塊

本設(shè)計(jì)所有電路均基于Multisim仿真軟件的應(yīng)用。圖2 為市電充電模塊電路,當(dāng)電源接通后紅色指示燈LED1 點(diǎn)亮,否則熄滅。此電路通過變壓器和電橋電路將220 V 市電轉(zhuǎn)為28.4 V 直流電壓,再經(jīng)過RC 振蕩電路進(jìn)行濾波穩(wěn)壓后送入LM7815三端穩(wěn)壓模塊,輸出穩(wěn)定的直流15 V 電壓,然后通過過沖保護(hù)電路給蓄電池充電。開關(guān)Key1為供電模式手動(dòng)選擇開關(guān),當(dāng)開關(guān)J1連接時(shí)為選擇市電充電,則紅色LED1 亮。開關(guān)J2 連接時(shí)為選擇太陽(yáng)能充電,則紅色LED2亮,如1、2所示。

西藏地區(qū)的福音:太陽(yáng)能多功能移動(dòng)電源箱的設(shè)計(jì)
圖2:市電供電模塊

2.3 太陽(yáng)能供電模塊

在圖3所示的太陽(yáng)能供電模塊電路中。當(dāng)Key1接J2時(shí),選擇太陽(yáng)能系統(tǒng)供電,此時(shí)紅色LED2點(diǎn)亮。電路首先通過整流二極管1N5404整流,然后經(jīng)RC濾波電路濾波,最后通過穩(wěn)壓二極管1N47744 將電壓穩(wěn)定為直流15 V,再通過過充保護(hù)電路為蓄電池充電。其中1N5404硅整流二極管,其最大反向峰值電壓為400 V,最大半波整流電流為3 A。穩(wěn)壓二極管1N4744最大功耗為1 mW,穩(wěn)定電壓為15 V,最大電流是57 mA。

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圖3:太陽(yáng)能供電模塊
 
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2.4 過充過放電路

如圖所示為過充過放保護(hù)電路,本設(shè)計(jì)主要基于三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源TL431和繼電器的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)對(duì)鉛蓄電池充放電保護(hù)。如圖4所示,為過充保護(hù)電路,供電模塊通過繼電器為蓄電池充電,當(dāng)電路檢測(cè)到蓄電池電壓大于13 V 時(shí),綠色LED4 亮,繼電器將開關(guān)向下吸合,斷開充電回路,實(shí)現(xiàn)過充保護(hù)。

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圖4:過充保護(hù)電路圖

如圖5所示,為過放保護(hù)電路,蓄電池電壓大于12 V時(shí)LED6燈亮,繼電器向下吸合為負(fù)載提供能量,當(dāng)蓄電池電壓低于10.5 V時(shí)繼電器向上斷開放電回路,實(shí)現(xiàn)過放保護(hù)。

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圖5:過放保護(hù)電路圖

2.5 輸出端口

圖6所示為電源箱的輸出端口部分設(shè)計(jì)圖,其主要采用LM78XX 系列三端集成穩(wěn)壓器來得到穩(wěn)定電壓的輸出。當(dāng)LM78XX 系列三端集成穩(wěn)壓器輸出電流較大或工作時(shí)間較長(zhǎng),LM78XX 散熱較大,應(yīng)加散熱器。

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圖6:輸出端口設(shè)計(jì)圖
 
圖6(a)是輸出穩(wěn)定9 V供收音機(jī)工作。圖6(b)為USB接口電路,實(shí)際電源箱將輸出多個(gè)不同類型的接口供數(shù)碼產(chǎn)品充電,例如圖6(b)手機(jī)USB充電部分,三端集成穩(wěn)壓器 LM7805得到穩(wěn)定直流5 V 輸出,由于手機(jī)充電需要的電壓為(5±0.5) V,此時(shí)剛好適合手機(jī)進(jìn)行充電,當(dāng)紅色LED3 亮起時(shí)說明此時(shí)可以為手機(jī)充電了。圖6(c)和(d)均接照明負(fù)載,當(dāng)開關(guān)Key2和Key3接通時(shí),通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2,R3可改變光照強(qiáng)弱,進(jìn)而 達(dá)到使用者所需的光照強(qiáng)度,增加了設(shè)計(jì)的人性化。

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