太陽能無線充電模塊設(shè)計

1太陽能閱讀器的應(yīng)用前景近年來，由于能源短缺，新型替代能源的如能源和能源的廣泛應(yīng)用越來越受到重視。太陽能是潔凈可再生能源，如果能提高太陽能使用率，那么對將來的發(fā)展會產(chǎn)生重大的影響，尤其是將太陽能應(yīng)用在移動充電寶上，對我們的生活來講將是方便的。手機(jī)及微電子設(shè)備充電如果能用太陽這樣隨需隨取的能源，則根據(jù)統(tǒng)計iPhone和iPodTouch的銷售情況，每天用太陽能代替石化燃料能源，我們將會節(jié)省50,644千兆瓦時的能量，相當(dāng)于每年少制造75,965,625磅的二氧化碳。如果能夠推廣開來，那無疑是為我國的環(huán)保事業(yè)添磚加瓦。太陽能充電器因其結(jié)構(gòu)簡單、無需鋪設(shè)電纜，且搭建、攜帶較為方便等特點(diǎn)，尤其是將太陽能充電與充電寶結(jié)合，這樣的技術(shù)將有著廣泛應(yīng)用前景。在當(dāng)前大力倡導(dǎo)環(huán)保節(jié)能型社會的今天，并且作為二十一世紀(jì)的中學(xué)生，如果能夠掌握制作簡易太陽能充電器解決急需的充電問題，無疑是增加一項(xiàng)用科學(xué)提升生存能力的本領(lǐng)。下面，根據(jù)筆者的設(shè)計和實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)踐制作，就制作簡易太陽能充電器的原理和過程及進(jìn)一步延伸開發(fā)作簡要論述。2設(shè)計方案設(shè)計兩種經(jīng)濟(jì)可行的方案。2.1太陽能電池式鋰電池方案原理結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。圖1中，粗實(shí)線內(nèi)部是目前商品化的充電寶原理框圖。外置5V電源通過充電輸入，經(jīng)過內(nèi)部充放電控制電路降壓限流，對內(nèi)置3.7V鋰電池充電，充電結(jié)束電路自動停止工作；放電時，通過內(nèi)部充放電控制電路升壓，通過5V放電端對外接設(shè)備充電，當(dāng)放電到鋰電池容量下限時，停止放電；充電不能過充，放電也不能過放，以免鋰電池?fù)p壞。設(shè)計方案將將太陽能電池通過二極管直接并聯(lián)在鋰電池上。當(dāng)太陽能電池受到足夠的光照而使輸出電壓大于鋰電池的電壓時（通常在3.5V～4.2V之間），二極管導(dǎo)通，太陽能電池對鋰電池充電。當(dāng)光照不夠或電池容量足電壓較高，太陽能電池電壓低于鋰電池電壓，二極管不導(dǎo)通。也就是說，鋰電池只能接收太陽能電池的能量，而不能對太陽能電池輸出能量。一般來說，太陽能電池可以選輸出電壓在5V左右，輸出電流在1/10C(C為鋰電池容量）左右比較合適，同時利用其內(nèi)阻限制充電電流的不至于過大，起到保護(hù)鋰電池的作用。二極管選擇低壓降（0.2V左右）的肖特基二極管，耐壓大于10V就可以了。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：所需器材較少，成本低廉，利于制作。缺點(diǎn)是：對光照有一定要求，當(dāng)照不夠時無法充電，太陽能電池利用率不高。制作時會破壞充電寶以便引入線，當(dāng)然若是商品化生產(chǎn)，可以不存在這個問題。另外充電過程沒有指示燈，充電處于靜默狀態(tài)，心里感覺不是很踏實(shí)。2.2太陽能電池和養(yǎng)殖模塊充電寶方案原理結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。充電寶原理與方案1相同。該方案是利用DC-DC升壓模塊，將太陽能電池的不穩(wěn)定電壓升壓為穩(wěn)定的5V電壓，直接通過充電寶5V輸入，為充電寶內(nèi)部鋰電池充電。由于充電寶內(nèi)部保護(hù)電路的作用，太陽能電池和升壓模塊可以選擇容量較大的型號，以便于縮短充電時間。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：基本消除了光照變化的因素，一旦有光照，DC-DC就會將太陽能電池輸出電壓升壓到穩(wěn)定的5V，大幅度提高了太陽能的利用率。同時，電池的保護(hù)功能基本不受影響，充電時，狀態(tài)指示完善。另外，制作時無需拆開充電寶，可用USB線對充電寶進(jìn)行充電。缺點(diǎn)是：成本較高。3生產(chǎn)步驟3.1管、dc-dc獲取材料：通過網(wǎng)絡(luò)購置太陽能電池（5V,60mA）、二極管、DC-DC升壓模塊（0.9V～5V輸入，5V、500mA輸出）、充電線、充電寶等，收集導(dǎo)線若干。主要材料如圖3所示。工具：電烙鐵、萬用電表、老虎鉗、剪刀、改刀等。3.2內(nèi)部膠合設(shè)計的不足(1）將商品充電寶打開，如圖4所示，露出內(nèi)部電池。(2）可以看出，內(nèi)部膠合的非常牢固，很難再次加工，考慮安全問題，放棄本方案的制作。讀者可以根據(jù)2.1原理介紹自行理解后續(xù)過程。3.3高血壓模塊與手機(jī)接口接口設(shè)計(1）用電烙鐵將太陽能電池板與導(dǎo)線焊接，紅線焊正極，黑線焊負(fù)極，制作如圖5所示。(2）用萬能電表測量電池板電壓，注意將電池板放在足夠的光照下面。(3）將升壓模塊與導(dǎo)線焊接，紅線含在IN+，黑線焊在IN-，注意焊到膠皮處使導(dǎo)線完全焊入以防短路，制作如圖6所示。(4）用USB連接線將升壓模塊與手機(jī)充電接口連接起來，把太陽電池板放在強(qiáng)光下，此時便可用模塊對手機(jī)進(jìn)行充電了，效果如圖7所示。(5）用USB連接線將升壓模塊與充電寶充電接口連接起來，把太陽電池板放在強(qiáng)光下，此時便可用模塊對充電寶進(jìn)行充電了，效果如圖8所示。4太陽能電池的應(yīng)用和前景(1）此裝置可在光照強(qiáng)度較小時對設(shè)備進(jìn)行充電，使適用范圍更廣。(2）此裝置體積小，裝置簡單，便于攜帶。(3）太陽能電池是通過光電效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，如何進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)化效率以實(shí)現(xiàn)對能量的高效利用仍值得研究。(4）通過實(shí)際制作，我對太陽能的應(yīng)用有