太陽能便攜式充電寶的設(shè)計與實現(xiàn)

基金項目：校級課題“一種野外露營太陽能便攜式充電寶”閩北職業(yè)技術(shù)學(xué)院 MKCA2111

摘要：近年來，各種新的電子科技產(chǎn)品涌現(xiàn)出來。太陽能便攜式充電寶就是一種新產(chǎn)品，其采用太陽能充電，而且輕便小巧，便于攜帶。各種充電寶的設(shè)計中采用了先進(jìn)技術(shù)，而且使用便捷，產(chǎn)品的性能更加全面，滿足了人們當(dāng)前快節(jié)奏的生活。本論文著重于研究設(shè)計太陽能便攜式充電寶的有效方法以及實現(xiàn)策略。

關(guān)鍵詞：太陽能;充電寶;便攜式;設(shè)計;有效方法;實現(xiàn)

一、太陽能便攜式充電寶的設(shè)計方案

在設(shè)計太陽能便攜式充電寶的時候，太陽能電池的主要成分是單晶硅，促使陽光與電能之間發(fā)生轉(zhuǎn)換，所以其主要起到了轉(zhuǎn)換器的作用。儲電裝置所發(fā)揮的主要作用是對電能進(jìn)行存儲，主要采用的是鉀離子電池[2] 。從現(xiàn)在普遍使用的便攜式電子產(chǎn)品情況來看，所使用的電池主要為兩種，除了鉀離子電池之外，還有鎳氫電池，前者是比較受歡迎的，主要是由于這種電池有諸多的優(yōu)勢，諸如比能量相對比較高，有很長的循環(huán)壽命，比較低的自主放電率，而且還沒有記憶效應(yīng)。本研究中，一項重要的內(nèi)容就是設(shè)計充電電路和放電電路以及穩(wěn)壓電路。本設(shè)計主要發(fā)揮作用的是穩(wěn)壓電路，保證電壓維持穩(wěn)定的狀態(tài)，達(dá)到限定值，之后發(fā)揮充電電路的作用可以將電能傳輸?shù)絻﹄婋姵?，然后發(fā)揮放電電路的作用與USB接通，就可以為手機(jī)充電。

太陽能與其他的能源有所不同，其有非常大的光照強(qiáng)度，加之太陽能電池的內(nèi)部阻力非常高，當(dāng)使用這種電池的時候，即便有電壓產(chǎn)生，也是處于非常不穩(wěn)定的狀態(tài)，有電流產(chǎn)生，卻非常小。所以，將電能充給電池的過程中，控制充電功能的電路發(fā)揮起到轉(zhuǎn)換的作用，此時電池板會有直流電壓輸出，就可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，成為交流電。

二、設(shè)計電池硬件電路的有效方法

在設(shè)計太陽能便攜式充電寶的時候，對于電池硬件電路的設(shè)計是重點，此時需要是使用單片機(jī)，STC系列的應(yīng)用是非常廣泛的，其為8位單片機(jī)系列，在進(jìn)行開發(fā)的時候，可用的資源非常豐富，且不需要消耗很高的成本[3] 。STC系列單片機(jī)不僅在現(xiàn)在得到青睞，將來的應(yīng)用中，其生命力也是非常強(qiáng)大的，這是由于這種類型的單片機(jī)在開發(fā)的時候不需要消耗大量的成本，且可用的資源非常多，受限的因素少，因此在社會上普及。

在本次設(shè)計中，主要應(yīng)用的單片機(jī)型號是STC12C5A60S2，其具有非常強(qiáng)大的功能，其通信接口是串行，而且為全雙工的，可以實時發(fā)送數(shù)據(jù)，不需要明確對方的狀態(tài)。這種串行一共是兩個，其中一個串行口所發(fā)揮的功能、采用的操作方法與可以對英特爾8051兼容的單片機(jī)指令系統(tǒng)與傳統(tǒng)串行口相同。充電電路所選用的控制器是STC 12 CS A60S2，其能夠很好地控制充電系統(tǒng)，可以將直流電源快速傳輸給其他的充電設(shè)備。太陽能經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后成為電能，應(yīng)用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)控制直流-直流變換，將太陽能充分利用起來正常充電，充電顯示電路所發(fā)揮的作用是對其輸出的狀態(tài)加以顯示，單片機(jī)發(fā)揮采集功能可以獲得模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)，使用程序燒寫方法傳輸給單片機(jī)，使得電路的輸出以及電路控制都實現(xiàn)智能化[4] 。

三、設(shè)計軟件的方法

在設(shè)計軟件的時候可以使用鍵盤子程序，其可以發(fā)揮檢測功能，無論其處于開放的狀態(tài)，還是在關(guān)閉的狀態(tài)，功能都可以照常發(fā)揮，而且對系統(tǒng)是否需要啟動運(yùn)行起到了決定性的作用。其可以讀線，也可以讀數(shù)據(jù)，與端口建立連接，將經(jīng)過處理之后所獲得的數(shù)據(jù)信息都在有關(guān)的高速緩存中存儲。進(jìn)行端口讀取之后，需要面對一個問題，就是當(dāng)鍵抖動的時候會有誤差產(chǎn)生，對于這種現(xiàn)象需要消除，就會出現(xiàn)延遲的現(xiàn)象。

在進(jìn)行充電的過程中，這項操作看起來很簡單，事實上是非常復(fù)雜的，需要經(jīng)過兩個環(huán)節(jié)的操作：第一個環(huán)節(jié)是采用恒流充電的方式，也就是說，可以設(shè)置充電的電流，當(dāng)充電的時候，電能的壓力已經(jīng)達(dá)到4.2V，此時就進(jìn)入到恒壓充電狀態(tài)，壓力不會產(chǎn)生明顯變化，在這個時候，隨著時間的持續(xù)，電流會有所降低，當(dāng)降低到75 %至85%的時候，手機(jī)電量幾乎已經(jīng)充滿了，之后持續(xù)充電，當(dāng)電流已經(jīng)達(dá)到“0”的時候，就完成了充電[5] 。

在進(jìn)行充電的過程中，“充電”的指示燈會將充電的狀態(tài)以及結(jié)果顯示出來，當(dāng)“充飽”指示燈發(fā)出亮光的時候，就意味著此時正處于充電的狀態(tài)。如果“充電”指示燈已經(jīng)熄滅了，就是完成了充電。經(jīng)過按鍵設(shè)置，可以對充電的時間有效控制。

結(jié)束語：

通過上面的研究可以明確，本研究的太陽能便攜式充電寶是用于手機(jī)充電的裝置，其具有方便攜帶、隨時可以充電的優(yōu)勢。該充電寶所利用的是太陽能，通過電池板將其轉(zhuǎn)換為可以充電的電能，其中主要發(fā)揮作用的是單片機(jī)，應(yīng)用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)對直流-直流轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行控制，輸出到電壓值和電流值都發(fā)生了改變，輸出電壓以及輸出電流也都發(fā)生了變化，對于電路的狀態(tài)，通過顯示器就可以明確所處的輸出狀態(tài)以及輸出的大小，從而做到了電路智能化輸出并合理控制。

參考文獻(xiàn)：

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張玲 女（1983、9-）福建省邵武市人 閩北職業(yè)技術(shù)學(xué)院 本科 講師

研究方向：數(shù)控技術(shù)7F531DAD-2767-45FC-A098-90B0C7C32DC9