一、前言 开发好的太阳能电源分两部分,一部分为配电系统,一部分为电源系统。配电系统即电源周边,进行电源分配和转换成各用电器接口。电源系统即太阳能板和稳压电源。简单的说就是:太阳能板发电》移动电源存储》配电系统分配》最终用电器使用。这样就保证了在户外N天不住店,都能稳定的为各种设备提供持续电力。这个是开发好的电源系统:
本包里面装的即配电系统:
打开如下图:
二、电源分析 在选择太阳能电源之前,首先分析了市场上现在能买到的各种电源。用于骑行的主要有磨电机、花鼓发电机、链条发电、手摇发电、太阳能发电。具体分析待我一一道来。
2.1 磨电机磨电机是最早的单车发电机组。上个世纪流行过一阵子。原理简单,就是在前轮或者后轮上安装一个接触车圈的滚轮,滚轮带动齿轮组传递到发电机。但是磨电机缺点也明显。直接接触车圈,恩,想想就知道,会带来很大的阻力。不过磨电机还是有其好处的,功率大,大的磨电机可以达到12W。对于户外来说,这个就相当大了。负载多个用电器不成问题。当然,12W也是建立在燃烧人油的基础
花鼓发电机等同于磨电机,虽然没有摩擦,但是磁场产生的阻力依旧不可小觑。同样价格不菲。所以这个不在我的考虑范围内。
2.2 链条发电机
其次,现在市场上比较成熟的单车发电产品,就是链条发电机。发电机通过齿轮挂接到链条上。不过缺点明显。变速车不是很适用(虽然有变轨槽),影响链条工作,同时价格昂贵。200以上。不过优点也是有的。产品成熟,防水,对于严酷的户外环境能够较好的适应。
2.3 手摇发电机电流小,功率低,还得不断的摇。效果还不如磨电机。作为一个紧急充电手段都有些多余。
2.4 太阳能发电机太阳能电源现在某宝已经有现成产品销售了。不过偏贵了点。我自己DIY同等级的电源,只有其一半的价格。同时某宝现在还有集成移动电源的太阳能电源,这个对于动手能力不足的朋友来说,是个很值得考虑的选择。
太阳能电源的优点是简单,轻量,便携,好维护。缺点是易碎,同时阴天和夜间不能提供有效电力保证。不过我们可以采用太阳能电源+移动电源的方式,储存一部分电力供给夜间使用。所以,最终我的户外电源系统的供电模式选择了使用太阳能。
三、太阳能电源制作
在做太阳能电源的时候,首先要思考几个问题。你的输出需要有多大,负载多少电器,你都有哪些设备需要供电,不同设备电源接口都是什么,接口是否通用,不同设备充电电压都是什么。只有明白这些问题,那么在后面尽心开发的时候才能不走弯路,才能不做无用开发。比如拿我来说,我的户外用电器有:主GPS、手机、相机(5号电池)、对讲机(锂电)、手电(18650)。采用的供电模式为:主GPS(USB迷你接口5V)手机(标准智能机接口USB5V)、5号电池(1.5V充电电压)、对讲机(3.7V锂电)、手电(2.5mm接口5V)
3.1 太阳能板选择选择太阳能板的时候需要考虑几个重要参数。首先是尺寸,其次是电压、电流和功率,最后是数量。简单的说,尺寸用于计算最后的成品体积,用于确定是否便携;电压用于计算供电最后采用降压板还是升压板还是稳压板;电流用于计算采用并联模式还是串联模式;功率用于计算是否能够带的动移动电源以及相关的用电设备;还有就是数量,是采用单片还是多片。对我来说,我采用了尺寸为135*110/6V/2W的太阳能板2片。接线模式为并联。(串联的好处是电压高、并联的好处是可以支持较大电流)。于是我的板子就能完成4W的负载,6V的输出。注意,如果是两片不同输出的板子,则不能采用并联模式。
3.2 太阳能板焊接太阳能板在使用的时候,不管并联还是串联,都需要先通过在线路中串入一个肖特基二极管。其作用是利用二极管的单向导通特性防止不同板子之间的相互损耗。
3.3 稳压电源太阳能电源的输出一般不要直接负载用电器。最好先经过稳压电源,将电压稳定后再装入移动电源备用。为什么要通过稳压电源?因为不同的光照太阳能板的输出电压并不同。那么,电压范围就可能是2-7V之间浮动。这样直接使用,要么没法充电、要么过压烧电器。所以我采用了稳压电源(某宝的升降压板)进行太阳能电源输出稳压,稳定为8.4V。8.4V的原因是我的移动电源采用的是8.4V充电。稳压电源的输出也要增加一个肖特基二极管,用于防止移动电源回流。
四、蓄电系统——移动电源 移动电源这里需要注意的是,移动电源的输出接口有几个,支持多大的输出电流,实际上就是移动电源的负载功率。我的电源采用的是某宝购买的模块自己组装产品(充分发挥DIY精神)。其支持5V2A输出,也就是10W。可以负载最大10W的用电器。选购移动电源的时候,要考虑电源是否支持边放边冲,这个对于采用太阳能供电非常有用。同时注意移动电源的电芯。移动电源贵就贵在电芯上。差的电源采用的是劣质18650组。注意电芯的标称电量,多少MAH。比如我这个就是1.2Wmah,足够供应手机充满4次。
上图就是用太阳能电池板给移动电源充电的照片。
五、供电系统 在之前的都DIY完毕后,开始考虑怎么给各种用电器供电。也就是分配的问题。因为之前已经充分思考过了都需要给哪些用电器供电,所以这里只需要按照接口进行制作和链接即可。
5.1 电源分配器因为我的移动电源只有两个输出接口,一个2.5mm接口,一个5VUSB接口,对于使用各种USB设备的我,明显接口数量不足,所以我需要扩充输出接口。这里我敢扩充的原因就是我知道我的移动电源支持2A,所以我可以并接分流使用。
上图的盒子是用了一个3节的5号电池盒改装的黑色盒子,没买到适合DIY的盒子,所以这个电池盒是最好的解决方式。拆掉里面的隔板和电池簧片。
5.2 万能充电器 这个万能充电器是市面上可以买到的一种比较全能的充电器。首先充电器自身支持使用220V市电进行供电,同时支持使用4节7号电池进行供电。具有较宽的电源输入选择。同时输出可以使用USB输出和普通万能充输出模式。
经过我测量,该万能充电器可以使用USB逆向供电,也就是把USB接口不作为输出,作为输入接口,通过电源供电后,进行输出供给大部分锂电使用。这样既可解决户外平板锂电池和对讲机的充电问题。
5.3 手电充电注意你的车载手电是否支持使用线充,支持的一般输入电压就是标准USB电压。这样的话,只需要做一根USB转2.5mm的线既可完成手电充电。否则的话,需要购买一个支持使用USB进行充电的18650充电器。
5.4 手机等充电手机、GPS和车载音响除了将电池卸出来使用万能充电器进行充电,还可以采用USB线的模式,直接连接到电源分配器上,完成充电。所以,在户外只要保证用电器有对应的USB充电线既可。
5.5 5、7号电池充电这个是某宝购买的USB接口的5号电池充电器。用于对我的相机电池组进行充电。优点是小巧便携,同时支持我的电源接口,即标准USB。但是缺点也很明显,充电电流小,充电速度慢。同时充电不足。
最后列举下使用的工具:数字万用表一台; 实验电源一台;
电钻一台;
切割机、打磨机一套;木工锯一把;烙铁一把;
热熔胶枪一把;
螺丝刀组;
电线、电工胶带若干。
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