【導讀】眼下,太陽能的作用越來越重要,關(guān)于太陽能的設計和應用也非常廣泛。從保護環(huán)境的角度出發(fā),結(jié)合西藏居民華寧和生活習慣二設計了一款環(huán)??煽康奶柲芏喙δ芤苿与娫聪?,解決了當?shù)鼐用裼秒娎щy的窘境。
1 方案設計
太陽能是天然可再生能源。它資源豐富,既可無限制的免費使用,又無需運輸,對環(huán)境無任何污染。目前 雪域高原是我國污染最輕、環(huán)境保護最好的地區(qū),西藏作為我國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。本設計基于西藏地區(qū)豐富的太陽能資源和 藏區(qū)人們的生活現(xiàn)狀的的考慮,利用太陽能供電并結(jié)合人們?nèi)粘I钏瓒O計。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,具有一定的市場價值。
2 硬件電路設計
2.1 硬件框圖結(jié)構(gòu)設計
本文整體設計硬件框圖結(jié)構(gòu)如圖1所示,電源箱有太陽光和常規(guī)市電兩路能量來源。當蓄電池饋電時,在 陽光充足的情況下首先利用太陽能充電,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,然后給蓄電池進行充電。其中的過充過放保護電路主要是利用繼電 器電路模塊檢測蓄電池的電量;當過充的時候斷開充電主回路;當蓄電池電壓降到一定范圍的時候接通充電回路;當檢測到過放的時候斷開用電器電路,防止過充過 放,起到對蓄電池保護的作用,整個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、MP3、收音機等多種數(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。
圖1:電路整體結(jié)構(gòu)
2.2 市電供電模塊
本設計所有電路均基于Multisim仿真軟件的應用。圖2 為市電充電模塊電路,當電源接通后紅色指示燈LED1 點亮,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,然后通過過沖保護電路給蓄電池充電。開關(guān)Key1為供電模式手動選擇開關(guān),當開關(guān)J1連接時為選擇市電充電,則紅色LED1 亮。開關(guān)J2 連接時為選擇太陽能充電,則紅色LED2亮,如1、2所示。
圖2:市電供電模塊
2.3 太陽能供電模塊
在圖3所示的太陽能供電模塊電路中。當Key1接J2時,選擇太陽能系統(tǒng)供電,此時紅色LED2點亮。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。
圖3:太陽能供電模塊
2.4 過充過放電路
如圖所示為過充過放保護電路,本設計主要基于三端可調(diào)分流基準源TL431和繼電器的應用,實現(xiàn)對鉛蓄電池充放電保護。如圖4所示,為過充保護電路,供電模塊通過繼電器為蓄電池充電,當電路檢測到蓄電池電壓大于13 V 時,綠色LED4 亮,繼電器將開關(guān)向下吸合,斷開充電回路,實現(xiàn)過充保護。
圖4:過充保護電路圖
如圖5所示,為過放保護電路,蓄電池電壓大于12 V時LED6燈亮,繼電器向下吸合為負載提供能量,當蓄電池電壓低于10.5 V時繼電器向上斷開放電回路,實現(xiàn)過放保護。
圖5:過放保護電路圖
2.5 輸出端口
圖6所示為電源箱的輸出端口部分設計圖,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LM78XX 系列三端集成穩(wěn)壓器輸出電流較大或工作時間較長,LM78XX 散熱較大,應加散熱器。
圖6:輸出端口設計圖
圖6(a)是輸出穩(wěn)定9 V供收音機工作。圖6(b)為USB接口電路,實際電源箱將輸出多個不同類型的接口供數(shù)碼產(chǎn)品充電,例如圖6(b)手機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,由于手機充電需要的電壓為(5±0.5) V,此時剛好適合手機進行充電,當紅色LED3 亮起時說明此時可以為手機充電了。圖6(c)和(d)均接照明負載,當開關(guān)Key2和Key3接通時,通過調(diào)節(jié)滑動變阻器R2,R3可改變光照強弱,進而 達到使用者所需的光照強度,增加了設計的人性化。相關(guān)閱讀:
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