CN204012825U - 公交车站台太阳能手机充电器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种公交车站台太阳能手机充电器,包括太阳能电池板、与太阳能电池板相连的充电控制器,所述充电控制器分两路,一路是由太阳能电池板连接一单片机供电电路,该单片机供电电路连接一单片机,另一路是由太阳能电池板连接一可调型DC/DC变换电路,该可调型DC/DC变换电路一路通过一模数转换电路连接所述单片机,另一路连接一蓄电池,该蓄电池连接一降压型DC/DC变换电路,该降压型DC/DC变换电路连接一手机电池,所述单片机连接一按键、一液晶显示屏,所述单片机通过一继电器控制电路连接所述可调型DC/DC变换电路。本实用新型简单可靠,增加投币功能,能回收安装成本、创造利润;采用太阳能节能,设计人性化。

Description

公交车站台太阳能手机充电器
技术领域
本实用新型涉及充电器,尤其涉及一种公交车站台太阳能手机充电器。
背景技术
随着移动互联网融合趋势的加深,智能手机的发展至今已成为终端市场上的主流。目前中国的智能手机普及率已创下新的全球记录,截止2013年底,中国用户智能手机数量已达到5亿台左右。然而,在智能手机总体形势一片大好的情况下,电池续航能力不足,是广大智能手机用户的一大烦恼。短短几年前,老式手机的待机时间可以超过一月,电池的替换也非常方便。智能手机比起自己的老祖宗,在“续航”上的能力并没有在视觉体验上的那么光鲜。2007年苹果推出了iPhone,其不能换电池,连续使用电池最多只能用4个小时。大屏幕让目前的手机根本没办法支持一天时间,这几乎是目前智能手机广泛存在的问题。
当今社会手机已经成为人们工作和生活不可或缺的日常通讯交流工具。特别是智能手机其性能越来越好,功能也越来越多。但正是因为其性能好与功能多,智能手机的续航能力反而跟不上步伐,导致大部分智能手机的待机时间很短,根本无法满足使用者的使用需求。特别是在城市里生活的人,每天要花很多时间在等待公交车这个环节上,如果在他们等待公交车的同时可以对手机进行紧急充电,保持手机能正常使用,就可以免去因手机没电带来的无法接到重要的电话、失去客户、失去订单等诸多的烦恼,对他们来说无疑是解决了很大的难题。
太阳光作为一种恒久不变分布广泛的绿色能源,在这个一次性能源日渐枯竭的时候,越来越受到人们的重视,光伏板技术已经日渐成熟,其规格十分齐全,订购方便。所以,对公交车站台上加装太阳能手机充电器,无论是在节能减排上还是服务众多的手机用户上都是是很有意义的,此设计应用前景广阔。
实用新型内容
本实用新型提出了一种公交车站台太阳能手机充电器,其目的在于在人们长时间等待公交车的同时可以临时对手机进行紧急充电,保持手机能正常使用。
本实用新型是通过以下技术方案实现的:
公交车站台太阳能手机充电器,包括太阳能电池板、与太阳能电池板相连的充电控制器,所述充电控制器分两路,一路是由太阳能电池板连接一单片机供电电路,该单片机供电电路连接一单片机,另一路是由太阳能电池板连接一可调型DC/DC变换电路,该可调型DC/DC变换电路一路通过一模数转换电路连接所述单片机,另一路连接一蓄电池,该蓄电池连接一降压型DC/DC变换电路,该降压型DC/DC变换电路连接一手机电池,所述单片机连接一按键、一液晶显示屏,所述单片机通过一继电器控制电路连接所述可调型DC/DC变换电路。
优选地,所述充电控制器还包括一USB接口,该USB接口通过数据线和所述手机电池相连。
优选地,所述单片机采用51系列8位单片机AT89C52。
优选地,所述单片机供电电路设有电源稳压器件,该电源稳压器件采用LM7805芯片、LM7812芯片。
优选地,所述模数转换电路包括一ADC0809芯片,一74HC02芯片、一74HC74芯片。
优选地,所述可调型DC/DC变换电路采用MC34063集成电路。
优选地,所述降压型DC/DC变换电路采用LM7805芯片。
本实用新型设计原理:本设计基于太阳能电池板覆盖在公交车站台顶棚上,充分利用有效空间,把太阳能转化为电能,用蓄电池把电能储存起来,等有需要手机充电的人使用时,再进行充电。
本手机充电器由太阳能电池板输入的电压分为两部分使用,一部分由单片机供电电路,将电压降至5V,从而驱动单片机,使其工作;另一部分电压通过可调型DC/DC变换电路将电压降低,供蓄电池充电,同时将可调型DC/DC变换电路的输出电压传送给模数转换电路,完成数模转换的功能,再将转换后的数字信号传递给单片机,通过单片机的控制,利用继电器控制电路实现光电耦合,将单片机和外围电路隔离,同时利用单片机内的程序控制液晶显示屏,将输出电压和电流显示出来。
本实用新型具备以下优点:
1)可对现有公交车站台进行简单改造,就能使用;
2)有效利用了公交车站台顶棚上的空间,不会占用其他的空间,可运用范围广,只要是人流较多的公交站台即可实行;
3)本设计增加投币功能,即可对使用充电器的人进行收费,能有效的回收安装成本、创造利润;
4)采用太阳能,既能节能又可为城市居民带来方便;
5)设计人性化,充分利用了单片机的智能性,设有完备的电压电流检测保护电路,并通过显示电路显示电路状态,通过功能按键可以灵活的选择电路输出,为不同的手机产品提供充电。
附图说明
图1为本实用新型公交车站台太阳能手机充电器设计原理框图。
图2为本实用新型的单片机电源电路原理图。
图3为本实用新型的模数转换模块中ADC0809电路原理图。
图4为本实用新型的可调型DC/DC变换电路原理图。
图5为本实用新型的继电器控制电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的设计作详细说明:本设计在以本实用新型技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本实用新型的保护范围不限于下述的设计。
如图1所示,图中包括太阳能电池板、与太阳能电池板相连的充电控制器,所述充电控制器分两路,一路是由太阳能电池板连接一单片机供电电路,该单片机供电电路连接一单片机,另一路是由太阳能电池板连接一可调型DC/DC变换电路,该可调型DC/DC变换电路一路通过一模数转换电路连接所述单片机,另一路连接一蓄电池,该蓄电池连接一降压型DC/DC变换电路,该降压型DC/DC变换电路连接一手机电池,所述单片机连接一按键、一液晶显示屏,所述单片机通过一继电器控制电路连接所述可调型DC/DC变换电路。
太阳能电池在使用时由于太阳光的变化较大,其内阻又比较高,因此输出电压不稳定,输出电流较小,这就需要用充电控制电路将太阳能电池板输出的直流电压变换后供蓄电池充电。同时由于手机充电器多采用大电流的快速充电法,在手机电池充满后如果不及时停止会使电池发烫,过度的手机充电会严重损害手机电池的寿命。这就需要一个较为复杂的充电控制电路,51系列单片机是当前使用最为广泛的8位单片机系列,其丰富的开发资源和较低的开发成本,使51系列单片机现在以至将来都会有强大的生命力。本实用新型采用AT89C52做为充电电路的控制器,从而以较低的成本轻松实现复杂的智能充电控制。
本实用新型的公交车站太阳能手机充电器,与普通的手机充电器相比,它的特殊之处除了能源的供应来自太阳能电池板外,还充分利用了单片机的智能性,设有完备的电压电流检测保护电路,并通过显示电路显示电路状态,通过功能键可以灵活的选择电路输出,为不同的手机产品提供充电。本实用新型通过LM7805芯片和LM7812芯片将太阳能输入的高幅值电压降低为5V,从而为AT89C52单片机供电。
太阳能电池板将吸收的光能转换成电能,而通过充放电控制器对蓄电池充电。充放电控制器的主要功能为:对蓄电池的充放电过程进行保护,以避免蓄电池发生过充或过放的情形,而蓄电池的任务则是储能,以便用户即便是在夜间或阴雨天时都可以进行充电。
蓄电池的电能经过DC/DC变换电路处理后,由充电电路为蓄电池充电。而锂电池一般不宜采用全过程恒流充电,所以蓄电池充电电路采用的是开始恒流快速充电,待电池电压上升到设定值时,自动转入恒压充电的方式,这样有利于保存蓄电池的容量。
如图2所示,本设计的单片机电源使用5V电压,需要将太阳能转换来的电压经过降压和稳压后才能供单片机使用。因为单片机对电源质量要求严格,只有波形稳定清晰的电源才能使单片机上电复位,否则无法上电复位,晶振不能起振,单片机就不工作。
本设计电源稳压器件选用的是7805芯片和7812芯片,78系列集成稳压器是常用的固定正输出电压的集成稳压器,7805芯片输出电压为5V,7812芯片输出电压为12V。当太阳能输入电压正常时,左边的二极管导通,正常发光;当为单片机提供的工作电压正常时,右边的二极管导通,正常发光。单片机供电电路的主要功能是将太阳能电池板转化的直流电经过7812的初步降压,然后由7805再次稳压供给单片机使用,78系列稳压芯片性能稳定,属于集成稳压芯片的较常用系列,同时其价格低廉并能满足系统要求。电路中所连接的电容起滤波作用。
如图3所示,模数转换电路的功能就是将太阳能光伏电池板产生的电压转化为数字信号方便单片机读取数据并对外围电路进行控制,模数转换电路主要ADC0809芯片、74HC02芯片、74HC74芯片组成,其中74HC02是由各或非门集成的芯片,此模块性能稳定。本设计利用AD采集电压和电流信号,时钟口连接,方便程序的编写。74HC74主要的作用是将单片机30引脚的ALE频率进行多次分频,最后转化为可供ADC0809使用的500KHz信号。ADC0809的最大测量电压是5V,本电路在测量高电压时采用电阻分压方式,间接测量高电压。
如图4所示,本设计需要将光伏电池转化后的直流电压转化为可给蓄电池充电的直流电压,可调型DC/DC变换电路采用MC34063,MC34063是点盘双极型线性集成电路,专用于直流-直流变换器控制部分,片内悍勇温度补偿带隙基准源、一个占空比周期控制振荡器、驱动器和大电流输出开关,能输出1.5A的开关电流,他能使用较少的外接元件构成开关式升压变换器,降压式变换器和电源反向器。
MC34063是一种开关型高效DC/DC变换集成电路。它的内部含有具有温度补偿的基准电压源、比较器、具有限电流电路的占空比可控的振荡器、驱动器和大电流输出开关管。另外,它的内部还设有大电流的电源开关,34063能够控制的开关电流达到1.5A,参考电压源是温度补偿的带隙基准源,振荡器的振荡频率有3引脚的外接定时电容决定;开关晶体管由比较器反向输入端与振荡器相连的逻辑控制线路置成ON,并由与振荡器输出同步的下一个脉冲设置成OFF。
如图5所示,继电器控制电路主要由继电器、光电耦合器、三极管等组成,此电路的主要功能是控制充电电路的通断,即当蓄电池充满时自动切断充电电路,防止蓄电池的过充,从而保护与延长了蓄电池的使用寿命,此模块由单片机的P1.0进行控制,当P1.0口的电压拉低时,电压通过限流电阻给光电耦合器通电,光电耦合器的光电转换使3和4引脚导通,电源通过限流电阻使三极管导通,继电器控制电路得电接通。当输入信号为低电平时,光耦内部的发光二极管的电流近似为零,输出端两管脚间的电阻很大,相当于开关“断开”;当输入信号为高电平时,光耦内部的发光二极管发光,输出端两管脚间的电阻变小,相当于开关“接通”。
本设计中的降压型DC/DC变换电路采用LM7805芯片,和图2中的7805相同。
下面为本实用新型的一个具体实施例:
设计要求:
①满足十个人同时进行的充电需求,手机充电电压5V,输出功率大约为30W。
②因车站人来人往,流动很大,也并不是所有人都急需手机进行充电,每天有效工作时间4h,即可满足要求。保证连续阴雨天数7天。
③以上海地区为例,峰值日照时数约为3.803h,两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为20天。
下面是计算公式:
负载日耗电量=(30W/5V)×4h=24Ah
所需太阳能组件的总充电电流=(1.05×24((20+7)/20))/(3.803×0.85)=10.52A
式中:1.05为太阳能电池组件系统综合损失系数,0.85为蓄电池充电效率。
太阳能组件的最少总功率数=17.2×10.52=181W
太阳能电池组件的最佳工作电压为17.2V,选用单块峰值输出功率为55Wp的标准电池组件4块进行凝炼,可以保证充电系统在一年大多数情况下正常运行。
根据上面的计算知道,负载日耗电量为24Ah。在蓄电池充满的情况下,可以连续工作7个阴雨天,蓄电池的容量为:24×7=168(Ah)。
我国地域广阔,气候差异很大,蓄电池白天储存的电能应能满足一天的充电需求,同时满足当地连续7个天阴雨天时的工作要求。但是,所选蓄电池容量也不必过大,否则,蓄电池经常处于亏电状态,讲影响蓄电池的寿命,造成不必要的浪费。
对蓄电池容量大小的选择,还应注意:不同地区的公交车站其选择的最低容量也有限制。我国西部地区应高出负载日耗电量的4倍以上;北方地区应高出负载日耗电量的5倍以上;而南方地区应高出负载日耗电量6倍以上。
基于上述原因,选用2组12V/100Ah蓄电池就可以满足要求了。
表1太阳能手机充电器配置方案
序号 配件名称 规格型号 单位 数量 备注
1 太阳能电池组件 100W 2 多晶硅
2 蓄电池 12V/100Ah 2 VRLA蓄电池
3 太阳能充电控制 51单片机 1 详情见电路硬
以上显示和描器述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用件新设型计的优点。本行业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述设计的限制,上述设计和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.公交车站台太阳能手机充电器,其特征在于,包括太阳能电池板、与太阳能电池板相连的充电控制器,所述充电控制器分两路,一路是由太阳能电池板连接一单片机供电电路,该单片机供电电路连接一单片机,另一路是由太阳能电池板连接一可调型DC/DC变换电路,该可调型DC/DC变换电路一路通过一模数转换电路连接所述单片机,另一路连接一蓄电池,该蓄电池连接一降压型DC/DC变换电路,该降压型DC/DC变换电路连接一手机电池,所述单片机连接一按键、一液晶显示屏,所述单片机通过一继电器控制电路连接所述可调型DC/DC变换电路。
2.根据权利要求1所述的公交车站台太阳能手机充电器,其特征在于,所述充电控制器还包括一USB接口,该USB接口通过数据线和所述手机电池相连。
3.根据权利要求1所述的公交车站台太阳能手机充电器,其特征在于,所述单片机采用51系列8位单片机AT89C52。
4.根据权利要求1所述的公交车站台太阳能手机充电器,其特征在于,所述单片机供电电路设有电源稳压器件,该电源稳压器件采用LM7805芯片、LM7812芯片。
5.根据权利要求1所述的公交车站台太阳能手机充电器,其特征在于,所述模数转换电路包括一ADC0809芯片,一74HC02芯片、一74HC74芯片。
6.根据权利要求1所述的公交车站台太阳能手机充电器,其特征在于,所述可调型DC/DC变换电路采用MC34063集成电路。
7.根据权利要求1所述的公交车站台太阳能手机充电器,其特征在于,所述降压型DC/DC变换电路采用LM7805芯片。
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