(一)产品五大系统资料
1.自动充电系统
采用AT89C52作为电路的控制芯片,在用光敏电阻和电压比较器组成太阳光的传感模块,再以LM2596作为降压模块的核心,将太阳能电池板接收到的电压降到一定电压值后再提供给充电电路,再用BQ2057C智能充电芯片为核心构成充电电路,给负载充电。运用库仑计实现对手机电量的计算和识别。本实用新型的一种用于测量电荷量的库仑计,包括AT89C51单片机、LED液晶显示器、BQ2018容量检测器、键盘输入;单片机为主控制核心,通过其RXD、TXD与LED液晶显示器通信,通过其P1.6口线与BQ2018通信,通过其P1.0、P1.1、P1.2与键盘联接。所述的库仑计的所述的LED液晶显示器由LM317调压块及电阻组成的附件提供1.5V工作电压;所述的BQ2018容量检测器以12.5uV为单位刻度,满量程为±200mV。所述的库仑计的电流量程A档25uA~200mA、B档0.5mA~4A,电荷量量程A档3.6×10-3~3.5×103库仑、B档3.6~3.5×106库仑,测量精度优于2‰本实用新型的库仑计用专用芯片BQ2018对电荷量进行测量,芯片集测量电路及VFC转换电路于一体,其测量范围低可达微安级电流,高可达安培级电流。测量精度高达千分之二,内部具有充、放电计数,温度检测功能,偏差校准功能,有128字节RAM及与外界通信I/O口线,同时有掉电保护口线等功能,且抗干扰能力强,可随机对正负电荷量进行动态测量。本的管理系统用单片机AT89C51,AT89C51与液晶显示器直接通信,省掉驱动电路。
2.环境监视系统
光感部分主要可分成光感检测和光感执行两部分。光感检测依靠的是光敏电阻的使用。光敏电阻可分成暗电流和亮电流两部分。暗电流:光敏电阻在室温条件下,全暗(无光照射)后经过一定时间测量的电阻值,称为暗电阻,此时在给定电压下流过的电流。亮电流:光敏电阻在某一光照下的阻值,称为该光照下的亮电阻,此时流过的电流。光敏电阻的暗电阻越大,而亮电阻越小则性能越好。也就是说,暗电流越小,光电流越大,这样的光敏电阻的灵敏度越高。实用的光敏电阻的暗电阻往往超过1MQ,甚至高达100M2,而亮电阻则在几k以下,暗电阻与亮电阻之比在102~106之间,可见光敏电阻的灵敏度很高。而本设计中在光感电路加入一个滑动电阻,用户可根据当地光线的实际情况来改变光感元件对光线的敏感程度,从而达到完美的控制目的。STC公司的单片机主要是基于8051内核,是新一代增强型单片机,指令代码完全兼容传统8051,速度快8~12倍,带 ADC,4路PWM,双串口,有全球唯一ID号,加密性好,抗干扰强.其中,STC 公司推出了了STC89系列单片机,增加了大量的新功能,提高了51的性能,是MCS51家族中的佼佼者。STC89系列单片机是MCS-51系列单片机的派生产品。它们在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8052单片机完全兼容,DIP40封装系列与8051为 pin-to-pin兼容。STC89系列单片机高速(最高时钟频率90MHz),低功耗,在系统/在应用可编程(ISP,IAP),不占用户资源。核心控制器选用的是 AT89C52单片机,光线采集选用光电传感器ULN3330。它输出单片机能读入数字信号,然后由L293D驱动芯片驱动步进电机转动,调节其转动角度。电机选用比较容易进行角度调节的步进电机,单片机与步进电机之间的连接采用L293D驱动器,它是一种两相和四相步进电机专用驱动芯片。
3.温度保护系统
采用数字温度芯片DS18B20测量环境的实际温度,输出的信号是已经从模拟量转化为数字量。方便单片机的处理和控制,传统的测温方法有很多的外围电路。而且芯片的物理化学性很稳定,可以应用于工业环境的测温元件,此元件温度曲线线形较好。在0~100摄氏度范围,最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一就是采用单总线的数据传输,这样可以保证数据传输的准确性,由数字温度计DS18B20和芯片AT89C52组成的温度测量装置,它将温度的数字信号传送给计算机,计算机处理温度。测温系统的结构就比较简单,原理也相应简单。采用52单片机控制,由于C语言的特点使程序自由度较大,可通过编程来实现各种各样的算法和逻辑控制,而且体积小,硬件实现容易,安装方便。在控制过程中主要应用AT89C52、LCD显示器,而主要是通过DS18B20数字温度传感器采集环境温度,以单片机为核心控制部件,并通过LCD显示器显示实时温度的一种数字测量温度计。这种温度计具有结构微型、功耗很低、性能优良、强抗干扰能力、易配微处理器等许多优点,特别适合于构成多点的温度测控系统,温度计原理是将温度转化成串行的数字信号供微机处理,每片DS18B20都是唯一的,可以将温度一起存入其ROM中,这样的好处是可以在大型网络测温系统中多点悬挂DS18B20实现点测量。
4. 蓄电系统
研究蓄电池在线监测系统的关键是正确监测端电压,电池的剩余电量和电池温度,估算出电动势、电池内阻,从而对电动设备的用电进行管理以及防止电动设备运行时产生对电池的伤害。蓄电池的端电压是在正负极上实际测得的电压,蓄电池的工作状态不同,端电压也不同。当蓄电池放电时,它的端电压为U=E-IR。蓄电池的剩余电量与蓄电池的端电压之间有一定的关系,因此蓄电池剩余电量是在一定的条件下通过与端电压之间的关系取得的。蓄电池体的温度是蓄电池的重要标志参数,对电池的性能有很大影响。当电池温度过高时,势必影响到电池的工作效率和寿命,故温度的测量不可少。本文以铅酸蓄电池为研究对象,依据铅酸电池本身的特殊性——其荷电状态受放电电流、本身退化等,通过对蓄电池的内阻和电动势测量,采用一种特殊的直流检测法,来提高对蓄电池体温度、电池电动势、电池内阻及剩余电量测量的精度。本设计以单片机AT89C52为控制核心,测量电路输出信号是模拟信号,要经过A/D转换才能送到单片机进行处理,并且和测得的温度一起通过液晶模块LCDI2864进行现场显示。当电池状态达到极限时,会在液晶屏幕上显示报警状态,同时进行语音报警。为防止很多不确定的因素导致程序的混乱发生,利用可编程看门狗定时器X25043来保护系统。系统还可以人为地通过按键设定电池剩余电量提示,温度报警上下限。各模块电路相互协调,依据主控制器发出命令做出相应的反应。
5.太阳能板伸缩系统
在充电宝对手机充电的电路上串联一个马达,当有电流流过时,发达开始工作,使太阳能板会自动张开,形成面积更大的太阳能面板。
(二)具体成果
本阶段主要是对太阳能手机充电系统设计方案的五大基本系统进行了基本了解与数据分析。设计完成的五大系统各有不同的原理结构,能够使得整个系统变得更加模块化,为后期的系统调整和优化奠定良好了基础,使得后期优化变得更加容易。
(三)存在问题
1.因为第一季度的市场调查不够完善,以至于团队不太了解当前市场对太阳能充电宝的需求,导致各系统的设计存在不符合市场的缺陷。
2.前期依赖于文献收集,以至于团队整体对硬件的疏忽,导致设备、元件的购买都较为靠后。
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