前言篇
浪迹磨房这么多年,吸收到不少前辈们的知识与经验,此次DIY户外太阳能充电方案不敢一人独享,也拿出来晒晒。
2012年春节期间,骑车去海南,在海南路段大多为露营,但每隔两到三天,就要住次店,解决冲凉和电器设备的充电问题。
在骑行过程中,看到一位深圳骑友“老艾”一家三口游海南,他驮包上放了块手提电脑大小,两个指头厚的“板砖”—太阳能充电板,这把我雷到了。据说解决了一家三口用电设备的充电问题。
以下是老艾一家的骑行游记:
http://www.doyouhike.net/forum/cycling/2/709447,0,0,0.html
序曲篇
当时就想,我也要做一个,边骑行边思索着方案的方向,到了三亚,方案已清晰。
1:目标:体积要小,方便于携带。
完成后的DIY实物:折叠保存后的体积如CD盒大小,展开后的使用面积比打开的CD盒略大。
2:目标:效率要高,电流在足够。
完成后的DIY实物:采用单晶硅太阳能板。2片并联,正常阳光下,输出电压为5.4V,短路电流为760mA(带不同负载电流有待天气好了再测试)
3:目标:使用方便,可用满足移动要求,如背包徒步或骑行。
完成后的DIY实物:采用快挂方式,满足移动要求
4:目标:要皮实,不易损坏。
完成后的DIY实物:采用双线路板书本式结构,保存时,将碎弱的太阳能板保护在两片1.6mm的玻纤环氧线路板之间,不易损坏,满足户外要求。
5:目标:最好能够与手电等18650电池结合起来。
完成后的实物(非DIY,直接够买成品):铝壳双灯头手电筒(200流明)+移电电源(三洋18650电池两节2600mAX2=5200mA),平时将太阳能电力存储在移动电源中,同时或需要时给用电设备充电。
6:目标(3月17日补充):此DIY并不完全代替充电器,只是对充电器进行有效的补充,延长户外通讯、GPS续行时间,满足应急充电需要。
所以选择了较轻巧2W太阳能板。如果要完全代替户外手机、MP3、像机等充电,实际功率最少为10W以上。体积、重量也会大很多。当然现有有一种柔性折叠太阳能薄膜板,但性价比还很低。
这里说明下,太阳能电池板随光照强度、角度、有效面积等,输出电流都会发生变化,虽然可以直接给充电电压为5V的用电设备充电,如手机、MP3音箱、像机等,但并不是最佳方案。最好将太阳能电力先存在移动电源中,再给其它贵重而娇气地用电设备充电。
这好比山泉水下方有个水塘,在水塘下方取水,稳定又充足。当然前提是,小塘的储水量最好大于取水量1.2倍以上。
先上一张完后的太阳能充电板图(折叠,一般线路板表面是绿油,此次采用红油)
进展篇
回到深圳后,很快就投入到繁忙的工作中去了,挤出一点点时间,考虑细节、选太阳能板、购买、画线路板、打样PCB、组装,整整用了20多天,做好后,等坑爹的天空露点吝啬的阳光又去了近10天。终于,在3月5日的早上9:50分,见到了久违的太阳,虽然很短暂,还不是那么热烈,但已经很给面子了,抓紧时间,测试......
测试篇
展开后的太阳能充电板照片。背面是红色的PCB板,左右各一块滴胶形5V/400mA太阳能板
局部放大图,右上角为快挂孔,下面小块黑色的零件为1N5189(肖特基二极管),再下面是塑性磁条,用于保证太阳能板打开和折叠时有良好的定位与手感
折叠的活动部分用记事本的钢丝环,中间黑色的连线为两块太阳能板并联连线,用多股细铜丝绞合,外套热缩管。保证良好的耐折性。
太阳能板正面,简单的设计了一下,并标注了些参数,因见到阳光,有些激动,板上有很多爪爪印,没来的及清洁。
输出部分为DC小插头,为什么没有考滤接插件,而带根尾巴?主要考虑可靠性,户外环境复杂,如果晒了一天太阳后发现插头松了,根本没充上,就亏大了。
细心的同学会发现插头上带了个东东!这是临时做了验电器,上面有个高亮白光灯,此时是亮的,说明太阳能输出电正常。可是再亮,比起太阳来,简直是小儿科啦。
测试下输出电压(轻负载,只有几十个mA,满载测试待测,已补充)
显示为5.42V,完全满足使用要求。这里说明下,太阳强度的变化不会影响电压的变化,只会影响输出的电流。
测试下电流(短路电流,满载电压值待测,已补充)
显示为0.78A(780mA),这是个重要指标,这是短路电流,带载电流与电压待测。
来张测试图
以下为3月17日进行的补充测试(深圳这段时间天气返常,又待了十多天,今天总算多云偶尔有阳光,抓紧时间测试)
上表为实测数据
上图为此太阳能板的I-V曲线图
以上为测试现场图(电压表没有多余的手搭测试了
)
说明:在输出为700mA时,电压为:3.81V,功率达到最大值:约2.67W,因移动电源内部有电源管理芯片,所以3.81V时,仍可正常充电。
太阳能板给移动电源充电(手电筒式),插头旁有个蓝色的小灯,亮表示正在充电。
移动电源给手机等充电就没拍照片啦,这个很简单,为了能拖再多的用电设备,比如充两部手机,我改制了一个1拖4的USB扩展器,只要满足小塘的储水量最好大于取水量1.2倍以上,接4个充电设备都没问题。
闭合后的太阳能板,两块太阳能板之间有缝隙,保证不会将滴胶面擦花,影响光电转换效率
下面介结下手电筒式移动电源(非DIY部分),因购于TB,为了避免广告嫌疑,不公开网址,需要的可悄悄,或通过图处的细节处自已寻找。
有几款可以选择,我选择的是182这一款
SYDZ182 在181基础上增加了高亮双头LED,亮度高达200流明,开关采用磁感应控制,循环使用寿命50000次,手感非常好,可以装2节18650电池,根据目前松下单体29000的来算,容量可以做到5800MAH 电池充满,灯可以连续亮6-9小时,内部采用双面铝基,高导热处理,可放心使用。其功能等于优秀的移动电源+可充放电管理的高亮电筒。
锂电池升压管理做得非常紧凑和巧妙,功能很多,充电部分可以兼容所有MINI USB 小口的充电器,也可以通过电脑USB充电或者外挂太阳能电池板进行充电。
带有短路保护,过充保护,恒流500MA充电,还有大电流DC充电接口
锂电池升压效率非常高,最高是94%,最低80%,电源可以在2.6V下稳定输出。
手感与外观
线路板细节图
灯头
一个好的电筒必须具备几个条件 1 好的灯珠,低光衰,高亮度 2 有良好的导热散热条件 3 好的透镜 4 高效率的驱动电路, 此款采用的是高导双面铝基板, 上面有高效率92%以上的驱动电路和磁感应电路。
产品接口与使用
电路为UA级设计,按钮弹出,USB输出端空载的情况下,2节电池按5800MA的容量,可以待机600天,如果是长期不用,可以按下,待机1510天,也就是4年。 4节电池的待机翻倍。当然以上都是计算出来的,不可能那么久不用,我们想表达的意思是说这么小的静态电流,无需频繁按压开关。给手机充电就插上插头,不充电就拔下插头。
结尾篇
手电筒式移动电源,已用了近1个月,我的小米手机也用它充了数次电,电筒光线不错,因双灯设计,照射面积比较意。
要说缺点,1:不防水,解决办法,可用TT来解决; 2:形状为长方形,不太好固定在车把上。解决办法:用8字形多功能硅胶环固定。3:没有弱光或单灯模式。解决办法,有时间开打琢磨下,看是否可以实现。
太阳能充电板才刚刚开始用,目前测试结果还不完整,待后面测试后发现问题,再改善。
感兴趣的XDJM可以共同交流,挤了点时间来码字,现在是0:47分,该睡了。
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补充篇
对于不用太阳能的同学,下面东东用的到,特做补充!
现在旅店大多电源排插件有限,如果几个骑友同住,光充电就要排队,所以动手将1拖4USB转换器改装,变成1拖4个充电口(必须改装,直接用,手机可能会不认,并且输出电流不足,对于IPONE手机,还要匹配识别电阻,本人没有苹果,只用小米,所以没有制做与测试)
改装后的USB
电源适配器
电源适配器参数,注意,为了认4个USB口都使用时,有足够的电流输出(>500mA),一般的手机电源适配器5V/0.5A或5V/1A就不够力了,我用的是5V/3A,可以同时充4部手机或其它用锂电设备。
手电筒常用的锂电18650充电器,用废弃的手机座充DIY改制,样了有些粗糙。
接了两台充电设备,小米手机与18650充电器,接4个也测试过,没有任何问题。
太阳能+手电筒+移动电源+1拖4USB,再配合电源适配器,那就无敌了!
用中午的时间更新下,哈哈。
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好评。。。
谢谢客栈,本次海南骑行,还重点参考了你的攻略呢。
学习了
太专业了,动手能力真强,
謝謝分享,學習了
人才啊,等待后续测试部分,以后走长途的同学有福了,可以试试楼主的成果了!
不错,我很少长途,在家阳台就可以用太阳能给5号电池充电,也可以给移动电源充电。
人才啊。。。。。。。
佩服佩服...做工很精細...可以量產了...我喜歡那個封面...
这个真不错,对于喜欢露营的童鞋是个好方法。
4位半万用表不错。
电压只是空载值,电流测试为短路值,这个要给车友交代清楚,以免误导。
双节18650并联装结构有明显的安全隐患,正反安装电池时会剧烈烧灼,有爆炸隐患(虽然18650有一定的防暴结构),这时保护板不加栽电压,不存在保护板保护之说。如果两节电池电压差很大会怎样?
移动/震动/户外环境等等因素。。。这只能算个实验性质的尝试,虽然太阳板技术已经很成熟了。样板做的正规正距,甚至有LOG了,没看到多少DIY成分。
关于第一点:
谢谢前辈提醒,我已修正了内容,以免误导。电压的稳定性是由输出电流及负载大小决定的,正想这几天测试带不同负载的能力,无奈深圳这段时间阳光比较稀缺,哈哈。
给电池充电,属容性负载,有自适应性,输出电流大,则充电快;输出电流小,则充电慢,所以输出电流是关键。
关于第二点:
这种结构在笔记本上大量使用,几并几串的,不存在明显安全隐患的说法,当然电池的一致性(也就是配对是很重要的),所以我选择了三洋牌、同一个生产批次的18650。
至于正反装,一般的电路会严重损坏,此电路会保护,不会损坏而已。让你有机会再次安装正确。
关于第三点:
特在标题的DIY前加个“小”
个人认为,DIY不单是个动手的过程,还有选配、画图、细节、测试等,我不知起什么样的标题,所以用了DIY。是有点过了,不好意思。
漏洞百出,请自行检查。
给好评,楼主公布下成本呗
强人!!!!!!!!!!!
技术帖,留印细看。
有种自己造的冲动
太棒了。请注意在弱光线下充电测试,我的在12V30-40mA时不能充电。你的电池盒有个复位开关比较好。我的那个没有复位,给阿伟充电时导致电池保护,而又没有阳光来解除保护,阿伟的手机没有充上。
太有才了,佩服。
这对于户外来说是一个非常好的解决充电问题根本,很早我就有这样的想法,可惜一直没有动手能力,这次看了楼主的东西,觉得应该就是我想像中的那个东西。
技术贴,顶起!
个人看法
从图上看太阳能电板太小,估计输出电流在强烈阳光下小于200MA(输出电压在大于3.5V对充电才有效,测试短路电流没什么意义),除非加大电板到半平米以上,否则晒一天是充不满一个手机的。加大电板会增加骑友负担的,这要考虑
以上观点是本人曾经采用普通太阳能板的估计,如采用高科技的电板除外,去年曾买过几家的电板在工厂做过实验。结果非常不理想。如楼主买到好的太阳能电板的话请转告下,谢谢!
谢谢提醒,等有了太阳后,我会重点测试下带载能力的,届时再提供测试数据。
我来个喧宾夺主替泥巴回答一下:先声明一下我也没有见到实物只是在图片上看到的。
这个太阳能电池的尺寸在118*128 理论计算他的最大输出功率在1.8W左右,两块在3.6W。他的标称5V400mA,从测试数据来开开路电压为5.4V短路电流0.76A这个数据来看,他的开路电压是5.5V的那种,那么在阳光充足的情况下输出功率:5.5*0.38*0.6=1.25W左右,两块电池的输出可以达到2.5W。我们的手机一般是1000mAh的充满电需要1*3.7*1.2=4.4W也就是不到两个小时就可以完成对手机的充电。我的10W太阳能电池板在12月的某一天我在深圳南山区测到的数据可以充电在44W左右(统计数据,每半小时测一次计算得到)这个数据符合广州太阳能有效日照时间是4.5小时的官方数据。
这个板在实际应用时也只能达到一天充一个手机的电量:我们骑车没有办法保证太阳能板处于最佳受光角度,也不能保证光照时间。
至于电池板的好坏,现在市场上的电池板一般每平方米120-150W左右,实验室的可以达到210W左右。好坏差距不是很大的。
以上是个人的使用心得,如有问题可以拍砖,别砸坏头盔就好。