一种多功能节能移动电源的设计

刘珈利，王志坤，柳启玉

(德州学院 机电工程学院，山东 德州 253023)

一种多功能节能移动电源的设计

刘珈利，王志坤，柳启玉

(德州学院 机电工程学院，山东 德州 253023)

本设计为一款多功能节能移动电源，其以单片机控制系统为核心，包括发电部分，电源部分，移动硬盘，转换模块，收音机和MP3等多种功能模块。该产品具有两大特色，一是带有自发电功能；二是带有用于娱乐的多种功能。自发电模块包括太阳能发电与手摇发电。该产品利用太阳能发电与手摇发电，解决了电子产品经常没电的困扰，而且节约了能源，十分符合节能减排的理念。娱乐功能包括收音机、MP3和移动硬盘三个部分。该产品在功能上与娱乐设施结合在一起，打破了移动电源功能单一的问题。而且该款移动电源的设计极为轻巧，易于携带，适用于外出旅游者使用。

太阳能；移动电源；节能；自发电

随着时代的变迁，科技的蓬勃发展，人们的休闲娱乐方式有了极大的改变，尤其是电子产品已成为当代人休闲娱乐的主要方式。现今，我们的工作与生活时刻离不开电子产品，尤其是与人们生活具有极大关联的手机。然而，由于手机等电子产品电量容量的关系，经常会碰到没电的情况。因此，移动电源应需求而出，既方便携带，又可以随时随地的为电子产品进行充电。而随着石油、煤炭等资源日趋减少，能源问题日益成为制约我国经济发展的瓶颈时，我们应大力开发新能源，寻求经济发展的新动力。基于此，本文提出了一种多功能节能移动电源。

该款移动电源拥有两种自发电功能，可利用太阳能发电与手摇发电，并且其在原有功能的基础上增加了一些娱乐设备，如MP3、移动硬盘与收音机功能，以便于外出旅行者携带。当人们在野外手机没电时，只需将移动电源放在阳光下十分钟，便足以使人们拨打几个电话，可应对突发事件的发生。若是在晚上或是阴天时手机没电，手摇发电便可为人们提供电量来源。同时它还相当于一款移动硬盘，可通过数据线将文件传输到移动硬盘中存储起来，防止信息的丢失。

1 整体设计方案

一种多功能节能移动电源的整体设计方案系统框图如图1所示，主要包括单片机控制系统、发电部分、电源部分、移动硬盘、转换模块、收音机和MP3等多种功能模块。该款移动电源以单片机控制系统为核心，通过太阳能发电部分、手摇发电部分与外接电源来提供其电量来源，通过收音机与MP3模块来实现其娱乐功能，通过移动硬盘模块来实现其存储数据的功能。功能多样并与娱乐设施结合在一起，打破了传统移动电源功能单一的问题，并有多种自充电方式，能够满足特殊条件下移动电源充电难的问题，极为适合当前人们使用。

图1 整体设计方案系统框图

1.1 单片机控制系统

该单片机控制系统采用的是STC89C52RC单片机，其包含3个定时器/计数器，4个外部中断，复位电路，32位I/O口等能够完全满足系统的需要。并且其可以通过串口直接下载程序，不需要专门的编辑器。该单片机的引脚图如图2所示。

图2 STC89C52RC单片机引脚

1.2 电源部分

该电源部分由锂电池、电源稳压器与升压稳压装置组成。由于只有波形稳定的电源才能使单片机上电复位，为使单片机正常工作，所以需要电源稳压器对电源进行处理。而单片机需要5 V电压，因此必须将太阳能等转换来的电压进行降压、稳压处理之后才能给单片机供电。电源稳压器采用7805芯片，输出电压固定为5 V。

78系列稳压器应用电路如图3所示，该电路输出的为直流电压，并且其大小为+5 V。此外，为避免太阳能发电与手摇发电所产生的电量无法达到移动电源的使用要求，我们在移动电源的设计中加入了USB插口，可通过外接电源给移动电源充电。

1.3 发电部分

该发电部分包括太阳能发电模块与手摇发电模块两大模块。太阳能发电模块可以将太阳能转化为电能，其原理是通过光化学效应或者光电效应直接把太阳能转化为电能，之后再通过降压、稳压处理后存储到锂电池中。在当今社会，太阳能成为一种新型清洁能源，并且开始逐步为广大人民所使用。随着光能与电能之间转化效率的提高，较小的一块太阳能电池板所提供的电压与电流便足够满足小用电器的需要，并且太阳能发电极为方便快捷，只要拥有充足的太阳光就可以满足光电转化的需求，而且太阳能电池板提供的为直流电源，相比于交流电更为安全。因此，本设计作品加上了太阳能发电装置。

图3 78系列稳压器应用电路

手摇发电部分可以将机械能转化成电能，其原理是当手柄旋转时，就会带动电机转子进行磁力切割，产生交变的电流，通过整流稳压后即可得到一个稳定的直流电压，然后将电量存储在蓄电池中。手摇发电部分是相对于太阳能发电模块做一个补充，当碰到一些特殊情况又急需用电，我们可以通过手摇发电为用电器充电以应对紧急情况。

1.4 转换模块

由于STC89C52RC单片机中不包含A/D转换模块，所以需要外加一个转换模块。该转换模块的设计电路图如图4所示，模数转换就是将输入的电压转换为数字信号，可以使单片机能够读取数据信息，并对外部电路进行控制。

图4 转换模块原理图

1.5 移动硬盘模块

该设计作品在内部安装了移动硬盘模块，所占空间大约为2.5英寸大小，其内存容量可达320GB，其接口采用USB2.0接口，大幅度提高了传输速率。它不仅可以存储大量重要的数据，还解决了人们外出时手机内存不足的困扰，防止了数据的丢失。

2 结束语

目前市场上的移动电源主要是用来对手机与平板电脑进行充电，由于电子元件的高速更新换代，单一的充放电功能已经不能满足消费者的使用需求，因此我们设计开发了这款移动电源。我们这款移动电源具有自发电装置，可通过太阳能发电和手摇发电，能够防止在野外手机没电，以应对突发事件的产生。而且该产品利用太阳能等清洁能源，绿色环保，十分符合节能减排的理念，也响应了我国低碳环保的号召。再加上收音机、MP3功能、移动硬盘和蓝牙功能，使移动电源功能多样化，而且方便携带，物美价廉，满足了消费者的需求。

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[6] 余志生. 汽车理论[M].北京：机械工业出版社，2002.

Design of a Multifunctional Energy Saving Mobile Power Supply

Liu Jiali, Wang Zhikun, Liu Qiyu

(SchoolofMechanicalandElectronicalEngineering,DezhouUniversity,DezhouShandong253023,China)

This design is a multifunctional energy saving mobile power supply, the single-chip microcomputer control system is taken as the core, including power generation parts, power supply, mobile hard disk, conversion module, the radio and MP3 and other functions module. The product has two characteristics, one with a self generating device; another is a variety of features for entertainment. Self generating electrical devices include solar power device and hand power generation device. The product uses solar power and hand power generation not to solve the problem that electronic products often do not have electricity, but also saves energy, it is in line with the concept of energy saving and emission reduction. The entertainment module comprises three parts of radio, MP3 and mobile hard disk. The product combines its function with entertainment facilities together to break the single function of the mobile power. And the design of the mobile power supply is very lightweight, easy to carry and suitable for the use of tourists.

solar energy; portable source; energy conservation; self generating

2017-04-09

刘珈利(1995- )，男，本科生，主要研究方向:机械制造及其自动化。

1674- 4578(2017)03- 0020- 03

TM91

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