自制移动电源

把上部手机摔坏了以后, 我试图废物利用, 用好那几块状态良好的手机电池. 恰逢学校通用技术课要做”小台灯”, 我已经做出了1.0版: 有两片大太阳能板, 内置一个锂电, 外面有一个开关和白光LED. 可是, 由于接线很乱, 充电线路自己坏掉了, 且难以维修; 于是我便拆掉重做, 做出了2.0版. 做出来这么久之后, 还是写篇东西记录一下吧.

之前的盒子的目的是完成作业, 能发光即可. 现在推倒重来时, 我也改变了自己对这个小东西的定位: 它应该是个移动电源. 于是经过简单的设计后, 我做成了2.0版的盒子, 它有太阳能/Mini-USB两种输入, 可以USB口输出, 有电量指示, 而且可以当手电筒用. 为了提高输入功率, 盒子两边都有太阳能板, 充电时可以展开.

于是, 这个小盒子既可以被称为移动电源, 也可以是一个非常古老的笑话: 太阳能手电筒. 不过, 这不是凌凌漆里达闻西博士的发明, 还是有一定实用价值的.

原先这是一个飞毛腿”商务电池”的盒子. 再低端的电池就是纸盒了, 而再高端的就成了铁盒; 它的材料似乎是ABS塑料, 材质正合适, 还是透明的.

内部用了一些现成的零件, 比如升压板/电量指示板, 都是网购来的, 主要是来自这家淘宝店; 他们商品质量还不错.

不过, 为了避免广告之嫌, 我得说几句坏话. 不管电池电量剩多少, 经过5v升压后充我的新手机(HTC XV6875)都只能充满50%; 哪怕在理想的4.2v输入条件下也是如此. 起初我还怀疑是电池的电量问题, 把它雪藏了好久, 这学期才开始意识到是5v输出模块有Bug.

 

2.0版相对于1.0版最大的革新便是内部的线路设计. 上次的内部走线极其凌乱, 让我萌发了用更好的架构连接各个部件的想法. 于是, 新版本的盒子里有一条狭长的主板(和iPad2一样), 在各处连接到其他部件.

在其中一处4.2v”总线”引出了一排杜邦针, 连接到各个电池; 如果今后要更换其中之一, 也非常方便.

这是整体的内部结构, “主板”在下部, 右侧上面一层是太阳能充电的升压板. 主板下面一层左侧是电量指示板, 右侧是电源输入管理(包括了保护太阳能板的二极管和连接Mini-USB口的线路), 最右下角还有个按钮, 用来开关白光LED.

途中的黑色细线是太阳能板的接线, 事先就接到了控制板上, 留太长了, 绕得有些凌乱.

左下角开口的是升压USB输出板, 和白光LED以及右侧的Mini-USB输入一样, 都是通过杜邦线连接到”主板”上的, 这也给了这套电路很大的可扩展性. 我还想给它加上个”验钞”功能(紫外LED)呢!

移动电源盒在使用过程中也遇到了一些问题. 首先, 在充足的阳光下, 太阳能板会吸收大量热量, 甚至变得烫手; 盒子内侧也跟着升温. 我用热熔胶固定的很多地方都有松动的迹象. 然后便是我的”4层万能板”设计, 显然比不上4层PCB, 让有些穿过几层板的走线变得接触不良; 也许多用飞线能解决问题.

 

按照同学的估计, 这么大的板子能接收的太阳辐射功率有2W左右, 很接近一个电脑的USB口了. 可惜, 人类制作的单晶硅板效率实在太低, 远比不上光合作用; 我能从太阳那得到0.5W的功率就不错了(太阳能板标称功率是0.66W).

上周, 我试图过一种只依赖太阳能的生活, 在学校完全不用插座充电, 顺便控制自己使用手机. 不过, 离家之前手机和移动电源都是充满电的. 这方法实在是太奏效了, 前两三天还可以每天把手机充到50%的电然后用完, 后面就基本每天只能用十几分钟了. 显然, 太阳能入不敷出, 计划宣告破产. 人类的技术还得发展很久, 才能达到植物进化了几百万年后吸收太阳能的效率水平啊.

2012 年 08 月 26 日

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