Федеральное агентство по образованию рф
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры (КИПР)
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ:
«ПОРТАТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ЗАРЯДА НА СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЯХ»
Индивидуальное творческое задание к Государственному экзамену по специальности 210201 – «Проектирование и технология радиоэлектронных средств»
Выполнила:
Студентка гр. З-33Р-2
___________ Кузина Е.В.
Проверил:
Методист дипломного проектирования
К.т.н., доцент каф. КИПР
__________ Алексеев В.П,
Томск, 2009
1. Фиксация проблемы
1.1.Определение потребности в разрабатываемом изделии
В настоящее время быт современного человека связан с использованием большого количества электрических приборов. Заметна тенденция к переходу на автономное питание в таких устройствах, кроме этого все чаще электрические приборы используются в не помещения, на природе.
В таких условиях эксплуатации неизбежно встает вопрос об источнике энергии для питания аппаратуры. Частично проблему питания можно снять если выезд на природу проходит на автомобиле. Существуют многочисленные преобразователи, адаптеры, переходники для использования бортовой сети автомобиля 12 В в качестве первичного напряжения для питания.
Сложнее обстаит ситуация, когда совершаются пешие прогулки, возникает вопрос в источнике питания и/или заряда.
В последнее время заметные успехи достигнуты в разработке и производстве портативных солнечных батарей. Еще около 20 лет назад портативности солнечных батарей хватало лишь на питание калькуляторов. Сейчас успехи в создании солнечных батарей позволяет питать и заряжать более сложные и энергоемкие устройства вплоть до ноутбуков.
Известно, что портативные электрические приборы используют различные типы аккумуляторных батарей:
- литий-ионные Li-Ion;
- никель-кадмиевые Ni-Cd;
- никель-металлогидридные Ni-MH, и т.д.
Правильность процесса заряда литий-ионные, никель-кадмиевые, никель-металлогидридные во многом влияет на сроках службы и количество циклов заряда/разряда.
Таким образом возникает потребность в разработке портативного зарядного устройства на солнечных батареях с возможностью регулирования тока заряда для более качественного процесса заряда аккумуляторов.
1.2 Анализ состояния рынка. Прогнозирование объемов производства. Поиск аналогов и прототипа.
Рассмотрим аналогичные зарядные устройства на солнечных батареях выпускаемые отечественной и зарубежной промышленностью.
Рисунок 1 – Зарядное устройство на солнечных батареях AcmePower AP MF1818,
Фирмы wmt Limited Рассмотрим универсальное зарядное устройство производства китайской компании wmt Limited - AcmePower ap mf1818
Зарядное устройство AcmePower AP MF1818 визуально напоминает небольшую записную книжку, компактного размера и очень скромного веса. В маленьком корпусе уместились две небольшие солнечные батареи, аккумулятор емкостью 700 мАч, преобразователь напряжения.
Сбоку расположены: переключатель включения/заряда, кнопка и светодиод фонарика, два светодиода режима работы и два разъема питания (3,6В и 5,5В).
Краткие технические характеристики, заявленные производителем:
В комплект поставки входит также вместительная сумочка с шикарным комплектом переходников практически для всех моделей мобильных телефонов (Nokia, Siemens, Motorola, Samsung, SonyEricsson), включая разъем mini-USB, а также адаптер для зарядки встроенного аккумулятора от сети 110/220В и автомобильного прикуривателя.
Заявленное производителем время заряда внутренней батареи 700мАч от энергии солнца равно 10 часам.
Универсальное зарядное устройство AP MF1818 вызывает двойственные чувства. С одной стороны, это действительно универсальность, малый вес и габаритные размеры, приятный дизайн, богатая комплектация, наличие внутреннего аккумулятора, яркий встроенный светодиодный фонарь. С другой – малая мощность солнечных панелей, малая емкость аккумуляторов и выходной ток. По большому счету, на эти минусы можно было закрыть глаза, если бы стоимость устройства была низкой, однако, увы, рекомендованная на сайте производителя цена составляет 90$ (на практике можно приобрести немного дешевле). По этой причине массовым устройство не станет, а будет, скорее, имиджевой штучкой. Затрудняемся сказать, в каких условиях его использование действительно оправдано – ведь в коротких путешествиях достаточно ограничиться дополнительным комплектом аккумуляторов (либо запастись комплектом аккумуляторов АА и соответствующим адаптером). А при длительных путешествиях, особенно группой, нужно подумать о чем-то более серьезном, чем солнечная батарея мощностью менее 1Вт. Наверное, чуть ли не единственный вариант, когда использование подобного устройства оправдано, – длительные одиночные маршруты, когда каждый грамм лишнего веса на счету, при условии очень малых потребностей в электрической энергии.
Но, с другой стороны, идея великолепна. Взять, например, тот же фонарик - днем накапливаем световою энергию, ночью ее используем. Да и сама идея получения электричества «из воздуха», будоражит умы человечества не один десяток лет. Наконец, настал черед практических воплощений. Надеемся, что в ближайшее время мы увидим новые устройства, обладающие большим КПД, большей мощностью, большей емкостью при более демократичной цене и сопоставимом размере.
Рисунок 2 – Зарядное устройство AcmePower AP MF1918, фирмы WMT Limited
Данная модель представляет собой устройство, которое имеет возможность работать от солнечной энергии, автомобильного адаптера и бытовой электрической сети. Причем само устройство, выполненное в виде книжки с габаритами 81 x 59 x 21 мм, имеет вес всего 88 граммов. При этом оно имеет две солнечные панели и встроенный аккумулятор емкостью 600 mA. Внутренний аккумулятор способен передавать заряд любому устройству, которому подойдет напряжение 5,5 В, обеспечив при этом ток не менее 300 мА.
Универсальные зарядные устройства с аккумулятором AP-MF1918 способны преобразовывать энергию солнца в электрическую и заряжать от нее аккумуляторы мобильных цифровых устройств.
Входящие в комплект поставки сетевой адаптер 100-240V, автомобильный адаптер 12V и комплект переходников для различных портативных аппаратов делают его поистине универсальным.
Малый размер и вес этих устройств позволяет им легко разместиться в нагрудном кармане рубашки или миниатюрной дамской сумочке. Технические характеристики:Емкость встроенной батареи 600 mAh Выходное напряжение 5.5 V Выходной ток, не менее 0.3 А Ток зарядки встроенной батареи 60 mA Количество циклов заряда/разрядки встроенной батареи, не менее 500 Рабочий диапазон температуры: 0 - 40 С Количество солнечных панелей 2 шт. Размер солнечных панелей 56 x 48 мм Габаритные размеры 81 x 59 x 21 мм Вес 88 гр. Рекомендации Наиболее подходящей нагрузкой являются Мобильный телефон Коммуникатор МР3 плеер CD плеерКомплект поставки: Универсальное зарядное устройство AP MF1918 Адаптер переменного тока 100-240 В Адаптер для автомобильного прикуривателя 12 В Комплект переходников для мобильных телефонов (Nokia, Siemens, Motorola, Samsung, SonyEricsson) Переходник для игровой приставки Gameboy Переходник для MP3-плееров Цена: 1550 руб.
Рисунок 3 - MP3-плеер на солнечных батареях SQ-S, фирмы Shiro
Портативные плееры на солнечных батареях уже появлялись на рынке, сегодня очередную модель с альтернативным источником питания представляет сингапурская компания Shiro. Новый РМР определенно привлечет много внимания. Shiro SQ-S поддерживает воспроизведение видео-файлов, проигрывание музыкальных треков и чтение файлов графических форматов.
Емкость встроенной памяти новинки равна 16 гигабайтам, среди поддерживаемых форматов MP3, WMA, WAV, FLAC, APE и OGG. Кроме того, новый плеер оснащен FM-приемником и умеет записывать FM-передачи. Солнечные батареи на задней панели позволяют зарядить аккумулятор, после этого плеер может проигрывать музыку в течение 35 часов или воспроизводить видео в течение 7 часов. SQ-S доступен в трех цветовых вариациях. Стоимость новинки остается неизвестной.
Рисунок 4 – Зарядное устройство "Portable Multi-Purpose Solar Charger"
Новое устройство, заявленное компанией Brando под длинным названием "Portable Multi-Purpose Solar Charger", позволяет заряжать ноутбуки, ай-поды, коммуникаторы и вообще любые устройства, заряжаемые через USB-порт. Само зарядное устройство питается напрямую энергией солнечных лучей. Его также можно использовать как запасной аккумулятор, предварительно подзарядив от сети.
Одно из главных достоинств устройства – его относительная компактность: 28 сантиметров в длину, 20 в ширину. Весит оно около 800 г. В комплект входит специальная сумка с запасными кармашками для шнуров-переходников.
Итак, новое изобретение Brando функционально, с ним удобно перемещаться. Разработчики встроили в зарядное устройство излучатель ультразвуковых волн, которые отпугивают насекомых. Стоит 7099 руб.
|
Рисунок 5 – Зарядное устройство SUN CHARGER, фирмы Brando
Универсальное зарядное устройство SUN CHARGER (модель Sun-Case) предназначено для работы в автономных условиях для подзарядки большинства моделей ноутбуков, портативных DVD плееров, карманных компьютеров, мобильных телефонов и другой портативной техники. Устройство состоит из тонкопленочной солнечной батареи, вшитой в сумку для ноутбука, стабилизатора напряжения и универсальной внешней литиево-полимерной батареи. Внешняя батарея может заряжаться от солнечной батареи, от прикуривателя автомобиля и от сети. Устройство имеет:- 3 выхода напряжения 19, 12 и 5 Вольт;- индикатор заряда внешней батареи;- систему защиты (тепловой, от разряда и перезаряда, короткого замыкания);- емкость батареи 4500 мАч;- мощность устройства - 86 Ватт;- вес зарядного устройства - 3400г .Устройство комплектуется сетевым адаптером, 10 переходниками к различным моделям ноутбуков, кабелем к прикуривателю. Для ускоренного заряда устройство может комплектоваться дополнительной портативной солнечной батареей SCN-11/12 или SCN-15/12.
Основные параметры:
|
напряжение* |
19, V | |
|
ток* |
4,5 A | |
|
мощность* |
85 W | |
|
материал |
нейлон | |
|
вес |
3400 гр. | |
|
габариты |
нет данных | |
| ||
Рисунок 6 -Зарядное устройство Solargear, фирмы Violetta
Назначение:Зарядка 2х NiCd-NiMh аккумуляторов, либо питание маломощных потребителей.
Описание:
-Встроенные гнезда для двух NiCd-NiMh аккумуляторов, которые могут питать потребителей при отсутствии солнца.
-Максимальная мощность (приблизительно) 1.3Вт.
-Выход USB в спецпереходнике.
-Размер: 57.5x122.0x27.0мм. Вес: 0.13 гр.
-Комплектность: сол.бат., один кабель на выбор, 4АА аккумулятора, USB адаптер.
Спецификация к Violetta Solargear