本發明專利技術公開了一種光能捕獲與存儲微能源演示系統及制作方法。該系統包括4片串聯的太陽電池（每片4.2V），兩塊串聯的聚合物鋰電池，太陽電能捕獲與存儲電路單元，該單元包括光敏傳感器，LED燈，電控單元，在有光照條件下，太陽電池捕獲光能儲存于鋰電池中，無光照時，鋰電池對負載供電。LED燈用于監測光線充裕度和充電是否正常。本發明專利技術的主要特征在于：1、智能型，采用最大功率點跟蹤技術，保證輸出電壓穩定性；2、良好的演示效果，采用光敏傳感器實時感知周圍光強，并通過LED的亮度來直觀反應太陽電池對鋰電池充電的狀態；3、重量輕，高重量比能量密度（32mWh/g）。該系統在中小學能源技術知識教學教具方面具有較廣闊的應用前景。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電子
，具體涉及。
技術介紹
能源捕獲與儲存演示系統在廣大教學演示中有著廣闊的應用市場，隨著低功率電子技術的發展，光能捕獲與儲存演示系統正朝著微型化、智能化、高演示性方向發展。現有可再生能源演示系統以氫能-燃料電池為主流，主要演示氫能源-電能轉換的化學發電原理，不能體現光電轉換的物理發電演示效果。這類演示系統的最大的缺點是供能不可持續性，當氫氣用完后，燃料電池將停止工作，必須更換新的氣源才可以繼續工作。這種不可持續的供能模式不能達到可再生能源可持續供電的演示效果，因此有必要采用新的供能結構和模式為系統提供能源，同時保證系統能夠不間斷供電。基于上述考慮，申請人提出采用太陽電池供電，聚合物鋰電池儲能的能量獲得與轉換模式，采用最大功率點跟蹤、低電流充電自動切換和重新充電自動開啟功能提高系統的智能化效果，采用LED等接入系統提高系統的演示效果。本專利技術提供的演示系統由一款充電控制單元、4塊小型電池太陽能板和2塊鋰電池組成，具有微型化，演示性和低功耗的特點。在太陽光充足時，太陽能電池通過光照產生電能，產生的電通到LT3652對聚合物鋰電池充電，在光強不足時，聚合物鋰電池為負載提供電能，保持負載不間斷供電。目前，采用太陽電池供電，鋰離子儲能，采用最大功率點跟蹤技術，借助LED燈增強演示效果的微型化演示系統尚未見報道。國外專利查詢方面，查詢到日本Matsuyama;Hirotsugu 的專利“Battery pack and charge circuit therefore，，(Tokyo, JP,2002年，US6，384，570)，主要是專利技術了一種光伏對電池和便攜式終端充電裝置，未提及對充電過程的控制，也未介紹電路制作方法。在國家知識產權網(中外專利數據庫)上，搜索“光能捕獲、存儲、微能源演示”等關鍵詞，發現專利O項。查閱“演示系統”關鍵詞，發現江蘇華源氫能科技發展公司“燃料電池教學演示系統”。未見光能捕獲與存儲微能源演示系統報道和專利。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種光能捕獲與存儲微能源演示系統制作方法。所述的演示系統包括四片串聯的太陽電池(每片4. 2V)，兩塊串聯的聚合物鋰電池，太陽電能捕獲與存儲電路單元，所述的電路單元包括光敏傳感器，LED燈，電控單元，通過電控單元將太陽電池捕獲的光電能儲存到鋰電池中，在無光照條件下，通過鋰電池對負載供電。LED燈是用于監測光線充裕度和充電是否正常，光線最強烈時，LED亮度隨光強減弱而減弱。制作過程包括設計電路、制版、元器件焊接、電池連接、調試。該系統的連接方式1、4塊太陽電池互相串聯，形成太陽電池組，太陽電池組與鋰電池和控制電路相連接，接收控制電路的電信號；2塊聚合物鋰電池串聯，與太陽電池相連，接收太陽電池電能，接線柱與太陽電池、鋰電池和控制電路相連，便于測量太陽電池、鋰電池和控制電路的電壓、電流。如圖I所示，四塊太陽電池板串聯，電壓為16. 8V，并聯IOuF電容，串聯CMSH1-40MA鎮流二極管，并聯電阻(530ΚΩ，100ΚΩ )，連接LT3652芯片。LT3652SW端連接IOuH電感，Boost端連接IuF電容，再與鎮流二極管反向連接，與地連接。BAT端與542K和IOuF電容并聯，且與聚合物鋰電池連接。NTC端與IOK電阻連接，IOK電阻另一端接地。VFB與459K電阻連接，該電阻另一端接地。HMER端接地，FAULT端，CHRG端空接。Vin和SHDN端相連后與圖I中左邊的CMSH1-40MA輸出端相連。本專利技術的主要特征在于1、智能型，采用最大功率點跟蹤技術，保證輸出電壓穩定性；2、良好的演示效果，采用光敏傳感器實時感知周圍光強，并通過LED的亮度來直觀反映太陽電池對鋰電池充電的狀態；3、重量輕，高重量比能量密度(32mWh/g)。該系統在中小學能源技術知識教學教具方面具有較廣闊的應用前景。本專利技術公開了一種光能捕獲與存儲微能源演示系統制作方法，其特征在于包括以下步驟I)、依照圖I原理圖,設計出印刷電路板(PCB)版圖(圖2表示正面，圖3表示反面)，PCB圖中R表示電阻、C表示電容，J表示接線柱，D表示二極管，L表示引線、U表示集成電 路單元；2)、制版、焊接電阻、電容、電感、二極管、光敏傳感器、LED燈、Linear公司的LT3652集成電路模塊，形成演示電路主體；3)、將演示電路主體與4塊串聯的天合光能科技有限公司生產的4. 2V晶硅太陽電池(效率16%)連接，將電路主體與兩塊Nokia公司的聚合物鋰電池(860mAh，3. 2ffh, 3. 7V)連接。為了便于現場測量演示，將太陽電池、聚合物鋰電池電壓端引出，連接到接線柱組；4)、檢測與演示。將連接好的電路(圖4)發到陽光下，發現黃色LED被點亮，表明太陽電池開始對鋰電池充電。本專利技術公開了一種光能捕獲與存儲微能源演示系統，其特征在于(1)，采用晶硅電池捕獲，通過LT3652電控單元對聚合物鋰電池儲能；所述LT3652電控單元輸入電壓在4. 95 - 32V之間可變，提供恒流恒壓充電，最大充電電流可以通過外部編程達到2A，充電單元具有3. 3V浮柵反饋參考電壓，電阻浮柵可編程電壓達到14. 4V，與鋰電池、聚合物鋰電池、NdCr, NiM/H、LiFePO4等各類儲能電池相兼容；所述LT3652具有充電電壓調節回路，即具有最大功率點跟蹤功能，可以通過降低充電電流，使得太陽能電池保持在設定的輸出電壓之上。所述LT3652具有低電流充電自動切換和重新充電自動開啟功能，當充電電流低于最大充電電流的1/10時，電路自動切換到85 μ A低電流充電模式。如果鋰電池電壓小于可編程浮柵電壓的2. 5%,自動開啟再充電模式。( 2)、引出了多個接線柱，以便于直接用歐姆表監測電路的電壓狀況；(3)、采用光敏傳感器實時感知周圍光強，并通過LED的亮度來直觀反映太陽電池對鋰電池充電的狀態，具有較好的演示效果；(4)、重量輕，高的比能量密度(32mWh/g)。因此，本專利技術所述的演示系統在中小學能源技術知識教學教具方面具有較廣闊的應用前景。附圖說明圖I微能源演示電路原理圖；圖2、微能源演示電路PCB圖(正面)，R表示電阻、C表示電容，J表示接線柱，D表示二極管，L表示引線、U表示集成電路單元；圖3、微能源演示電路PCB圖(反面)，R表示電阻、C表示電容，J表示接線柱，D表示二極管，L表示引線、U表示集成電路單元；圖4、微能源演示電路側視圖，圖中I表示基板，2表示太陽電池，3表示控制電路，4表示接線柱；圖5、微能源演示電路俯視圖，圖中I表示基板，2表示太陽電池，3表示控制電路，4表示接線柱。具體實施例方式第一步、依照圖I原理圖，設計出印刷電路板(PCB)版圖(圖2表示正面，圖3表示反面)，PCB圖中R表示電阻、C表示電容，J表示接線柱，D表示二極管，L表示引線、U表 示集成電路單元)。如圖I所示，四塊太陽電池板串聯，電壓16.8V，并聯IOuF電容，串聯CMSH1-40MA鎮流二極管，并聯電阻(530ΚΩ，100ΚΩ )，連接LT3652芯片。LT3652SW端連接IOuH電感，Boost端連接IuF電容，再與鎮流二極管反向連接，與地連接。BAT端并聯542K，和IOuF電容，與聚合物鋰電池連本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種光能捕獲與存儲微能源演示系統，其特征在于所述系統包括四片串聯的太陽電池，兩塊串聯的聚合物鋰電池和太陽電能捕獲與存儲電路單元；所述的電路單元包括光敏傳感器，LED燈和電控單元，通過電控單元將太陽電池捕獲的光電能儲存到鋰電池中，在無光照條件下，通過鋰電池對負載供電。LED燈是用于監測光線充裕度和充電是否正常，光線最強烈時，LED亮度隨光強減弱而減弱。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：周健，周天之，孫曉瑋，周舟，周建華，李紅飛，
申請(專利權)人：中國科學院上海微系統與信息技術研究所，
類型：發明
國別省市：
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