一種多用途太陽能風扇傘的設計

孫朝陽

摘 要：本文針對人們的各種需求，設計了一種多用途太陽能風扇傘，傘面上安裝太陽能柔性電池板，傘柄上設置蓄電池和USB接口，既可利用風扇降溫，又可為手機充電，同時該傘可適用于白天、夜間、雨天等不同天候，具有環(huán)保、便攜、安全的特點。

關鍵詞：太陽能;風扇傘;多用途

中圖分類號：TK519文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2019）16-0051-03

Abstract： To meet peoples needs，a multi-role solar fan umbrella was designed. Four solar flexible panels are arranged on the umbrella surface，a battery and USB are arranged on the bottom pole of the umbrella pole .The umbrella can cool the temperature with the fan and charge the mobile phone for the people. At the same time， the umbrella can be applied to different weather conditions，such as day，night，rainy day，etc，which has the characteristics of environmental protection，portability and safety.

Keywords： solar nergy;fun umbrella;multi-purpose

1 研究背景

炎炎夏日，人們通常采用遮陽傘來抵擋光照，但效果并不十分理想。同時，伴隨著科技的發(fā)展和人們生活水平的提高，普通的太陽傘已不能滿足需要，人們迫切需要既能遮陽避雨，又要具有降溫、照明、充電等功能的多功能傘。為了給大家提供一個舒適的出行環(huán)境，筆者設計了一種多用途太陽能風扇傘，利用太陽能這種既無污染、又可再生的清潔能源，結合太陽能柔性電池板新技術，該設計既可降溫、又能照明和充電，可適用于白天、夜間、雨天等不同天候，具有環(huán)保、便攜、安全的特點。

2 設計方案

2.1 外觀設計

本文設計的多用途太陽能風扇傘如圖1所示。

2.2 工作原理

①在白天，太陽能柔性電池轉換的直流電通過太陽能控制器轉換成交流電，交流電通過USB插口儲存在蓄電池中，最后利用電源控制開關，為風扇提供電量[1]。

②夜晚或雨天，蓄電池儲存的電，通過開關控制，可以讓LED燈工作。

注：1.太陽能面板;2.太陽能控制器;3.電源控制開關及硬件開關;4.蓄電池。

③當電子產品電量不足時，可以將蓄電池當作移動電源充電。

④蓄電池的電量，可以通過太陽能柔性電池收集，也可以通過電源充電[2]。

多用途太陽能風扇傘原理設計見圖2。

注：1.太陽能電池板;2.控制器;3.鋰電池;4.LED燈;5.風扇;6.控制開關。

2.3 理論計算

2.3.1 太陽能柔性面板。太陽能板規(guī)格：0.5W/2V/250mA（長：190mm;寬：50mm）。太陽能柔性電池共四塊，采用串聯(lián)方法，太陽能電池在實際測量中，每塊發(fā)電量為1.3V。因此，太陽能面板正常發(fā)電總電壓U=1.3×4=5.2V[3]。

2.3.2 太陽能控制器。太陽能控制器型號：3.7V-11.2V JK200小型;太陽能產生的電壓輸入太陽能控制器后，使電壓穩(wěn)定持續(xù)輸出。太陽能光伏板輸入/輸出功率與電壓匹配表如表1所示。

從表1可知，太陽能的電可以通過控制面板儲存到蓄電池內。

2.3.3 蓄電池。蓄電池型號：2 200mA，5V/1A輸入。根據日常情況可知，蓄電池的一般效率為70%，蓄電池的實際容量：2200×0.7=1 540mA。

2.3.4 充電電池盒。電池底盒采用18650型，5V/1A輸入;以蓄電池的最大容量為標準，算出電池充滿需要的時間[T1]：2 200mA/1A=2.2h。

2.3.5 照明燈。采用5V/0.2A的LED燈，采用并聯(lián)方式連接后，所需工作環(huán)境為5V/0.4A。根據要求可以使安全照明正常工作。由此算出安全照明在電池飽滿狀況下的工作時間[T2]：1 540mA/400mA=3.85h[4]。

2.3.6 PVC風扇。采用功率為5V/1A的小型風扇，根據風扇所需的工作環(huán)境，可以保證風扇工作。算出風扇在電池飽滿的狀況下工作時間[T3]：1 540mA/1A=1.54h。

3 實驗測試

2019年5月7至11日，對太陽能風扇傘晴天模式下的電池蓄電能力以及蓄電池獨立提供安全照明的續(xù)航時間進行測試，結果見表2所示，夜間安全照明測試如圖3所示。

從表2可知，在晴天室外溫度14～28℃，太陽能電池充電達到3.5h以上，即可滿足45min以上的安全照明，基本滿足人們短距離出行需要。

2019年5月12至15日，對太陽能風扇傘晴天模式下的電池蓄電能力以及蓄電池獨立提供風扇散熱的續(xù)航時間進行測試，結果見表3所示。

從表3可知，在晴天室外溫度為17～29℃，太陽能電池充電達到3.5h以上，即可滿足至少21min以上的連續(xù)風扇散熱，對滿足人們短時降溫有一定作用。

4 創(chuàng)新點及應用

4.1 創(chuàng)新點

①本作品具有易攜帶、環(huán)保低碳、可循環(huán)利用的特點，與市場上存在的一次性鋰電池風扇傘相比，不僅續(xù)航時間長，而且能減少電池引發(fā)的環(huán)境污染，且能全天候使用。

②利用柔性太陽能電池環(huán)保無污染和免費可再生的特點。

③本作品集照明、充電、風扇降溫于一體，功能多，實用性強。

④本作品將柔性太陽能電池封裝在傘面上，小風扇扇葉可折疊，在外觀和結構上，基本保持了普通傘的美觀和清潔。

4.2 應用

太陽能風扇傘集遮陽、送風、照明、移動充電功能于一體，安全可靠，環(huán)保節(jié)能，又由于大眾化的價格，具有極高的性價比，可廣泛應用于我國絕大多數地區(qū)，具有很好的應用前景和市場潛力。

參考文獻：

[1]鄭婷遙，葉思思，蘇正慈，等.一種多功能太陽能傘的設計[J].電子技術，2018（3）：28-29.

[2]王玉琴，張連新.一種新型太陽傘的設計[J].工程設計研究，2015（3）：395-396。

[3]袁海朝，高宏宇，王青青.基于ZigBee的智能太陽傘[J].電腦知識與技術，2018（20）：202-204。