基于单片机的光伏烘干预警伞及预警充电系统的制作方法

本实用新型涉及一种基于单片机的光伏烘干预警伞及预警充电系统，属于雨伞预警充电技术领域。

背景技术：

现有的雨伞在雨天使用后，还要把雨伞收放起来，这时雨伞上会存有很多雨滴。当雨水蒸发后会出现伞面过阴、潮湿等问题，从而影响使用者收叠拿放雨伞的效率。即使是双面伞，此类问题依旧明显存在。此外，下雨天室外一般都处于阴暗昏沉的天气条件中，此时打伞在路边行走也较容易引发一些交通事故。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种基于单片机的光伏烘干预警伞及预警充电系统。本实用新型能够很好的实现雨伞的电热烘干、公路上的安全警示、夜间照明和电能循环使用的功能。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案：基于单片机的光伏烘干预警伞，分为雨伞结构描述与伞柄内部电路模块描述。

所述预警伞的包括伞面、伞骨、伞杆、伞柄和伞套。所述伞面的内侧装有PET电热膜片，电热膜片均匀排列在伞面内侧并粘贴在上面使得伞面受热均匀；所述伞套的表面铺有光伏功能的柔性非晶硅薄膜太阳能组件和USB接口，待雨伞收叠好后放在伞套中；所述伞柄处设有与伞套上的USB接口相配的USB引出接头和照明灯，USB引出接头连接伞柄内的蓄电池充电电路，在阳光照射过程中进行充放电过程；所述伞柄底端装有磷酸铁锂电池，用于存储伞套上光伏组件转化成的电能；所述伞面外延端置有预警灯；所述的伞柄上设有双开关，分别控制PET电热膜的通电以及预警灯的开启。

本实用新型还公开了所述基于单片机的光伏烘干预警伞的预警充电系统，包括太阳能光伏组件变换电路、蓄电池充电电路、定时继电器电路和预警灯控制电路，所述模块都集成在伞柄内部。

所述光伏组件变换电路产生电能并通过蓄电池充电电路给磷酸铁锂电池充电，磷酸铁锂电池给单片机和定时继电器电路与预警灯控制电路提供电源；其中DC/DC 变换系统在太阳能光伏组件变换电路上，将太阳能光伏组件中产生的直流输入电压降低到略高于磷酸铁锂电池的电压；所述蓄电池充电电路选用CN3705 电源控制管理芯片为核心；所述定时继电器电路利用单片机内部的TCON和TMOD定时与计数模块，来进行伞面烘干时间的控制；所述预警灯控制电路利用单片机上的P0与P2端口对输出端进行控制，P0端口与定时继电器电路相连，P2端口与预警灯控制电路连接。

所述太阳能光伏组件变换电路包括光伏柔性非晶硅薄膜、IGBT绝缘栅双极晶体管、二极管N4148、电容、电感、电阻元件；所述光伏柔性非晶硅薄膜固定在伞套面上，其余电子器件均被集成在伞柄内；所述光伏柔性非晶硅薄膜与伞柄内的变换电路通过USB接线连接。

所述蓄电池充电电路同样被集成在伞柄内部，包括CN3705、电容、电阻元件、二极管、电感、信号指示灯；与光伏组件变换电路串联连接。由于磷酸铁锂电池具有3个阶段的充电特性，第一为预充阶段，当电池电压降到某一个阈值时，充电器对电池用小电流进行充电。第二为恒流充电阶段，当电池电压达到恒流规定的阈值时，充电器以恒定电流对电池进行充电。第三为恒压充电阶段，当电池电压达到恒压阈值电压时，其充电量已经接近满格电量的40%～70%，为了进一步充满电池，采用恒定电压的方式继续充电，当充电电流逐渐下降到低于电池的0.1 C 时，充电完成。利用CN3705电源管理芯片为核心控制，能够独立对磷酸铁锂电池的充放电进行自动管理，通过调整外部调整管，控制合适的电流为电池线性充电，更加符合磷酸铁锂电池充电特性。

所述定时继电器电路是由S8050三极管串联电磁继电器后并联N4148二级管与信号指示灯构成。伞面上均匀分布的PET电热膜片电路并联连接后由导线引出连接到雨伞支架顶端的伸缩滚轮导线上，然后接引到伞柄端口内的定时继电器电路中。

所述预警灯控制电路包括三极管S8050、二极管N4148、电磁继电器、预警灯；预警灯依次固定在伞面扇形外边沿处，再分别由导线引出并联连接到雨伞支架顶端，然后通过固定在雨伞支架顶端的伸缩滚轮导线接引到伞柄端口内的预警灯控制电路中，其中S8050三极管串联电磁继电器后并联N4148二级管。

本实用新型的有益效果为：下雨天出门到达目的地后若将潮湿的雨伞收叠时，雨伞可以快速烘干；在大雨昏沉且能见度较低的情况下该伞的预警灯柱可以起到一定的警示作用，保护人身安全。

附图说明

图1是本实用新型预警伞的结构示意图；

图2是本实用新型预警伞的元器件框架示意图；

图3是本实用新型预警伞光伏组件变换电路原理图；

图4是本实用新型预警伞蓄电池充电电路原理图；

图5是本实用新型预警伞的定时继电器电路原理图；

图6是本实用新型预警伞的预警灯控制电路原理图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本实用新型作进一步的说明。

图中：1-伞面、2-伞杆、3-伞柄、4-蓄电池、5-USB引出接头、6-照明灯、7-PET电热膜片、8-预警灯、9-伞套。

如图1所示，基于单片机的光伏烘干预警伞包括：伞面1的内侧装有PET电热膜7，电热膜通过凝固性胶粘贴在伞面内侧并分散排列使得伞面受热均匀；伞套9的表面贴有光伏柔性非晶硅薄膜太阳能组件并设有USB接口，待雨伞收叠好后放在伞套中；伞柄3处的USB引出接头5与伞套9的USB接口连接，在阳光照射下进行充电过程；在伞柄底端内装有磷酸铁锂电池4，用于存储光伏组件转化的电能；伞面1的外延端置有预警灯8，灯光可以形成圆柱形红色光柱；伞柄3上还设有双开关，可以分别通过开关控制PET电热膜7的通电以及预警灯8的开启；伞柄底部的照明灯6，主要用于夜间为使用者照明。

上述预警伞：将光伏柔性非晶硅薄膜用导线将正负极引出并连接USB接口，USB接口与伞柄3内部的光伏组件转换电路引出的USB接头相连接；伞柄3里的磷酸铁锂电池4又与光伏组件转换电路相连接，这样即形成光伏组件—蓄电池充电电路—磷酸铁锂电池的对接。充电时直接将伞柄处的USB引出接头5插入伞套里的USB接口中即可对电池充电。

基于单片机的光伏烘干预警伞的预警充电系统，包括太阳能光伏组件变换电路、蓄电池充放电电路、定时继电器电路和预警灯控制电路，上述电路模块都集成在伞柄内部。光伏组件变换电路产生电能并通过蓄电池充电电路给磷酸铁锂电池充电，将太阳能光伏组件中的直流输入电压降低到略高于磷酸铁锂蓄电池的电压，通常为3.65V 左右。磷酸铁锂电池给STC90 C516RD+单片机和定时继电器电路与预警灯控制电路提供电源；其中DC/DC 变换系统在太阳能光伏组件变换电路上，将太阳能光伏组件中产生的直流输入电压降低到略高于磷酸铁锂电池的电压；蓄电池充电电路选用CN3705 电源控制管理芯片为核心；定时继电器电路利用STC90 C516RD+单片机内部的TCON和TMOD定时与计数模块，来进行伞面烘干时间的控制，经过多次伞面浸湿加热测试以及电池续航耗电等多方面综合考虑，伞面内部热膜片烘干加热时间定为5分钟；预警灯控制电路利用STC90 C516RD+单片机上的P0与P2端口对输出端进行控制，P0端口与定时继电器电路相连，P2端口与预警灯控制电路连接。

如图2所示具体操作：拨动1号船型开关则STC90 C516RD+单片机通电开始工作，P0端口输出低电平电流传输到S8050三极管的基极，电热膜片电路中的电磁继电器不吸合处于关断状态；STC90 C516RD+单片机P2端口输出高电平，预警灯电路中的电磁继电器吸合预警灯8一直处于接通状态；当拨动2号船型开关后触发中断一，STC90 C516RD+单片机执行预警灯闪烁程序段控制P2端口的高低电平来控制电磁继电器的吸合与关断，从而达到控制伞面外延处的预警灯8的闪烁；当拨动3号船型开关后出发中断二，STC90 C516RD+单片机通过执行内部定时加热程序来控制P0端口的电平。P0输出高电平后S8050三极管基极有电流流过，发射极流通从而实现对电热薄膜片定时加热功能。

如图3所示光伏组件变换电路：该电路由光伏柔性非晶硅薄膜、IGBT绝缘栅双极晶体管、二极管N4148、电容、电感和电阻元件构成，光伏组件变换电路与蓄电池充电电路串联连接，而蓄电池充电电路连接着磷酸铁锂电池的正负极。由光伏组件变换电路引出的USB接头可直接与伞套上的USB接口连接，在光照条件下直接对电池进行充电。

如图4所示蓄电池充电电路：该电路主要由电源控制管理芯片CN3705、各类电容、电阻元件、二极管、电感、信号指示灯构成，该电路一端与光伏组件转换电路连接，另一端连接磷酸铁锂电池。将伞柄引出的USB接头与伞套端的USB接口连接即可实现电池的充放电。

如图5所示定时继电器电路：该电路包括S8050三极管、N4148二级管、电热膜片、电磁继电器和信号指示灯、各类电阻元件，这些电子器件都焊接在PCB板上形成定时继电器电路。通过导线引出连接雨伞支架顶端上伸缩滚轮导线处的PET热膜片电路，进行定时加热烘干潮湿雨伞表面。S8050三极管连接电磁继电器，防止电磁继电器线圈中电流过大烧坏线圈，又通过并联N4148二级管来避免电磁继电器断电后产生反向电动势，利用N4148二级管的单向导通性吸收反向电动势保护三极管不被击穿。当总开关接通后三极管S8050发射极有电流流过，若STC90 C516RD+单片机P0端口输出高电平则S8050三极管基极有电流流过，那么三极管导通即电磁继电器接通，开始对电热膜片进行加热。通过并联信号指示灯的点亮与熄灭情况来反映该电热膜片电路有无电流流通，从而反映S8050三极管是否被击穿。

如图6所示预警灯控制电路：该电路含有S8050三极管、N4148二级管、电磁继电器、预警灯和电阻元件。同样焊接在PCB板上形成预警灯控制电路并放置在中空的伞柄塑料壳内，通过导线引出到连接雨伞支架顶端上伸缩滚轮导线处的预警灯线路，从而进行控制预警灯的闪烁警示变化。预警灯控制电路中各类元器件的作用与定时继电器电路中元器件作用相同。S8050三极管连接电磁继电器，防止电磁继电器线圈中电流过大烧坏线圈，又通过并联N4148二级管来避免电磁继电器断电后产生反向电动势，利用N4148二级管的单向导通性吸收反向电动势保护S8050三极管不被击穿。STC90 C516RD+单片机中P2端口与该电路中三极管S8050的基极连接，通过P2端口输出信号的高低电平变换来控制电磁继电器的吸合状态从而实现雨伞表面预警灯的预警闪烁功能。