一種移動便攜式太陽能光電加熱裝置的制作方法

本發明屬于太陽能的熱電利用技術領域，涉及對太陽能的高效利用及反射聚光加熱與移動電源問題，特別涉及一種移動便攜式太陽能光電加熱裝置。

背景技術：

太陽能是一種高效、無污染的綠色能源。隨著21世紀能源供應愈發緊缺，太陽能逐漸成為人類關注的能源焦點。但是便攜型光伏光熱一體化裝置尚缺乏研究。普通太陽能供熱發電一體化裝置或利用太陽能集熱器收集熱水并部分轉化為電進行供熱與發電，或利用太陽能光伏板發電并進行電加熱，或同時采用光伏光熱。這些裝置往往伴隨著效率低、系統復雜、裝置體積大等問題。普通太陽能加熱裝置利用集熱器進行加熱，如真空管集熱器、熱管集熱器、平板集熱器、U型管集熱器等。但集熱裝置體積大，不便于移動攜帶。目前大部分移動電源為常規充電式，不能及時充電會帶來更多問題。而太陽能集熱與光伏一體化裝置尚無研究。綜上所述，如何解決集熱裝置與光伏移動電源一體化的問題，同時避免體積大、效率低的問題，是本領域研究人員所共同關注的課題之一。

技術實現要素：

針對上述現有技術中存在的問題或缺陷，本發明的目的在于，提供一種移動便攜式太陽能光電加熱裝置，其具有便攜性的特點，能夠同時實現加熱與發電的功能。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種移動便攜式太陽能光電加熱裝置，包括加熱機構和發電機構，所述加熱機構包括加熱盒體，加熱盒體的底部設置有反射板，加熱盒體的內壁設置有儲水間層，加熱盒體的上方設置所述的發電機構；所述發電機構包括光伏板，光伏板連接電路板；電路板包括充電模塊、電池保護模塊和升壓模塊；電路板上設置有USB充電接口和電器充電接口。

具體地，所述反射板包括反射主板和兩個反射翼板，反射主板設置在所述加熱盒體的正下方，兩個反射翼板分別設置在反射主板的兩側，反射主板和反射翼板之間的角度能夠調節。

進一步地，所述反射主板和所述加熱盒體底面之間通過多個連接柱連接；所述反射翼板和多個連接柱中的一個連接柱之間設置有第一角度調節機構。

具體地，所述第一角度調節機構包括設置在所述反射翼板上的第一卡尺，第一卡尺為弧形結構，第一卡尺上設置有多個第一卡口，所述連接柱能夠卡入不同的第一卡口內以改變所述反射主板和所述反射翼板之間的角度。

進一步地，所述發電機構與所述加熱盒體之間通過第二角度調節機構連接，第二角度調節機構能夠改變發電機構和加熱盒體之間的角度。

具體地，所述第二角度調節機構包括設置在所述加熱盒體上的第二卡尺，第二卡尺上設置有多個第二卡口，發電機構上設置有固定卡，固定卡能夠卡入不同的第二卡口內。

進一步地，所述加熱盒體的側面設置有開門，開門上設置有開門卡鎖；開門卡鎖包括彈簧和球形鋼珠，開門上設置有安裝槽，加熱盒體上設置有卡槽，安裝槽內安裝所述彈簧，彈簧的一端連接球形鋼珠，球形鋼珠的底部嵌入卡槽內。

具體地，所述充電模塊包括USB充電模塊和光伏板充電模塊，其中，USB充電模塊包括穩壓二極管D1，有極性電容C1，第一LED燈LED1，第二LED燈LED2，電阻R1，電阻R2，NPN型三極硅管Q1，電阻R3，電阻R4，CN3052A芯片，電阻R7；

穩壓二極管D1的正極連接所述USB充電接口，穩壓二極管D1的負極連接有極性電容C1、第一LED燈、第二LED燈和電阻R4，有極性電容C1、第一LED燈、第二LED燈和電阻R4并聯，第一LED燈所在支路上串聯電阻R1，第二LED燈所在支路上串聯電阻R2；有極性電容C1的另一端和NPN型三極硅管Q1的發射極均接地，電阻R1連接NPN型三極硅管Q1的集電極，NPN型三極硅管Q1的基極連接電阻R3的一端，電阻R3的另一端連接電阻R2；

穩壓二極管D1的負極還連接CN3052A芯片的VIN端口和CC端口，電阻R4連接CN3052A芯片的CHRG端口，CN3052A芯片的ISET端口連接電阻R7后接地；

光伏板充電模塊包括電阻R6，二極管D2，第三LED燈LED3，電阻R5，和極性電容C2；電阻R6與所述光伏板連接，電阻R6和二極管D2并聯，電阻R6與第三LED燈串聯，第三LED燈接地；二極管D2的負極連接電阻R5和CN3052A芯片的BAT端口，電阻R5連接有極性電容C2后接地。

具體地，所述電池保護模塊包括鋰電池BT,CR6002D芯片，有極性電容C3，電容C7和電阻R0；

所述二極管D2的負極還連接有極性電容C3和電阻R0，極性電容C3的另一端連接鋰電池BT的負極，電阻R0的另一端連接鋰電池BT的正極，電阻R0連接鋰電池BT的正極的一端還連接CR6002D芯片的兩個VDD端口，電阻R0連接二極管D2的負極的一端還連接CR6002D芯片的兩個VM端口；CR6002D芯片的VCC端口連接電容C7，電容C7的另一端連接鋰電池BT的負極。

具體地，所述升壓模塊包括芯片PT1301，電感線圈L1，穩壓二極管D3，電容C4，電容C5，NMOS管Q2，電阻R3，電阻R7，電阻R8，電阻R9，電阻R10，有極性電容C6，電容C8；

其中，電感線圈L1的一端連接二極管D2的負極，電感線圈L1的另一端連接穩壓二極管D3的正極和芯片PT1301的LX端口，穩壓二極管D3的負極連接芯片PT1301的VDD端口；芯片PT1301的LX端口和EXT端口均連接NMOS管Q2，NMOS管Q2接地；芯片PT1301的FB端口連接電容C5，電容C5并聯在電阻R7的兩端；穩壓二極管D3的負極連接電阻R7，電阻R7連接電阻R8，電阻R8連接電阻R9并接地；穩壓二極管D3的負極還連接有極性電容C6、電容C8和電阻R10，極性電容C6和電容C8并聯并接地；電阻R10連接電阻R3，電阻R3連接電容C4，并接地；

電阻R8的輸出端、電阻R10的輸出端和穩壓二極管D3的負極連接所述的電器充電接口。

與現有技術相比，本發明具有以下技術效果：

1、本發明將加熱機構和發電機構集成于一體，其可應用于出游者隨身攜帶，可對飲用水和食物進行加熱，同時可對手機等電子設備進行充電，其體積較小，攜帶方便，為使用者帶來極大方便。

2、本發明的發電機構將太陽能充電方式和USB充電方式集成于一體，使得本發明的裝置根據天氣條件靈活選擇充電方式，保證本發明裝置的正常使用。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構示意圖；

圖2為發電機構整體結構示意圖；

圖3為發電機構的側面圖；

圖4為加熱盒體的剖面圖；

圖5為第二角度調節機構示意圖；

圖6為開口卡鎖結構示意圖；

圖7為第一角度調節結構示意圖；

圖8為本發明的裝置固定示意圖；

圖9為發電機構內部的電路板示意圖。

圖中各個標號含義：1—加熱機構，2—發電機構，3—加熱盒體，4—反射板，401—反射主板，402—反射翼板，5—儲水間層，6—光伏板，7—電路板，8—USB充電接口，9—電器充電接口，10—連接柱，11—第一角度調節機構，1101—第一卡尺，1102—第一卡口，12—第二角度調節機構，1201—第二卡尺，1202—第二卡口，13—固定卡，14—開門，15—開門卡鎖，1501—彈簧，1502—球形鋼珠，16—安裝槽，17—卡槽，18—轉軸，19—開門把手，20—固定鋼片，21—螺栓。

下面結合附圖和具體實施方式對本發明的方案作進一步詳細地解釋和說明。

具體實施方式

本發明的一種移動便攜式太陽能光電加熱裝置，參見圖1-圖4，包括加熱機構1和發電機構2，所述加熱機構1包括加熱盒體3，加熱盒體3的內壁設置有儲水間層5，儲水間層5內充有水；加熱盒體3的上方設置所述的發電機構2；所述發電機構2包括光伏板6，光伏板6連接電路板7；電路板7包括充電模塊、電池保護模塊和升壓模塊；電路板7上設置有USB充電接口8和電器充電接口9。

本發明設置加熱機構1，其中的加熱盒體3內的儲水間層5內的水在太陽能的作用下加熱，加熱盒體3內部可放置飲用水或者食物，利用加熱后的儲水間層5內的水對加熱盒體3內部的飲用水和食物進行加熱；本發明還設置發電機構2，利用光伏板6吸收太陽能產生電能，并利用電路板7將電能進行存儲，用于對各種電器進行充電；同時本發明的發電機構2還可利用USB充電接口8，將發電機構2與充電設備進行連接，利用充電設備對發電機構2進行充電。本發明的發電機構2將太陽能充電方式和USB充電方式集成于一體，使得本發明的裝置根據天氣條件靈活選擇充電方式，保證本發明裝置的正常使用。本發明將加熱機構1和發電機構2集成于一體，其可應用于出游者隨身攜帶，可對飲用水和食物進行加熱，同時可對手機等電子設備進行充電，其體積較小，攜帶方便，為使用者帶來極大方便。

為了提高儲水間層5內的水的加熱效率，所述反射板4包括反射主板401和兩個反射翼402，反射主板401設置在所述加熱盒體3的正下方，兩個反射翼板402分別設置在反射主板401的兩側，反射主板401和反射翼板402之間的角度能夠調節，反射主板401和反射翼板402之間通過合頁連接。本發明設置反射板4用于將未照射到加熱盒體3上的光能進行反射，從而最大程度地利用光能，加快儲水間層5內的水的加熱效率。另外，反射主板401和反射翼板402之間的角度能夠調節，其設置目的在于，當光照角度不同時，可靈活調節反射主板401和反射翼板402之間的角度，保證光能最大程度地反射到加熱盒體3上。

參見圖7，為了實現反射主板401和反射翼板402之間的角度能夠調節這一目的，所述反射主板401和加熱盒體3底面之間通過多個連接柱10連接；所述反射翼板402和多個連接柱10中的一個連接柱10之間設置有第一角度調節機構11；連接柱10設置有四個，分別設置在加熱盒體3底面的四個角落位置。具體地，第一角度調節機構11包括設置在反射翼板402上的第一卡尺1101，第一卡尺1101為弧形結構，第一卡尺1101上設置有多個第一卡口1102，所述連接柱10能夠卡入不同的第一卡口1102內以改變所述反射主板401和所述反射翼板402之間的角度。

參見圖5，本發明的發電機構2設置加熱盒體3的上方，當光照角度發生改變時，發電機構2為了最大程度地吸收光能，發電機構2與加熱盒體3之間的角度應能夠調節，因此本發明的發電機構2與加熱盒體3之間通過第二角度調節機構12連接。具體地，第二角度調節機構12包括設置在所述加熱盒體3上的第二卡尺1201，第二卡尺1201上設置有多個第二卡口1202，發電機構2上設置有固定卡13，固定卡13能夠卡入不同第二卡口1202內。第二卡口1202與加熱盒體3鉸接，發電機構2與加熱盒體2之間通過轉軸18連接，使發電機構2相對于加熱盒體3轉動，通過固定卡13卡入不同的第二卡口1202內，改變并固定發電機構2與加熱盒體3之間的角度。

參見圖6，加熱盒體2的側面設置有開門14，開門14上設置有開門卡鎖15。開門卡鎖15包括彈簧1501和球形鋼珠1502，開門14上設置安裝槽16，加熱盒體3上設置有卡槽17，安裝槽16內安裝所述彈簧1501，彈簧1501的一端連接球形鋼珠1502，球形鋼珠1502的底部嵌入卡槽17內；當開門14處于關閉狀態時，球形鋼珠1502的底部嵌入卡槽17內，當需要打開開門14時，拉動開門14上設置有開門把手19，球形鋼珠1502脫離卡槽17。

參見圖8，本發明的裝置可通過固定鋼片20和螺栓21安裝在需要安裝的物體上。

參見圖9，本發明的電路板中的充電模塊包括USB充電模塊和光伏板充電模塊，其中，USB充電模塊包括穩壓二極管D1，有極性電容C1，第一LED燈LED1，第二LED燈LED2，電阻R1，電阻R2，NPN型三極硅管Q1，電阻R3，電阻R4，CN3052A芯片，電阻R7；

穩壓二極管D1的正極連接所述USB充電接口，穩壓二極管D1的負極連接有極性電容C1、第一LED燈LED1、第二LED燈LED2和電阻R4，有極性電容C1、第一LED燈LED1、第二LED燈LED2和電阻R4并聯，第一LED燈LED1所在支路上串聯電阻R1，第二LED燈LED2所在支路上串聯電阻R2；有極性電容C1的另一端和NPN型三極硅管Q1的發射極均接地，電阻R1連接NPN型三極硅管Q1的集電極，NPN型三極硅管Q1的基極連接電阻R3的一端，電阻R3的另一端連接電阻R2；穩壓二極管D1的負極還連接CN3052A芯片的VIN端口和CC端口，電阻R4連接CN3052A芯片的CHRG端口，CN3052A芯片的ISET端口連接電阻R7后接地。

將USB充電接口8與設備連接后，即可實現對發電機構的充電；充電過程中，第二LED燈LED2亮起，第二LED燈LED2設置為紅燈，當充電結束后，第一LED燈LED1亮起，第一LED燈LED1設置為綠燈。

光伏板充電模塊包括電阻R6，二極管D2，第三LED燈LED3，電阻R5，和極性電容C2；

電阻R6與所述光伏板連接，電阻R6和二極管D2并聯，電阻R6與第三LED燈串聯，第三LED燈接地；二極管D2的負極連接電阻R5和CN3052A芯片的BAT端口，電阻R5連接有極性電容C2后接地。

本發明利用光伏板充電模塊為發電機構充電，光伏板有兩個端口分別為S+和S-，S+接地，S-連接所述電阻R6。CN3052A是高性能的線性鋰電池充電管理芯片。這些器件內部集成有功率管，不需要外部的電流檢測電阻和阻流二極管，只需要極少的外圍元器件，并且符合USB總線技術規范，可以通過USB端口為鋰電池充電。CN3052A內部集成有熱調制電路，當芯片的溫度上升到一定的溫度(115℃)后，熱調制電路開始動作，將芯片的溫度維持在115℃，處于恒溫狀態。這項功能對于線性充電器電路非常重要，甚至可以說是必不可少的。有了這項功能，用戶在設計最大充電電流時，只要考慮通常情形就可以了，而不需要考慮最壞工作情況。如果沒有熱調制功能，用戶在設計最大充電電流時，必須充分考慮最壞情況，否則稍有不慎，芯片將會因為溫度過高而被燒毀。

所述電池保護模塊包括鋰電池BT,CR6002D芯片，有極性電容C3，電容C7和電阻R0；所述二極管D2的負極還連接有極性電容C3和電阻R0，極性電容C3的另一端連接鋰電池BT的負極，電阻R0的另一端連接鋰電池BT的正極，電阻R0連接鋰電池BT的正極的一端還連接CR6002D芯片的兩個VDD端口，電阻R0連接二極管D2的負極的一端還連接CR6002D芯片的兩個VM端口；CR6002D芯片的VCC端口連接電容C7，電容C7的另一端連接鋰電池BT的負極。CR6002D芯片的功能就是進行過充、過流、過放保護，保護鋰電池的安全。

所述升壓模塊包括芯片PT1301，電感線圈L1，穩壓二極管D3，電容C4，電容C5，NMOS管Q2，電阻R3，電阻R7，電阻R8，電阻R9，電阻R10，有極性電容C6，電容C8；

其中，電感線圈L1的一端連接二極管D2的負極，電感線圈L1的另一端連接穩壓二極管D3的正極和芯片PT1301的LX端口，穩壓二極管D3的負極連接芯片PT1301的VDD端口；芯片PT1301的LX端口和EXT端口均連接NMOS管Q2，NMOS管Q2接地；芯片PT1301的FB端口連接電容C5，電容C5并聯在電阻R7的兩端；穩壓二極管D3的負極連接電阻R7，電阻R7連接電阻R8，電阻R8連接電阻R9并接地；穩壓二極管D3的負極還連接有極性電容C6、電容C8和電阻R10，極性電容C6和電容C8并聯并接地；電阻R10連接電阻R3，電阻R3連接電容C4，并接地；電阻R8的輸出端、電阻R10的輸出端和穩壓二極管D3的負極連接所述的電器充電接口。當需要使用本發明的發電機構為手機等電子設備充電時，僅需將電子設備與電器充電接口9連接即可。

本發明的升壓模塊采用PT1301芯片和BM2302MOS管，將電流調節至符合最后輸出給手機等移動設備的標準電壓和電流。同時再次利用穩壓二極管D3穩壓，保證電路各點電壓的穩定。

本發明的發電機構具有以下特點：

1、采用CN3052A芯片，器件內部集成有功率管，不需要外部的電流檢測電阻和阻流二極管，只需要極少的外圍元器件，并且符合USB總線技術規范，可以通過USB端口為鋰電池充電，因此非常適用于各種充電器及MP4播放器、藍牙耳機、數碼相機等便攜式產品。

2、電路板不僅可以使用太陽能板為鋰電池充電，也可以使用USB端口從外部輸入為鋰電池供電，很好的解決了由于光線不足等天氣原因對產品功能的影響。

3、在外部USB端口處連接一個穩壓二極管D1，其特點是被擊穿后其兩端電壓基本保持不變。這樣，當穩壓二極管接入電路后若由于外部供給的電壓發生波動，或其他原因造成電路中各點電壓波動時，負載兩端的電壓將基本保持不變,使產品性能更加穩定。

4、有極性電容C1在穩壓二極管D1與USB的端口1并聯，起直流充放電的作用，本電路中為充電作用。

5、在充電穩壓后，電路中并聯紅、綠兩個LED燈，用以顯示鋰電池的充電是否完成，若完成則綠燈亮起否則紅燈亮起。實現此功能的是NPN型三極管Q1，即運放——電流的放大和開關作用。三極管在實際的放大電路中使用時，還需要加上合適的偏置電路。首先由于三極管的BE結非線性(相當于一個二極管)，基極電流必須在輸出電壓大到一定程度后才能產生(對于硅管，常取0.7V)當基極與發射極之間電壓小于0.7V時，基極電流就可認為是0，而實際中要放大的信號遠比0.7V小，不加偏置不足以引起基極的改變，圖中電阻R3就是用來提供這樣的電流的，即基極偏置電阻。

6、穩壓二極管D3仍屬于穩壓電極管，用以保持電路中電壓的穩態，不會因為電路中各點電壓的波動對負載兩端電壓產生影響

7、升壓模塊中的NMOS管Q2，其作用是穩定電路。