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《构建用于节日庆典的 12V 可充电电源系统》第 1 部分:简介

我计划让红盒子和户外音响系统脱离电网运行,并着手研究什么样的电池和太阳能充电池板适合此计划。

在过去的几个月里,我一直在设计我的红色工具箱中的 DJ 系统以及与之搭配的音响系统。两者都使用 12 伏电源,而且都设计用于节日庆祝或临时场地。我现在需要一个便携式、可充电的电源系统来为其供电。

我的计划是,这将用到某种电池,并使用太阳能电池板进行充电。除便携外,它还需要防水和防泥。我还想到,如果除此主要功能之外,它还可以为一台或两台手机充电,那就再好不过了。

调研——市场上的现有装置

我开始研究有哪些符合条件的装置,并且发现了很多关于家用太阳能装置的信息,主要来自那些想要卖给你一组太阳能电池板放在屋顶上的人。还有一些用于家用车辆和船只的装置,虽然它们都符合 12 伏电压限制,但没有一种像是便携式的。所以我不得不咬紧牙关,尝试着自己攻破难关。

多少电量?

我需要弄清楚在两三个小时内,红盒子和音响系统将使用多少电量,以及在英国这样一个典型的夏天,我可以从太阳能电池板中获得多少电量。

我有 UDOO x86(驱动红盒子的单板迷你计算机)的数据表,其中包括功耗数据。我也有 USB 声卡的数据表,它需要单独的 12V 输入,而不是通过 USB 供电。我安装的屏幕提示它需要至少 2 安的电源,但没有提供其他信息。红盒子中还有一些 LED 灯、NuTube 前置放大器 和一个风扇,所有这些部件消耗的功率应该都很少。

然后是音响系统。我这里也有放大器的数据表,所以我可以估计出它们的功耗。

虽然说了这么多,但我觉得还是应该采取某种恰当的测量措施,以便我了解真实情况,以免最终得到的电源不会只供电 30 分钟,在派对刚刚开始时就没电了。

我将红盒子连接到 12 伏电源和台式数字万用表,以获得准确的读数。我启动了这个计算机,然后启动了操作系统。红盒子内置了双操作系统 Ubuntu 和 Windows 10,我决定启动后者,因为我认为它可能会更耗电,我想得到“最坏情况”的功耗。当我启动操作系统时,我立即看到功耗激增,而当我启动 DJ 软件时,又再次看到这一情况。我让系统按照自己的步调加载并播放音乐,包括从乡村音乐到朋克和舞曲的多种音轨。平均功耗在 1.5 安左右,峰值功耗为 2 安左右。

我连接音响系统后重复了该过程,这次测量了放大器的功耗,得出平均读数约为 500 毫安,在接近最高音量播放重低音舞曲时达到峰值 1 安。

鉴于上述观察结果,我估计如果我在计算中使用 2.5 安,这会是一个不错的保守数字。这意味着额定容量为 12 安培小时 (Ah) 的电池可以为我提供 5 小时以内的播放时间。

选择太阳能电池板

我还需要确保无论我选择哪种太阳能电池板,都能够在一般的夏日为电池充电。就英国一般的夏天来说,人们似乎普遍认为一天的日照时间为 4 到 6 小时不等,因此在计算时选择中间值 5 进行估计似乎是比较明智的。

我了解到,所有电池板的额定值都是在 1000W/㎡ 和 25℃ 的测试条件下测量的。虽然在这一测试条件下,所有 10W 的电池板每小时都能提供 10W,但在其他条件下,它们的表现将不尽相同。如果以每天使用 5 小时的阳光作为标准,在公认的有利条件下,10W 电池板每天应该产生大约 50 瓦时的电量。

开始选择太阳能电池板时,我才意识到我还需要一个太阳能充电控制器(或者说调节器)。

控制器具有许多功能:如果电池板产生过多电压,电池将过度充电,这会严重损坏电池,甚至导致电池爆炸,控制器可以防止发生这种情况;当天色变得太暗电池板无法发电时,控制器还可以防止电流从电池回流到电池板。

考虑到英国天气的变幻莫测以及我需要的电源类型,在调研了所有选项并尽可能地准确计算之后,我发现了一种折叠式太阳能电池板,不仅便于携带,而且带有内置控制器(888-3695),看起来是个不错的选择。

接下来怎么做?

在下一篇文章中,我将把该系统整合为一个坚固耐用的便携式设备。对于今年夏天的音乐节来说,这可能已经太晚了,但是我们最近为筹备明年的节日舞台召开了第一次策划会议,而我也是其中的一份子,所以我的大脑已经进入节日策划模式。

 

 

 

I currently look after production at AB Open. I have a background in the arts, environmental conservation and IT support. In my spare time I do a bit of DJing and I like making things.

23 Nov 2018, 8:51