Preview only show first 10 pages with watermark. For full document please download

Designreview

   EMBED


Share

Transcript

        The Solar Stroller          By  Jeffrey Calhoun  Jamie Padilla  Michael Replogle      Design Review for ECE 445, Senior Design, Spring 2016  TA: Katherine O’Kane    28 March 2016  Project No. 18      1  Content  1. Introduction…………………………………………………………………………………....………....4      1.1 Statement of Purpose………………………………………………………………………...…........4      1.2 Objectives…………………………………………………………………………………...……......4  1.2.1 Goals and Benefits………………………………………………………………….…..........4  1.2.2 Functions and Features…………………………………………………...………….……....4  2. Design…………………………………………………………………………………...….....……........5      ​ 2.1 Block Diagram……………………………………………………………………………...…….….5      2.2 Block Descriptions……………………………………………………………………...……….…...5  2.2.1 Charging Block………………………………………………………………..……….…….5  2.2.1.1 Solar Panel..…………………………………………………………..………..….5  2.2.1.2 PMOS 1 ­ OVLO Switch…………………………………………………...….….5  2.2.1.3 Over Voltage Lock Out (OVLO)…………………………………………….....…6  2.2.1.4 LiPo Battery…………………………………………………………..………...…6  2.2.1.5 Under Voltage Lock Out (UVLO)……………………………………..……….…6  2.2.1.6 Charge Notification…………………………………………………..…………....6  2.2.2 Power Delivery Block………………………………………………………………………..7  2.2.2.1 Direct Solar Supply DC­DC Regulator……………………………………….......7  2.2.2.2 PMOS 2 ­ Regulator Switch………………………………………………...…….7  2.2.2.3 Battery Supply DC­DC Buck Converter…...………………………………...…...7  2.2.2.4 PMOS 3 ­ Converter Switch…………………………………………………....…7  2.2.3 Control Block………………………………………………………………………………..7   2.2.3.1 Microcontroller (MCU)…………………………………………………………..7  2.2.4 Load……………………………………………………………………….……………..…..8  2.2.4.1 Light Switch…………………………………………………………………..…..8  2.2.4.2 LED Light Strip……………………………………………….…………………..9  2.2.4.3 LED Headlight..…………….……………………………………………………..9  2.2.4.4 USB Port…………………………………………………………………………..9      2.3 Detailed Schematics………………………………………………………………………………….9  2.3.1 Battery­to­Load DC­DC Buck Converter…………………………………………………....9  2.3.2 Charge Notification……….……………………………………………………...………...10  2.3.3 Direct Solar Supply DC­DC Regulator…………………………………………..………...10  2.3.4 Over­Voltage Lock  Out…………………………………….……………………………….11  3. Simulations……………………………………...……………………………………………….……...12      3.1 DC­DC Buck Converter……………………………………………………………………….…....12      3.2 Solar Panel……………………………………………………………………………………….…15  4. Calculations………………………………………………………………………………………..…....17      4.1 DC­DC Buck Converter……………………………………………………………………….…....17  5. Requirements and  Verification…………………………………………………………………….…....18  6. Tolerance Analysis……………………………………………………………………………………...22  2  7. Cost and Schedule……………………………………………………………………………………....26      7.1 Cost Analysis……………………………………………………………………………………….26  7.1.1 Labor……………………………………………………………………………………..26  7.1.2 Parts……………………………………………………………………………………....26  7.1.3 Total Project Cost………………………………………..…………………………….….29      7.2 Schedule……………………………………………………………………...……………..….…29  8. Ethical Analysis…………………………………………………………………………………....…31  9. Safety Statement…………………………………………………………………………………...…32      9.1 Project Safety………………………………………………………………………………….…32      9.2 User Safety…………………………………………………………………………………….…33  10. References…………………………………………………………………………………………..33        3  1. Introduction  1.1 Statement of Purpose  Strollers have been a popular method of baby transport used across different cultures and time  periods for children of all ages. Strolling makes life a little easier for the parent in terms of less work of  carrying the baby, as well as everything that comes along: the diaper bag, snacks, bottles, toys, and their  personal items. Our project aims to make a parent’s life more convenient while on­the­go with their child.  The Solar Stroller allows parents to remain active and productive with their child while keeping their  electronic devices charged by harnessing the energy from the sunlight or artificial light through  photovoltaic (PV) modules on the stroller’s sunroof canopy. Parents can now be worry­free about being  away from home with an uncharged phone, tablet, or camera. With this portable source of power, the  Solar Stroller can also activate its external LED lighting for visual purposes to others, as well as provide  path visibility for the parent in a nighttime setting to ensure the safety of all. Although there are a few  strollers on the market with similar powering capabilities, the Solar Stroller differentiates itself by being  an all­in­one solution in providing a power bank for on­board charging and illumination via a solar panel.  1.2 Objectives  1.2.1 Goals and Benefits  ● ● ● ● ● ● ● Portable USB to charge small electronic devices while on­the­go  ○ Convenience,​  ​ Emergencies,​  ​ Directions  Increase the parent’s use of stoller during nighttime with stroller lighting  Battery powers LED headlight and LED strips on stroller for safer nighttime travel  Small user notification to show available battery charge  Solar panel to harness both sun and artificial light for maximum energy storage  On­board battery can be charged while stationary via sun or artificial light  Waterproof outer circuitry for safe use in rain or snow  1.2.2 Functions and Features   ● ● ● ● ● ● ● ● ● Thin solar panel on sunroof canopy of stroller  Rechargeable 7.4V / 8000mAh LiPo battery for energy storage  MOSFETs to feed power via solar panel regulator or battery buck converter  Overcharge and Undercharge protection schemes for safe use of LiPo battery  Charge notification to let user know available stored energy  Microcontroller to control PMOS control signals, adjust duty ratios, and activate loads  USB 2.0, Type A port located in the bottom storage compartment  LED light strips and LED headlight that can be activated for nighttime use  Simple pushbutton light switch to illuminate lighting features      4  2. Design  2.1 Block Diagram    Figure 1. ​ System Block Diagram  2.2 Block Descriptions  2.2.1 Charging Block  2.2.1.1 Solar Panel  The 20W Semi Flexible Sun Power (​ JGN­20W­SPF)​  module on the sunroof canopy of the stroller  harnesses both natural and artificial light to charge the battery and power various loads. The module is  rated at 20 W and is responsible for all of the power generation on the Solar Stroller. It will be placed  horizontally, a tilt of zero degrees (due to geometry of stroller canopy being flat), to ensure every  direction of travel provides adequate production. This solar panel is rated at 12 V, however it will output  around 17.5­21.5 V. The power generated will be fed into the charge controller and on to the battery.  2.2.1.2 PMOS 1 ­ OVLO Switching  The PMOS’ seen throughout the circuit will control the flow of power. These FETs are needed  because if the solar panel and the battery are providing power and there is a voltage mismatch, current  will be forced back into the converters which will cause damage.  To avoid this, PMOS 1 & 2 will be  operated asynchronously with PMOS 3.  In essence, the solar panel will either be charging the battery and  powering the load, or isolated entirely.  When the solar panel is isolated entirely, the battery will be used  to power the load.  Each of these MOSFETs Vishay PMOS rated at 12Vdc and 6A (DC) and will receive  a high or low control signal from the MCU to control the ON/OFF state.  5  PMOS 1, the OVLO FET, will be used to isolate the solar panel from the battery.  It will open if  the solar panels are no longer triggering the voltage regulator (implying the sun has set and V(regulator) <  5V).  The reasoning for this is that the only load during the day will be a mobile phone and as such the  solar panel will be able to supply more than enough power to charge the phone.  This will also ensure that  battery charge is not being wasted while the solar panels are still able to produce power.    2.2.1.3 Over­Voltage Lock Out (OVLO)  The LT3652 by Linear Technology will be used as the OVLO to prevent backfeed current into  the solar panel, isolate the battery when fully­charged, and isolate the battery when charging at a rate  below “C/10”. The maximum charge current for the LT3652 is 2A and our LiPo batteries can be charged  at a rate below “1C”, which corresponds to 8A maximum. In order to minimize our battery charging time,  3 LT3652 chips will be placed in parallel to increase the maximum charge rate to 6A without surpassing  the maximum charge rate of the battery.. The OVLO receives anywhere from 17.5V­21.5V in from the  solar panel, and adjusts it to the nominal 7.4V of the LiPo battery. The OVLO allows for the LiPo  batteries to be charged optimally without overcharging. The OVLO is a critical subset to the charging  system because it protects the battery life, as well as the user and their child from the harm of overcharged  LiPo batteries.   2.2.1.4 LiPo Battery  The Solar Stroller uses a 7.4V, 8000mAh LiPo battery. This battery is large enough to power a  5W cell phone from dead to full­charge and LED lights for at least 2 hours on a full­charge. The battery  stores the energy in the charging block and has the ability to be discharged from the various loads. The  battery will be charged using the “1C” rule and discharged using the “20C” rule. The LiPo battery  receives power from the OVLO if the battery is not fully charged, nor charging at a rate below “C/10”.  The LiPo battery then discharges through the UVLO scheme before the loads.  2.2.1.5 Under­Voltage Lock Out (UVLO)  As LiPo batteries discharge, their voltage beings to drop. In our case, our battery pack consists of  two batteries in series. Neither of the two cells can drop below 3.2 V in order to preserve battery life and  have the batteries safely operate. The over­discharge circuit prevents the batteries from supplying power  to our loads when the battery pack drops below 6.1V, which is adjusted for overhead of other circuit  elements. During this condition, the battery is isolated from the load and instead provides a large shunt  resistance with microamps.  2.2.1.6 Charge Notification  One helpful feature in the charging block is the user display that shows the current available  battery charge. With this, the user can determine whether or not to use the stroller at night before  recharging it during the day or with artificial light. This allows the user to know approximately how much  capacity the battery will be able to power the stroller’s LED lighting features and USB port for charging  6  their electronic devices. The user can estimate the amount of available power left for the stroller based off  of 10% LED increments that correspond to the battery capacity remaining.  2.2.2 Power Delivery Block  2.2.2.1 Direct Solar Supply DC­DC Regulator  The DC­DC Regulator is used to directly feed power from the solar panel to the loads during  periods of the daytime when energy harvesting, instead of charging and discharging the LiPo battery  simultaneously. The DC­DC Regulator used for this project is the Texas Instruments LMZ23608 SIMPLE  SWITCHER. This regulator will step down the DC­DC voltage from the solar panel input, 17.5­21.5V, to  the 5V load and can drive up to 8A of load.   2.2.2.2 PMOS 2 ­ Regulator Switch  PMOS 2, the Regulator FET, will be used to isolate the solar panel from the load whenever the  battery is discharging. Having two DC voltage sources in parallel can be very tricky, therefore isolating  them provides the functionality needed without unnecessary circuitry to balance the voltages.    2.2.2.3 Battery Supply DC­DC Buck Converter  The next step in the power path from the battery to the load is a DC­DC converter to allow our  loads to be powered off the battery. In order to make the 7.4V battery applicable for the 5V outputs for  the LEDs and USB Port, a buck converter is used to step­down the voltage while transporting energy  from the charging block to the load block. This converter is essential to be able to utilize the harvested  energy by the LiPo battery while keeping the power to the loads are an optimum level.  2.2.2.4 PMOS 3 ­ Converter Switch  PMOS 3, the Converter FET, will be used to isolate the battery from the load whenever the solar  panels are producing power.  Again, during the day the only load will be a mobile device, so as long as  the solar panels are outputting enough power to trigger the voltage regulator, there is no need to engage  the battery.  Whenever the solar panels turn off due to lack of light, PMOS 3 will close and engage the  battery to feed the load.  2.2.3 Control Block  2.2.3.1 Microcontroller (MCU)  An Arduino Pro Mini will be used in this design to control the three various FETs as well as the  duty ratio of the Buck converter.  The Pro Mini model was chosen for its very low power consumption of  115uA per hour given that the battery pack is oversized this miniscule power consumption is negligible,  but will be accounted for.  For the Buck converter, the Arduino will monitor the output voltage with a  resistor divider setup linked to an analog pin to check if the voltage is within the desired range (4.75V ­  5.25V).  The resistor divider setup is used to ensure the voltage fed into the analog pin is within the  correct range.  If the voltage is below 4.75V the controller will modify the PWM signal coming off of one  7  of the digital pins to incrementally increase the duty ratio by 0.1 until the output voltage is back within the  desired range.  Conversely, if the output voltage is above 5.25V, the controller will lower the duty ratio  incrementally.    In addition to controlling the gate drive for the Buck converter, the Arduino will also be used to  control three PMOS switches throughout the circuit.  In order to do this, the Arduino will output digital  signals from three different digital pins on the board.  These signals will open or close the PMOS via  HIGH (5V) and LOW (0V) signals to control where power is being delivered in the circuit.  In order to  properly control the FETs, the Arduino must be able to detect if there is a load.  Load detection will be  implemented via a shunt resistor near the load.  In essence, this resistor will be used to determine the  voltage difference across it.  If a load is attached, current will be flowing, and we will see a noticeable  voltage drop across the resistor.  This will tell the MCU that a load is actually attached.  A flowchart  illustrating the functionality of the MCU is shown in Figure 2 below.    Figure 2. ​ Flowchart for MCU  2.2.4 Load  2.2.4.1 Light Switch  The Light Switch is a simple, standard pushbutton switch and transmits power to the LED Light  Strip and LED Headlight to power on when the switch contacts are closed. The switch is implemented  with a push­button in the load block for the user’s convenience. The light switch communicates via  control signals to and from the MCU. At most, the switch needs to deliver 5V, 1A so we chose a switch  that was rated beyond our needs.    8  2.2.4.2 LED Light Strip  A 5V LED Light Strip acts as an optional load to the battery for nighttime use. The light strip  provides external lighting around the stroller for its visibility to others. The energy for the light strip is fed  through the buck converter in the control block from the LiPo battery in the charging block. The light  switch controls whether the light strip is off or on, corresponding with the switch being open and closed.  2.2.4.3 LED Headlight  The 1 Watt LED Headlight acts as an optional load to the battery for nighttime use. The headlight  provides path lighting in front of the stroller for the parent’s use. The energy for the LED Headlight is fed  through the buck converter in the control block from the LiPo battery in the charging block. The light  switch controls whether the LED Headlight is off or on, corresponding with the switch being open and  closed.   2.2.4.4 USB Port  The single USB 2.0, type A port acts as an optional load to the battery for the user to portably  charge their 5V, 1A small electronic devices. The USB Port is fed through the buck converter in the  power delivery block from the LiPo battery in the charging block. The MCU controls the buck converter’s  duty ratio to appropriate serve the equivalent load attached.  2.3 Detailed Schematics  2.3.1 Battery­to­Load DC­DC Buck Converter  The LTSpice Circuit Schematic of the Buck Converter is shown in Figure 3 below.    Figure 3.​  Battery DC/DC Buck Converter to 5V Output with UVLO        9  2.3.2 Charge Notification  The circuit for the charge notification with LM3914 is shown in Figure 4 below.    Figure 4.​  LED DOT Configuration using the LM3914  Using the LM3914, we can specify a reference voltage that will adjust the LEDs to light  according to what level the battery is at. For this configuration, the resistive values were chosen to  provide the individual lights to come on for different voltage levels of the battery. For example, a low  voltage of 6.1V will light LED1 and none of the rest. On the other end, a battery voltage of 8.4V will light  only LED10 and nothing else. So for the whole battery voltage range of 6V to 8.4V, there will be a  corresponding LED that we can label to signify when the battery reaches a certain voltage level.  2.3.4 Direct Solar Supply DC­DC Regulator  In order to drive the load while the solar panel is harvesting light, we have chosen the LMZ23608  regulator chip to buck down the voltage to the 5V load output. This chip is rated for up to 32V and 8A,  which satisfies all of our solar panel specifications. The typical circuit application is shown below with a  table of values to size the resistors. As shown in Figure 5, Vout should be 5V, which means the Vin range  can be between 7­36V, where the 17.5­21.5V solar panel input satisfies.  10    Figure 5. ​ DC­DC Regulator Schematic [7]  2.3.5 Over­Voltage Lock Out  To protect the LiPo battery from overcharging, we are using the LT3652 as an OVLO. This chip  regulates the voltage going into the battery by adjusting the voltage and current, and isolating the battery  when it is fully­charged. This chip is rated for a wide input voltage range between 4.95V to 32V, which  satisfies the input range from the solar panel that is between 17.5­21.5V. The maximum charge current  through the chip is 2A, which is rather small in comparison to the 8A maximum charging rate of the  battery. In order to make sure the amount of time to charge our battery is reasonable, we will be using 3  chips in parallel operation which is possible according to Linear Technology [1]. Figure 6 displays three  LT3652 connected in parallel operation for a 3S,4.2V battery.    11      Figure 6. ​ OVLO LT3652 in Parallel Operation [1]  3. Simulations  3.1 DC­DC Buck Converter  For simulation purposes, the battery is assumed to be producing a constant voltage of either 8.4V  (full charge), 7.4V (nominal), or 6.4V (under­voltage cut­off). For the various loads, a resistor can be  added to simulate the load that the converter will operate for. As seen in Figure 3, both loads are active  requiring a total power output of 20W. In order to supply a constant 5V to these loads, the equivalent  resistance to test for is given by Equation (1):  2 RLoad = VP   = (5V )2 (20W) = 1.25Ω  (1)  12  This allows for us to not only measure the voltage across the load, but also the current. Specifying  the input voltage to be 6.4V, the buck converter is simulated by measuring the output voltage and current  to verify that it is within the given specifications. During this simulation, the voltage from the battery  (V_bat) will decrease linearly from 6.4V to 6.0V in 20ms, simulating a condition for low­voltage. The  voltage of the battery will remain at this level for 100ms, and then gradually increase to 6.4V over the  span of 200ms to simulate a condition of the battery becoming readily available for use of powering the  load again. When ran for a total simulation duration of 300ms, the following converter output voltage,  V(v_out), and current, I(R8), were plotted in comparison to the battery voltage, V(v_bat).    Figure 7.​  UVLO test for converter under lock­out conditions  This simulation shows that our UVLO circuit will work for the specified condition when our battery dips  below a certain threshold. If we analyze the LT1495 comparator reference voltages, then we can see the  exact moment when the battery voltage will undergo a lock­out condition and when that restriction will be  lifted.  13    Figure 8.​  Battery Voltage vs. Time ­ UVLO Analysis  This also shows us the compensation of hysteresis in determining a safe state for the battery to resume  powering the load. This shows us that a minimum change in voltage of 22mV is needed to prevent the  battery from being locked in a continuous state of isolating and connecting itself back to the load.  Examining the steady­state ripple on these components, the zoomed­in images are shown in Figure 9.    Figure 9.​  Average Output Voltage & Ripple with Average Output Current & Ripple  14  This shows that the output voltage is roughly within 5 ± .25V, and the current ripple is within 30% of the  total output current. Using this circuit in testing the various load combinations (no load, USB only, LEDs  only, USB and LEDs) along with the full range of battery voltages (6.2V, 7.4V, 8.4V), the resulting  power is determined through simulation and compared to the worst case power output. A summary of the  simulation results for this modified circuit with an inductance of 100μH and an output capacitance of  120μF is shown in Table 1.  Table 1. ​ Simulation Results for Various Load Combinations and Battery Voltages  Battery  Input  Voltage  USB  LEDs  Power  On  On  Output  (Worst  Case)  Duty  Cycle  Load  Resulting  Resulting  Resulting  Resistance  Current  Voltage  Power  6.2 V  X    5 W  .806  5 Ω  0.974 A  4.87 V  4.74 W  6.2 V    X  15 W  .806  1.6 Ω  2.84 A  4.75 V  13.49 W  6.2 V  X  X  20 W  .806  1.25 Ω  3.75 A  4.69 V  17.59 W  7.4 V  X    5 W  .75  5 Ω  1.07 A  5.39 V  5.76 W  7.4 V    X  15 W  .75  1.6 Ω  3.14 A  5.25 V  16.485 W  7.4 V  X  X  20 W  .75  1.25 Ω  4.15 A  5.18 V  21.497 W  8.4 V  X    5 W  .61  5 Ω  1.07 A  5.35 V  5.72 W  8.4 V    X  15 W  .61  1.6 Ω  3.12 A  5.22 V  16.29 W  8.4 V  X  X  20 W  .61  1.25 Ω  4.12 A  5.15 V  21.218 W    3.2 Solar Panel  The solar panel chosen for this project is the Sun Power (​ JGN­20W­SPF)​  module. In order to  simulate our solar panel, we have chosen to use System Advisor Model (SAM), a renewable energy  modeling software created by the National Renewable Energy Laboratory (NREL). In order to model the  power loss due to no maximum power point tracking (MPPT), we introduced a 20% efficiency loss on the  simulated converter [2]. As stated previously, this solar panel will sit on top of the stroller canopy at a  zero degree tilt angle. This ensures that regardless of the direction of travel, the panel receives the same  angle of incidence in terms of light.  The solar panel data was inputted directly from the data sheet and is shown in Figure 10.  15      Figure 10. ​ Solar Panel Characteristics for the Sun Power (​ JGN­20W­SPF)​  Module  The main focus of simulating the solar panel is to determine how long it will take the battery to  charge up completely. In order to determine the charge time we extracted the hourly production data from  SAM at various locations. Data for June 20th, the summer solstice in Champaign, and June 21st is shown  in Table 2 below.  Table 2. ​ Predicted Power Generation by Location and Date      Power Generated by System (W)  June 20th, 2016  June 21st, 2016    Location  10A M  11AM  12PM  10AM  11AM  12PM  Total (Wh)  Champaign, IL  12.0  5.02  12.6  10.9  9.79  7.48  57.8  San Diego, CA  14.5  15.2  15.1  13.8  15.1  15.0  88.7  Denver, CO  14.1  13.4  13.4  12.2  14.5  8.04  75.6  Tampa, FL  12.1  13.6  14.0  12.7  14.1  14.4  80.9  16  Referring to Table 2, we can see that in all four locations tested, the solar panel would be able to  charge the battery completely in roughly 4­6 hours given that the maximum capacity of the battery is  59.2Wh. It is important to note that this is assuming that all of the power is delivered to the battery and no  loads are running during this charging time.  4. Calculations  4.1 DC­DC Buck Converter  Our buck converter must accomplish the following list of specifications:  ● ● ● Step down the voltage from the 7.4V nominal LiPo battery to 5V ± 0.25V  Supply enough current for the LEDs (2.2 A) and phone­charging loads (1 A)  Have less than 30% output current ripple  This buck converter must appropriately serve our loads:  ● ● LED Light Strip & LED Headlight: (5V)(2A)+(5V)(0.2A) = 11W  USB Port (Phone Charger): (5V)(1A) = 5W  Thus, for the case when both loads are to be powered by the battery, there is a total power output  of 16W. In this case, an output current of 3.2 A is required to maintain an output voltage at 5V. The  following relationship between the input and output voltage of a buck converter in regards to the duty  cycle (​ D​ ) to find the time during a period when our switch is on is described in Equation (2):  D= V out V in 5V = 7.4V x Ƞ ≈ 0.75 (2)  This is assuming we have an efficiency of 90%, which is not far from expected for buck converters using  real components. Using this duty cycle, a switching frequency can arbitrarily be chosen, 100 kHz, for  sizing purposes. The minimum value of the inductor is determined by performing a volt­second balance  and using a ripple chosen ripple of 30% of the total output current, which is about to 1 A. The minimum  inductor value is found using Equations (3)­(4):  di V L = V in − V out = L dtL = L Lmin = (V in−V out)(D) f sw∙ΔiL,pk−pk ΔiL,pk−pk DT    (3)  −5V )(0.75) = (7.4V (100kHz)(1.0A) = 15μH (4)  Using the voltage ripple from our inductor calculations, the minimum output capacitance can be  calculated by knowing the output voltage ripple:     V c,out = V out dV c,out dt ic,out = C out (5)        (6)  17  Using these Equations (5)­(6), a conservation of charge calculation is performed between the inductor and  capacitor currents to receive the minimum output capacitance value:  Δi C out,min = 8∙ΔVL,pk−pk ∙f sw = out (1.0A) (8)(0.5V )(100kHz) = 3.75μF (7)  These calculated values for the buck converter are for the requirements that we specified, but for our  application, they will need to be increased in value for varying voltage conditions. Table 3 summarizes  the design parameters for the Buck Converter when scaled to larger, realistic values. These components in  Table 3 were used to build a circuit schematic using the program LTSpice.  Table 3.​  Designed Buck Converter Values  Device ­ Name  Designed Value  Input Capacitor ­ C1  33 μF  Output Capacitor ­ C2  120 μF  Inductor ­ L1  100 μH    5. Requirements and Verification  The complete Solar Stroller should meet the following requirements as summarized by module  below. In order to determine if the requirements have been met, the verification checklist will be  analyzed.  Table 4. ​ Requirements and Verification Table  Requirement  Verification  Points  Solar Panel  1) Provide less than 5V output under  nighttime conditions (PMOS  switching threshold programmed to  MCU)  2) Provide 5­32V output to OVLO &  voltage regulator under direct sunlight  (minimum & maximum requirements  for OVLO & regulator)  3) Spatially fit on the canopy of the  stroller (13.5’’ x 18.5’’)  1) Connect solar panel to a DMM.  Measure voltage at night.  Confirm  voltage is less than 5V  2) Connect leads of solar panel to a  DMM.  Measure voltage under direct  sunlight.  Confirm voltage is within  5­32V  3) Measure dimensions of solar panel  using a measuring tape.  Confirm  dimensions are 13.5’’ x 18.5’’.  Also  confirm there is a 1 inch buffer area  on the stroller canopy around the  outside of the panel  5  Arduino Pro Mini  1) Power Arduino Pro Mini with 5V  5  18  1) Digital 0 corresponds to  ≤  0.5V  2) Digital 1 corresponds to  ≥ 3.75V   3) PWM Generation via Duty Cycle  declaration  4) Control PMOS switches via HIGH  (5V  ±  .2V) and LOW (0V  ±  .2V)  signals to gate  DC power supply.  Set digital pin  output to LOW and measure output  voltage with multimeter.  Confirm  voltage is less than 0.5  2) Power Arduino Pro Mini with 5V  DC power supply.  Set digital pin  output to HIGH and measure output  voltage with multimeter.  Confirm  voltage is greater than 3.75  3) Upload sample test code from  Arduino website.  Set duty ratio to  0.5 and probe the output of the  digital pin on the oscilloscope.  Confirm duty cycle is being  generated at 50%  4) Connect 100 ohm resistor to PMOS  source, connect 100 ohm resistor to  PMOS drain, connect DC power  supply to resistor on the source side.  Drive the DC power supply at 5V.  Send HIGH signal to gate, ensure no  current is delivered to the drain  resistor via a DMM.  Send LOW  signal to gate, ensure current is  delivered to the load @ 4.75 to  5.25V.  OVLO  1) Limit voltage/current to battery based  on each cell’s present charge  2) Ensure combined cells do not exceed  8.4V  3) Control the flow of charging current  to the “1C” rule  4) Provide MPPT to maintain optimal  module performance  1) Test fully­charged battery. Ensure  OVLO limits voltage/current to  prevent over­charge with multimeter  2) At full charge ensure each cell is at  no more than ~4.2V  3) Measure when OVLO cuts off the  PV input. Confirm the cell voltage is  less than 4.2V  4) Measure charging current to battery  with a multimeter. Verify current  does not exceed “1C” charge rule  (cannot be charged with more than 1  times the capacity)  5  UVLO  1) Ensure undervoltage occurs and  lockout happens below 6.1V  2) Ensure lockout condition is lifted  when voltage level reaches above  6.2V  1) Attach voltage supply (powered off)  to the “V_bat” pin of the buck  converter. Attach a 1 Ohm load to  the “V_out” pin of the buck  converter and set­up a volt meter to  measure the voltage drop across the  5  19  load  2) Set the voltage supply to 6.4V and  power on the device to allow 6.4V  across the input of the converter.  Verify that there is voltage (4­6V)  across the load  3) Lower the voltage supply in a 0.1V  increment and verify that there is still  voltage across the load  4) Repeat until 6.0V is applied to the  input or until there is no voltage (0V  +/­ 1mV) across the load  5) Increase the Voltage in 0.1V  increments until 6.4V is supplied or  until voltage is again observed across  the load  7.4 V LiPo Battery  1) Provide 7.4V ± 1V at full charge  2) Provide appropriate current to load  without breaking the “20C” discharge  rule.    1) At full charge, measure battery  voltage with multimeter. Confirm it  is ~8.4V  2) Test battery under max load. Use  multimeter to confirm that battery  does not break the “20C” discharge  rule (cannot draw more than 20 times  the capacity)  5  7.4 V DC to 5.0 V DC Buck Converter  1) Modify voltage from battery to meet  the load requirements of 5V ± .25V    2) Adjust duty ratio to maintain  sufficient power to loads  3) Provide multiple outputs to run the  various loads (5V 1A ­ iPhone, 5V  1.6W ­ LED Lamp, 5V 120mA/2.5” ­  LED Strips).  1) Measure output voltage with  multimeter under 5Ω, 1.6Ω, and  1.25Ω to ensure specification is met  2) Vary the input voltage with a DC  power supply to confirm the duty  ratio auto­adjusts to maintain a  steady output  3) Measure voltage outputs with various  equivalent resistive loads attached  using a multimeter. Confirm loads  are receiving appropriate power  4) Probe output with oscilloscope.  Confirm ripple is within specification  5  Charge Notification  1) LED verification at lower voltage  bound  2) Visual representation in LEDs for  range of battery voltage (5.8­8.4V)  3) Cannot have two LEDs light at the  same time with one voltage level  1) Set­up a voltage supply to provide  voltage to the “V_BATTERY” pin of  the charge notification circuit. Start  with a voltage of 5.8V and increment  the voltage in steps of 0.1V and  verify that LED1 lights up at 6.0V  +/­ 0.1V  5  20  through test range  2) Repeatedly increment the voltage  supply until 8.5V verifying that the  LEDs will light up one at a time in  succession up to LED10  3) Lower the voltage supply to 10mV  increment and decrease the voltage  through the range of 8.5V down to  5.9V while verifying that no 2 LEDs  are lit at the same time  PMOS  1) Block all power flow if |Vgs| < 0.7V  2) Transmit 3.2 ± .2A when |Vgs| > 1.5V   3) Stay below 60 degree C while  transmitting less than 3.4A      1) Attach a 1.6 ohm power resistor  (load) to the drain of the PMOS.  Attach a 5V DC power supply to the  source of the PMOS.  Drive the gate  voltage to 4.3V with another DC  power supply and measure current  through the resistor with a DMM.  Confirm there is 0A flowing through  the resistor.  2) Using the same setup as in step 1,  drive the gate voltage to less than  3.5V.  Confirm there is 3.0 ­ 3.4A  flowing through the resistor using a  DMM.  3) Using the same setup as in step 2,  measure the PMOS temperature  using a digital temperature gun  5  Light Switch  1) Deliver power to LED lighting  features  2) Open/close contact in response to  physical push from user  1) Inspect switch alone. Press to  confirm metal contact closes. Press  again to confirm metal contact  returns to “open” position  2) Connect 50­ohm resistor in series  with switch.  Using a multimeter  measure resistance with switch open  and closed.  While closed multimeter  should read value of resistor  1.25  LED Light Strip  1) 5V ≤ Vin < 6V   2) Max 5V @ 120mA/2.5” ± 10mA strip  segment  1) Drive LEDs with DC power supply.  Verify brightness peaks at 5V±  0.25V  2) While driving with DC power  supply, measure current with  multimeter.  Confirm it is  120mA/2.5” ± 10mA  2.5    21  LED Headlight  1) Prated ≤ 1.6W  2) 4.5V < Vin < 5.5V  1) Drive LED with DC power supply.  Verify brightness peaks at 5V±  0.25V  2) Measure voltage and current with  multimeter to confirm 1.6W± 0.25W  power consumption  2.5  USB Port 2.0, Type A  1) Vin = 5V ± 0.25V  2) Iin = 1A ± 0.1A  1) Attach a 5­ohm resistor to output of  USB port (iPhone equivalent  resistance @ 5V, 1A)  2) Measure current and voltage via  multimeter to confirm specifications  are met  1.25  Temperature  1) Battery must operate safely between  32­100 degrees F (safe temperature  for prolonged exposure for small  children) [6]  1) Confirm with local authority what  the “safe” temperature range is for  children outdoors  2.5     6. Tolerance Analysis  In meeting our requirement of powering our LEDs for at least 2 hours and completely charging an  iPhone, we need to have a battery that has the capacity to provide that. At max load, we have a total  lighting consumption of 11W (2.2A @ 5V) and a requirement to charge a phone battery (approximately  2915mAh for a standard iPhone 6 battery). This would mean that our battery has to be able to supply:  P ower [W ]  × T ime [hr]  +  Current Capacity (mAh)  × V oltage [V ]  =  Energy [W h]    (11W )(2 hours) + (2915mAh)(5V ) = 36.5W h   Using this, batteries come in different capacities and multiple arrangements. To get a higher power rating,  single lipo batteries are often connected in series in order to allow for larger electronics to be powered. In  our case, the amount of energy needed by our system warrants the use of larger battery pack meaning that  a two­series LiPo orientation (7.4V) will be able to supply our load requirement. To ensure that other  inefficiencies in the discharging part of our project are accounted for, we want to be able to oversize our  battery. In this case, any battery with a capacity over 5000mAh should be sufficient. Over­sizing the  battery then allowed us to choose a 7.4V 8000mAh:  (7.4V )(8000mAh) = 59.2W h   The energy from this battery should be more than enough to meet the power requirements for our loads.  One of the most essential components of The Solar Stroller that affects the performance of this  project is the power output of the solar panel. The solar panel power output controls the ability to charge  22  the battery and thus, provide a source of power to the USB port and various LED lights when the sun is  not available.   In order to ensure the user has the discussed 36.5Wh of power available every day the user must  extract a certain percentage of the total available power each day.  Referring to the SAM hourly data for  June 20th the total available production for our system in Champaign, IL is 70.88Wh.  Assuming a 90%  efficiency on the Buck converter this leaves us with 63.79Wh delivered to the load throughout the day.  With this in mind, if the user wants to extract 36.5Wh during the day in order to use the stroller at night  the user would need to extract at least:  100  × (Demand [W h]  ÷  (0.9  × Available [W h]))  =  P ercentage of Available Energy Needed [%]    100 × (36.575W h  ÷ 63.79W h)  =  57.34% of the available energy   If the stroller is used every night, this could pose a problem for days later in the year, or if the stroller is  rarely exposed to the sun. However, the ability to externally charge the onboard battery would alleviate  this concern.  Another key component of this project is the charge controller. It will be required to prevent  over­charging, keep the battery at least 20% charged, and ensure each cell of the battery is balanced  appropriately. Given that the battery being used is rated at 7.4V and 8000mAh, each cell will have a  voltage of 4.2V when fully charged and will contain 4000mAh. With this in mind, each cell should never  drop below 3.2V to prevent internal damage to the battery.  In contrast, the charge controller must also  ensure that the cumulative battery voltage does not exceed 8.4V. If it does, this will result in overcharging  which causes internal damage to the battery. In addition, the charge controller must be able to follow the  “1C” rule to ensure safe charging. This means that the battery will be charged with 1 times the capacity  (8000mAh) until each cell reaches 4.2V ± 0.5%. Once each cell is fully charged the controller will work  to keep a constant voltage of 4.2V on the battery until the charge current drops below 0.2C. The last  feature of this charge controller is recharging the battery safely if the cell voltage should drop below  ~2.8V. If this occurs, the controller must provide a 0.1C charge current until the cell is charged back to its  safe zone of ~2.8V, it will then resume charging at 1C.  There are different methods of implementing an under­voltage lockout circuit for battery  protection. The benefit of using a circuit like this is to ensure that our LiPo battery does not become  over­discharged where that can cause damage to the battery and possibly cause a fire if thermal runaway  occurs. To combat this, the Linear Technology Corp. offers a solution [3] to isolate the battery from the  circuit through by reading battery voltage, and switching off the load when it  drops past a certain  threshold. The main accomplishment of this circuit it to disconnect the battery without having it  “floating” as some would say. This should not be done in practice. Instead, when the UVLO circuit  detects a low voltage, it causes a disconnect from the load and shunts the output voltage of the batteries  through a large resistance causing very little current (μA) draw from the battery. It is important to note  that even a small discharge of the battery over time could lead to damage for the battery. After performing  a power consumption analysis on the UVLO, it can be determined that while the battery is in lockout:  23    Figure 11. ​ Battery Output Current vs. Time for Lockout Condition  The simulation in LTSpice shows that around 3.783μA are drawn from the battery during a low voltage  lockout. Noting that our battery will still have to power a low­power MCU, we can estimate that our  current draw in a lockout situation would be:  3.783μA + 115μ (from Arduino) = 118.683μA  (10)  If we have an expected charge useage capacity of 70% for our 8000mAh battery, then we would have  depleted it to 30% of its capacity ­ 2400mAh. If this were the case, then leaving the stroller alone in the  dark would take a considerable amount of time to fully deplete the battery:  2400mAh / 118.683μA = 20204.9 hours or 2.3 years        (11)  Discharging at this slow rate means that the user will have a large amount of time (months) that can be  taken in between uses without running the risk of completely depleting the battery.  The UVLO also requires a tolerance of in its requirement. In order to have a very low power  consumption when allowing the battery to power the load, the gate resistance proved to be the biggest  factor in dissipating power. Most MOSFETs have a trade­off between gate charge and on­resistance so  being able to choose a low­power MOSFET comes with a price of having a charge delay associated with  switching. We need to determine what delay the UVLO has and whether this is tolerable for our battery.  We know that the lockout voltage occurs at the crossings of the voltage references to the  comparator (refer to Figure 7). Once a low voltage is detected, the time it takes for the circuit to  effectively lockout the battery can be measured:  24    Figure 12. ​ Undervoltage detection and effective lockout timing  This shows us that there is about a 100ms delay in recognizing a low voltage on the battery and being able  to completely cut­off the load. Now, an analysis of the battery will need to be done to ensure this is  tolerable.  For the 7.4V / 8000mAh battery, there is a 25C discharge rate. This means that the battery should  not exceed (25)(8A), or 200A discharge current. Since our maximum load is expected to be 4A for the  scenario when all loads are on, this would mean that this battery is discharging at a rate of 0.5C. Since it  will only be discharging this current for roughly 100ms until a cut­off is effectively performed, then it  will only be allowed to discharge at max:  (100ms) (4000mA) = 0.011mAh  (12)  This roughly 0.00013% of the battery 8000mAh capacity. This shows that this small delay in  UVLO  performance is tolerable to have the battery lockout without the delay causing the battery to deplete  anywhere below a safe capacity level.         25  7. Cost and Schedule  7.1 Cost Analysis  7.1.1 Labor  Total cost of labor is determined by the hourly rate multiplied by the number of hours the project  will take to complete, and multiplied by a cost factor, 2.5, to emulate the cost to the engineering company.  The total cost of labor is summarized in Table 5 below.  Table 5.​  Labor Costs  Name  Hours Invested  Hourly Rate  Cost Factor  Cost  Jeffrey Calhoun  220  $33.00  2.5  $18,150.00  Jamie Padilla  220  $33.00  2.5  $18,150.00  Mike Replogle  220  $33.00  2.5  $18,150.00  Total        $54,450.00    7.1.2 Parts  For the creation of the Solar Stroller, the parts listed in Table 6 should be used. Table 6 also  summarizes the estimated total cost for the parts.  Table 6.​  Parts Costs  Vendor/Item  Part Number  Quantity  Unit Cost  Total Cost  Ebay: Sunpower 20W Semi­Flexible Panel  JGN­20W­SPF  1  $47.99  $47.99  Amazon: Vant Battery 7.4V 8000mAh 2S Cell  40C­80C LiPo Battery Pack  VAN2S4690  1  $49.99  $49.99  Amazon: ​ 360deal Waterproof Superbright  100cm White SMD Led Strip Light Lamp  with USB Cable Port 5v  B00PJWDM5Y  1  $9.72  $9.72  Amazon: ​ DC 3V­5V 12­LED Super Bright  White Piranha LED Night Light Lamp Board  a14121800ux079 9  1  $6.41  $6.41  Digi­Key: CNC Tech. USB 2.0 Receptacle    175­1015­ND  1  $0.89  $0.89  Craigslist: Stroller    1  $10.00  $10.00  26  Arduino: Arduino Pro Mini    1  $3.59  $3.59  Digikey: DC­DC Regulator  LMZ23608TZ/N OPB  1  $4.75  $4.75  Digikey: CW Industries GPB Push Button  Switch  SW644­ND  1  $3.50  $3.50  Digikey: LT1495 IC Op­Amp  LT1495CN8#PB F­ND  1  $5.15  $5.15  Digikey: Voltage Reference Shunt  LT1634CCZ­1.25 #PBF­ND  1  $4.22  $4.22  Amazon: LiPo Battery Safety Bag  B00T01LLP8  1  $8.75  $8.75  Digikey: Linear Technology Battery Charger  LT3652  3  $7.16  $21.48  Mouser: P­Channel MOSFET  SI7137DP​ T1​ GE3  1  $2.29  $2.29  Mouser: N­Channel MOSFET  IRFZ44NPbF  1  $1.57  $1.57  Mouser: P­Channel MOSFET  SI2333DDS­T1­ 3  $0.42  $1.26  GE3  Digikey: Diode MBR735  MBR735­E3/45G I­ND  1  $0.73  $0.73  Texas Instruments: TPS28225 Gate Driver  TPS28225  1  $1.87  $1.87  Digikey: 200MΩ Resistor  RNX200MCCT­ ND  1  $3.27  $3.27  UIUC ECE Machine Shop: PCB    1  $0  $0  Coilcraft: 100mH Inductor  PCV­0­104­05L  1  $0  $0  UIUC ECE Shop: 22 μF Capacitor    3  $0  $0  UIUC ECE Shop: 560 kΩ Resistor    3  $0  $0  UIUC ECE Shop: 470 kΩ Resistor    3  $0  $0  UIUC ECE Shop: 10 μF Capacitor    6  $0  $0  UIUC ECE Shop: 33 μF Capacitor    1  $0  $0  UIUC ECE Shop: 120 μF Capacitor    1  $0  $0  27  UIUC ECE Shop: 1.2 Ω Resistor    1  $0  $0  UIUC ECE Shop: 1 MΩ Resistor    1  $0  $0  UIUC ECE Shop: 10 MΩ Resistor    1  $0  $0  UIUC ECE Shop: 3.6 MΩ Resistor    1  $0  $0  UIUC ECE Shop: 2 MΩ Resistor    1  $0  $0  UIUC ECE Shop: 150 kΩ Resistor    1  $0  $0  UIUC ECE Shop: LEDs    12  $0  $0  UIUC ECE Shop: 10 kΩ Resistor    5  $0  $0  UIUC ECE Shop: 13 kΩ Resistor    1  $0  $0  UIUC ECE Shop: 12 kΩ Resistor    1  $0  $0  UIUC ECE Shop: 120 kΩ Resistor    1  $0  $0  UIUC ECE Shop: 1 μF Capacitor    1  $0  $0  UIUC ECE Shop: 330 μF Capacitor    2  $0  $0  UIUC ECE Shop: 5.62 kΩ Resistor    1  $0  $0  UIUC ECE Shop: 1.1 kΩ Resistor    1  $0  $0  UIUC ECE Shop: 0.47 μF Capacitor    1  $0  $0  UIUC ECE Shop: 4.7 nF Capacitor    1  $0  $0  UIUC ECE Shop: 1N4148 Diode    4  $0  $0  UIUC ECE Shop:  4.7 μF Capacitor    3  $0  $0  UIUC ECE Shop: 1N4732A Zener Diode    3  $0  $0  UIUC ECE Shop: 100 kΩ Resistor    4  $0  $0  UIUC ECE Shop: 270 kΩ Resistor    1  $0  $0  UIUC ECE Shop: 649 kΩ Resistor    1  $0  $0  UIUC ECE Shop: 28.7 kΩ Resistor    3  $0  $0  UIUC ECE Shop: 10V Zener Diode    1  $0  $0  UIUC ECE Shop:  390 μF Capacitor    1  $0  $0  28  UIUC ECE Shop: 0.05 Ω Resistor    3  $0  $0  Coilcraft: 10μH Inductor  0603AF­103XJE U  1  $0  $0  UIUC ECE Shop: 1.4 MΩ Resistor    1  $0  $0  UIUC ECE Shop: MBR2340    1  $0  $0  Total        $187.43    7.1.3 Total Project Cost  The total project cost is determined based on the sum of costs for labor and parts, which is  summarized in Table 7 below.  Table 7. ​ Estimated Total Project Cost  Section  Total  Labor  $54,450.00  Parts  $187.43  Grand Total  $54,637.43    7.2 Schedule  Each member of the group is responsible for a specific task each week for the design, creation,  and testing of the Solar Stroller, as well as signing up for presentation dates and submitting materials. In  Table 8 below, ‘ALL’ corresponds to the team’s cumulative contribution. The individual responsibilities  are split evenly amongst group members and are designated by their initials as following: JC for Jeffrey  Calhoun, JP for Jamie Padilla, and MR for Mike Replogle.  Table 8.​  Schedule and Division of Responsibilities  Week  7­Feb  Task  Prepare and Finalize Project Proposal:  ● Power Consumption Analysis  ● Solar Panels  ● Battery, Analog Controls  14­Feb  Prepare Mock Design Review:  Responsibility  ALL  JP  MR  JC  ALL  29  ● ● ● ● Begin Solar Panel Specifications  Begin Buck Converter Specifications  Begin Charge Controller  Safety and Ethical Analysis  MR  JC  JP  JP  21­Feb  Sign Up Team for Design Review  Prepare Design Review:  ● Buck Converter Specifications  ● Charge Controller  ● Solar Panel Specifications  JP  ALL  JC  JP  MR  28­Feb  Analyze Project Proposal Feedback  Finalize Design Review:  ● Confirm Part Specifications  ● Modify Tolerance Analysis for Solar Panel  ● Confirm Requirements & Verification  Submit Design Review  6­Mar  JP  ALL  JC + MR  MR  JP  JP  Order Parts:  Begin Prototype Building:  ● Solar Panel and PMOS  ● Buck Converter  ● OVLO & Loads  ALL    MR  JC  JP  13­Mar  Continue Prototype Building:  ● PCB Layout  ● Buck Converter  ● MCU Programming    JP  JC  MR  20­Mar  Construct Prototype:  ● Order PCB  ● MCU Programming & Connections    JP  MR + JC  27­Mar  Submit Requirements & Verification (2)  Run Initial System Testing:  ● Control Block  ● Power Delivery Block  ● Charging & Load Block  JC    MR  JC  JP  3­Apr  MR    MR  JC  JP  Submit Requirements & Verification (Final)  Testing and Debugging System:  ● Control Block  ● Power Delivery Block  ● Charging & Load Block  10­Apr  Optimization:  ● PV Module & Tolerance Analysis  Prepare and Finalize Mock Demo:    ALL    30  ● ● ● Control Block  Power Delivery Block  Charging & Load Block  17­Apr  Sign Up for Project Demonstration  Sign Up for Mock Presentation  Sign Up for Final Presentation  Prepare Project Demonstration:  ● Control Block  ● Power Delivery Block  ● Charging & Load Block  24­Apr  Finalize Project Demonstration  Prepare Project Presentation  Prepare Final Paper  1­May  Finalize Project Presentation  Finalize and Submit Final Paper  Submit Laboratory Notebooks  Laboratory Checkout  Awards and Pizza Party  MR  JC  JP  JP  MR  JC  ALL  MR  JC  JP  ALL  JC  JP + MR  JC  JP  ALL  MR  ALL    8. Ethical Analysis  Our team vows to uphold the IEEE Code of Ethics [5] in the design, creation, and implementation  of the Solar Stroller. The Solar Stroller provides external lighting and USB device charging for small  electronics to increase the safety, health, and welfare of our users and the public. This ideology follows  the first code of the IEEE Code of Ethics:  “To accept responsibility in making decisions consistent with the safety, health, and welfare of the public,  and to disclose promptly factors that might endanger the public or environment.”  The Solar Stroller has been designed with the user in mind. The ideas behind the stroller began  with a set amount of requirements and then built and prototyped to meet those needs. Such requirements  include the amount of time in sunlight needed to charge the battery to full charge, and the amount of time  expected for available use at full load with a certain percentage of battery. This ideology follows the  second, third, and fourth code of the IEEE Code of Ethics:  “​ To avoid real or perceived conflicts of interest whenever possible, and to disclose them to affected  parties when they do exist; To be honest and realistic in stating claims or estimates based on available  data; To reject bribery in all its forms.“  Our team is aware and has addressed all safety concerns regarding the Solar Stroller and its  technological components. We vow that our creation will be constructed with care for the safety of the  user and our technical competence will meet the standards. This ideology follows the fifth and sixth code  of the IEEE Code of Ethics:  31  “To improve the understanding of technology; its appropriate application, and potential consequences;  To maintain and improve our technical competence and to undertake technological tasks for other only if  qualified by training or experience, or after full disclosure of pertinent limitations.”  Before finalizing our ideas and prototyping our design, the Solar Stroller has gone through many  engineers, both professional and aspiring, for criticism in the hopes of improvement. All criticism has  been analyzed and in return either resolved by changes or justified through proof of studies. The Solar  Stroller is an item for anyone to use. This ideology follows the seventh and eighth code of the IEEE Code  of Ethics:  “​ To seek, accept, and offer honest criticism of technical work, to acknowledge and correct errors, and to  credit properly the contributions of others; To treat fairly all persons and to not engage in acts of  discrimination based on race, religion, gender, disability, age, national origin, sexual orientation, gender  identity, or gender expression.”  The Solar Stroller will be designed to safely transport the user’s child and personal items. The  appropriate safety precautions will be taken in order to ensure that neither the user nor the child becomes  injured, and the user’s property is not damaged. This ideology follows the ninth code of the IEEE Code of  Ethics:  “To avoid injuring others, their property, reputation, or employment by false or malicious action.”  Our team vows to function as a group, and provide support and resources for teammates in need  of technical help in completing their tasks. The Solar Stroller design team will hold each other  accountable with decisions in reference to the IEEE Code of Ethics. This ideology follows the tenth code  of the IEEE Code of Ethics:  “To assist colleagues and co­workers in their professional development and to support them in following  this code of ethics.”  9. Safety Statement  9.1 Project Safety  In assembling our Solar Stroller design, there is various circuitry that our team will take special  precautions while handling. The most critical safety issue is correctly charging the LiPo battery on the  stroller. Undercharging and overcharging the LiPo battery can result in a fire or explosion, which can be  dangerous to our team and others, as well as damaging to our project and other design lab assets. It is  essential for our overcharge protection and charge controller to work correctly for the successful and safe  charging of our LiPo battery. The LiPo batteries will also not be exposed to flammable products or liquids  during the assembly, nor will they be operated in conditions above 70°C (160 °F) as directed by the  battery manufacturer. In order to provide safety to our loads, specifically our personal electronic devices  for testing purposes, our Buck Converter must be designed to accurately step down from the 7.4V LiPo  battery to a safe 5V for the USB port and LED lighting.    32  9.2 User Safety  To ensure the safety of the user and their child, the circuitry components of the Solar Stroller  should never be tampered with. The Solar Stroller contains LiPo batteries that can result in fire,  explosions, and toxic smoke inhalation when mishandled. Due to the LiPo batteries sensitivity to  temperature, do not operate in conditions above 70°C (160 °F). It is recommended that the user does not  store flammable products or liquids near the charging battery.  10. References  [1] Battery Charger’s Unique Input Regulation Loop Simplifies Solar Panel Maxiumum Power Point  Tracking [Online], Available:  http://cds.linear.com/docs/en/lt­journal/LTJournal­V20N4­02­df­LT3652­Jay_Celani.pdf  [2] ​ Masters, Gilbert M. “Photovoltaic Materials and Electrical Characteristics, Photovoltaic Systems” in  Renewable and Efficient Electric Power Systems, 2nd ed​ . Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2004, ch. 6  & 7.   [3] 4.5uA Li­Ion Battery Protection Circuit [Online], Available:  http://cds.linear.com/docs/en/lt­journal/LT1389_0699_Mag.pdf  [4] Test a Relay [Online], Available: ​ http://www.wikihow.com/Test­a­Relay  [5] IEEE Code of Ethics [Online], Available: ​ http://www.ieee.org/about/corporate/governance/p7­8.html  [6] Child Temperature Safety [Online], Available:  https://www.ok.gov/health2/documents/weatherwatchforchildren2.pdf  [7] LMZ23608 [Online], Available: ​ http://www.ti.com/product/lmz23608#diagrams  33