Солнечная батарея своими руками для зарядки. Простейшее зарядное устройство на солнечных батареях

Схема контроллера заряда аккумулятора от солнечной батареи строится на базе чипа, который является ключевым элементом всего устройства в целом. Чип – основная часть контроллера, а сам контроллер – это ключевой элемент гелиосистемы. Данное устройство отслеживает работу всего устройства в целом, а также руководит зарядкой аккумулятора от солнечных батарей.

При максимальном заряде аккумулятора, контроллер будет регулировать подачу тока на него, уменьшая ее до необходимой величины компенсации саморазряда устройства. Если же аккумулятор полностью разряжается, то контроллер будет отключать любую входящую нагрузку на устройство.

Необходимость этого устройства можно свести к следующим пунктам:

1. Зарядка аккумулятора многостадийная;
2. Регулировка включения/отключения аккумулятора при заряде/разряде устройства;
3. Подключение аккумулятора при максимальном заряде;
4. Подключение зарядки от фотоэлементов в автоматическом режиме.

Контроллер заряда аккумулятора для солнечных устройств важен тем, что выполнение всех его функций в исправном режиме сильно увеличивает срок службы встроенного аккумулятора.

Как работает контроллер зарядки аккумулятора

В отсутствие солнечных лучей на фотоэлементах конструкции он находится в спящем режиме. После появления лучей на элементах контроллер все еще находится в спящем режиме. Он включается лишь в том случае, если накопленная энергия от солнца достигает 10 В напряжения в электрическом эквиваленте.

Как только напряжение достигнет такого показателя, устройство включится и через диод Шоттки начнет подавать ток к аккумулятору. Процесс зарядки аккумулятора в таком режиме будет продолжаться до тех пор, пока напряжение, получаемое контроллером, не достигнет 14 В. Если это произойдет, то в схеме контроллера для солнечной батареи 35 ватт или любого другого будут происходить некоторые изменения. Усилитель откроет доступ к транзистору MOSFET, а два других, более слабых, будут закрыты.

Таким образом, заряд аккумулятора прекратится. Как только напряжение упадет, схема вернется в начальное положение и зарядка продолжится. Время, отведенное на выполнение этой операции контроллеру около 3 секунд.

Типы

Данный тип устройств считается наиболее простым и дешевым. Его единственная и главная задача – это отключение подачи заряда на аккумулятор при достижении максимального напряжения для предотвращения перегрева.

Однако данный тип имеет определенный недостаток, который заключается в слишком раннем отключении. После достижения максимального тока необходимо еще пару часов поддерживать процесс заряда, а этот контроллер сразу его отключит.

В результате зарядка аккумулятора будет в районе 70% от максимальной. Это негативно отражается на аккумуляторе.

PWM

Данный тип является усовершенствованным On/Off. Модернизация заключается в том, что в него встроена система широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Эта функция позволила контроллеру при достижении максимального напряжения не отключать подачу тока, а уменьшать его силу.

Из-за этого появилась возможность практически стопроцентной зарядки устройства.

Данный типаж считается наиболее продвинутым в настоящее время. Суть его работы строится на том, что он способен определить точное значение максимального напряжения для данного аккумулятора. Он непрерывно следит за током и напряжением в системе. Из-за постоянного получения этих параметров процессор способен поддерживать наиболее оптимальные значения тока и напряжения, что позволяет создать максимальную мощность.

Если сравнивать контроллер МРРТ и PWN, то эффективность первого выше примерно на 20-35%.

Параметры выбора

Критериев выбора всего два:

1. Первый и очень важный момент – это входящее напряжение. Максимум данного показателя должен быть выше примерно на 20% от напряжения холостого хода солнечной батареи.
2. Вторым критерием является номинальный ток. Если выбирается типаж PWN, то его номинальный ток должен быть выше, чем ток короткого замыкания у батареи примерно на 10%. Если выбирается МРРТ, то его основная характеристика – это мощность. Этот параметр должен быть больше, чем напряжение всей системы, умноженной на номинальный ток системы. Для расчетов берется напряжение при разряженных аккумуляторах.

Как сделать своими руками

Если нет возможности приобрести уже готовый продукт, то его можно создать своими руками. Но если разобраться в том, как работает контроллер заряда солнечной батареи довольно просто, то вот создать его будет уже сложнее. При создании стоит понимать, что такой прибор будет хуже аналога, произведенного на заводе.

Это простейшая схема контроллера солнечной батареи, которую создать будет проще всего. Приведенный пример пригоден для создания контроллера для зарядки свинцово-кислотного аккумулятора с напряжением в 12 В и подключением маломощной солнечной батареей.

Если заменить номинальные показатели на некоторых ключевых элементах, то можно применять эту схему и для более мощных систем с аккумуляторами. Суть работы такого самодельного контроллера будет заключаться в том, что при напряжении ниже, чем 11 В нагрузка будет выключена, а при 12,5 В будет подана на аккумулятор.

Стоит сказать о том, что в простой схеме используется полевой транзистор, вместо защитного диода. Однако если есть некоторые знания в электрических схемах, можно создать контроллер более продвинутый.

Данная схема считается продвинутой, так как ее создание намного сложнее. Но контроллер с таким устройством вполне способен на стабильную работу не только с подключением к солнечной батарее, а еще и к ветрогенератору.

Видео

Как правильно подключить контроллер, вы узнаете из нашего видео.

Все больше ценителей активного отдыха предпочитают проводить отпуск и уик-энды поближе к первозданной природе. Но современному человеку сложно отказаться от благ цивилизации – кто из нас не берет в путешествие мобильный телефон, ноутбук или камеру?

Но если в вашем багаже окажется зарядное устройство на солнечных батареях, проблема с питанием девайсов будет решена. Осталось только разобраться, как правильно выбрать прибор. Представленная нами статья окажет действенную помощь в прояснении всех вопросов.

Эти зарядные устройства способны преобразовывать солнечную энергию в постоянный электрический ток. Они могут работать с различными моделями навигаторов, плееров, ноутбуков, телефонов, камер и других портативных приборов.

Но время зарядки напрямую зависит от мощности самого устройства и вида разряженного девайса, поэтому, чтобы подобрать действительно практичный и универсальный прибор, стоит разобраться с его характеристиками.

Конструктивные особенности прибора

Само устройство состоит из кристаллической панели, контроллера уровня заряда/разряда и преобразователя солнечной энергии в электрическую.

Некоторые модели оснащены еще и буферным аккумулятором из нескольких литиевых элементов, который позволяет прибору не только преобразовывать, а и накапливать энергию, чтобы отдавать заряд даже в темное время суток.

Всего пару лет назад солнечные зарядные устройства были достаточно дорогими приборами, а сегодня – это массовый продукт с доступной ценой

Преимущества солнечных зарядок:

• Универсальны – адаптированы под различные устройства (на корпусе предусмотрены USB-разъемы, а большинство моделей дополнительно укомплектованы специальными переходниками под различные виды электротехники).
• Занимают мало места в дорожном багаже.
• Есть широкий выбор форм, цветов, размеров и мощности под различные нужды и эстетический вкус.

Ну а самый значимый недостаток для всех солнечных зарядок – долгое время, которое требуется им для накопления «силы». Кроме того, следует понимать, что если с питанием мобильного телефона или фотоаппарата справиться практически любая модель, то активный «поглотитель» энергии типа ноутбука уже потребует внушительной мощности солнечной батареи и емкостного аккумулятора.

Принцип работы устройства

Портативные зарядки на солнечных батареях – автономные системы, которые могут перерабатывать энергию как от лучей, так и от электросети, ламп дневного света или компьютера. Причем многим моделям необязательно наличие интенсивного солнца – они накапливают заряд даже в пасмурные дни, хотя КПД, разумеется, падает (от 20 до 70%).

Если купить устройство с возможностью подключения к электросети, можно значительно сэкономить время на накопление заряда при пасмурной погоде

Работает прибор так: кристаллы на панели поглощают солнечную энергию, преобразователь ее «перерабатывает» в электрический ток, который поступает к источнику питания. Когда к этому источнику с помощью шнура присоединяется мобильный телефон или другой прибор, накопленная энергия постепенно перетекает в разряженное устройство.

Виды солнечных зарядок

Что касается внешнего вида – здесь уже производители постарались не только разнообразить цветовую гамму и форму устройств, а и сделать девайс максимально удобным для применения в различных ситуациях. Рассмотрим самые популярные варианты.

Моноблок – компактное устройство из панели и накопителя, заключенных в твердом корпусе из металла или пластика. Такой прибор «спасет» разряженный телефон на пляже или пикнике и не займет много места в обычной сумке.

Моноблоки удобны для повседневной жизни – много места они не занимают и могут заряжаться не только от солнца, а и во время работы на ноутбуке или компьютере

Гибкая панель – тонкая складывающаяся или разворачиваемая панель с фотоэлементами. Она занимает мало места в багаже, да и весит намного меньше своего твердого конкурента, заключенного в корпус. Но, несмотря на приличную площадь «охвата», накапливают солнечный заряд почти в два раза медленней, чем моноблоки.

Кроме того, большинство панелей работает только от прямых лучей солнца, не накапливая энергию впрок – у них отсутствует встроенный аккумулятор. Впрочем, всегда можно доукомплектовать свою зарядку внешним накопителем требуемой мощности.

Так что гибкие панели – это хороший вариант для решения вопроса с подзарядкой маломощных приборов при «стационарном» отдыхе – на даче, рыбалке, с палаткой. А вот для пешего путешествия лучше присмотреть другой вариант.

Во время движения гибкую панель можно компактно сложить и поместить в багажник или прикрепить на крышу автомобиля, а на привале – просто расстелить под солнечными лучами

Встроенная зарядка – устройство состоит из , которые крепятся к внешней стороне сумок или туристических рюкзаков. Они позволяют подзаряжать приборы прямо во время пути или накапливать заряд во встроенном аккумуляторе.

А еще такой аксессуар можно использовать по прямому назначению – для переноса любых предметов или той же электроники, что очень удобно для тех, кто увлекается пешим туризмом или работает под открытым небом.

Хотя «энергорюкзаки» выглядят привлекательно и стильно, но с таким же успехом можно временно прикрепить на сумку и любой другой вид зарядки (многие модели даже оснащены специальными карабинами) и не волноваться за сохранность устройства во время дождя или чистки

Раскладушки – это могут быть как несколько гибких панелей, компактно сложенных «стопкой», так и вариация из двух моноблоков, заключенных в жесткий корпус в форме раскрывающейся книжки.

Главная цель такого устройства – минимизировать «захват» полезной площади в объеме вашего багажа и увеличить КПД за счет большего количества фотоэлементов. Приятный бонус – большинство моделей комплектуются креплениями на рюкзак или автомобильное стекло.

Размер «раскладушки» можно подобрать исходя из ваших потребностей: чтобы заряжать мобильный, достаточно устройства размером с сам телефон, а вот для ноутбуков и планшетов панель даже в сложенном состоянии будет не меньше листа А5

Но вне зависимости от дизайна, все солнечные зарядки работают по одинаковому принципу, поэтому рассмотрим важные технические нюансы, которые помогут при покупке прибора.

Как выбрать подходящий вариант?

Для начала стоит определиться с количеством и видами приборов, которые вы планируете заряжать от солнечной зарядки. От этих параметров зависит мощность устройства и тип выходного порта.

Если на устройстве предусмотрено несколько USB портов, можно одновременно подключать и заряжать различные приборы, главное, чтобы позволяла мощность батареи

Характеристики различных девайсов можно уточнить, заглянув в инструкцию по их эксплуатации, а в некоторых приборах рабочее напряжение указано и на ЗУ, которое входит в комплект, поэтому сориентироваться будет несложно. В крайнем случае, нужный переходник всегда можно докупить.

Основные параметры и приятные дополнения

От характеристики зарядного тока зависит время, которое понадобится устройству для подпитки различных девайсов. Этот показатель измеряется в амперах и указан на портах прибора.

Значения:

• 1 ампер – предназначен для мобильных телефонов, электронных сигарет, часов, плееров.
• 2 ампера – подходит для планшетов, смартфонов, цифровых фотоаппаратов и видео-камер.
• 2,5-3 ампера – справится с зарядкой нетбуков и ноутбуков.

Также важно знать и напряжение на выходе, ведь заряжаемые приборы могут по мощности превосходить возможности солнечной зарядки. Так, для большинства телефонов и простых планшетов потребуется выход в 5 вольт, для цифровых камер и игровых гаджетов – 9, а для ноутбуков и автомобильных холодильников – 12-24.

Но все же главная характеристика зарядного устройства – мощность солнечной панели. От этого показателя напрямую зависит время зарядки батареи. А здесь все упирается в характеристики светоулавливающих панелей.

К примеру, у элементов с мощностью 5 W (стандартный бюджетный вариант) будет ток 900 ma часов, а у 10 W – 1500 ma. То есть, чтобы зарядить телефон от солнечной зарядки в 5 W, понадобится 2-3 часа, а вот панель мощностью 10 W справится и за полтора.

Для мощных устройств типа игровых планшетов и ноутбуков лучше покупать складные модели из нескольких панелей, которые быстро генерируют заряд

Кроме того, устройства с панелями, мощность которых не превышает 2 W, используются только для накопления заряда встроенного аккумулятора. А чтобы напрямую заряжать приборы от солнечных лучей, нужны панели с мощностью 3 W и больше.

Другие важные параметры:

1. Наличие аккумулятора – если в устройстве не предусмотрен накопитель, работать оно сможет только во время нахождения на освещенном месте. Приборы же с аккумуляторами способны отдавать заряд в любое время суток, а также заряжаться от других источников – USB-порта ноутбука или розетки с подключением к 220V.
2. Тип фотоэлементов – считается, что эффективней поглощают солнечные лучи монокристаллы (их КПД на уровне 13-18%). У поликристаллов этот показатель ниже – около 10-12%. Различить их можно даже невооруженным взглядом – поликристаллические панели имеют темно-синий оттенок, а их конкуренты – черный.
3. Интерфейс – универсальные зарядки от солнца оснащены информативными USB, где можно выбрать нужный вариант в зависимости от типа разряженного устройства. Некоторые приборы оснащены и индикатором интенсивности солнечных лучей, которые помогут определить оптимальное местоположение для быстрого заряда.
4. Защита – априори на всех устройствах предусмотрена система безопасности, позволяющая их эксплуатацию на природе. Но для любителей экстремальных приключений стоит поискать прибор с усиленной защитой от дождя, пыли, грязи, ударов и других форс-мажоров.

Дополнительные возможности чаще всего представлены функцией «фонарь» или «светильник». Это может быть актуально не только для любителей отдыха на природе, а и для автомобилистов – при замене колеса или ремонте на ночной дороге яркий свет станет незаменимым помощником.

Из других бонусов производители могут предложить USB-хаб или точку Wi-Fi. Но, разумеется, любые дополнения значительно увеличивают конечную стоимость продукта. А так ли они нужны – решать вам.

Устройства с встроенным аккумулятором перед первой эксплуатацией нужно полностью зарядить, причем не на солнце, а от электросети. Затем подключите к ЗУ какой-либо прибор, чтобы он принял энергию и разрядил накопитель.

После этого панель можно подставлять под лучи и компенсировать потерянный заряд. Для моделей, работающих напрямую от солнца, это правило не работает – их можно сразу устанавливать на освещенные участки и подключать приборы.

Большинство солнечных зарядок предназначены для эксплуатации в температурном режиме от – 20 до + 45 градусов, но есть и специальные модели, работающие в условиях экстремального климата, только их изготавливают под заказ

Чтобы максимально повысить КПД солнечной зарядки, рекомендуем следующее:

1. Располагайте прибор так, чтобы лучи падали на панель под прямым углом. Даже если солнце не стоит в зените, можно придать зарядке правильное положение, приподняв под углом в 40 градусов с помощью какой-нибудь подпорки. Так вы сможете собрать заряда на 20-30 % больше, чем если горизонтально положите панель на освещенное место.
2. Используйте устройство вместе с накопителем, причем не только на привалах, а и во время поездки на авто или в походе. Такой тандем сможет собрать энергию для 2-3 зарядок телефона даже в пасмурную погоду без прямых солнечных лучей.
3. Учитывайте, что в большинстве раскладных приборов панели подключены последовательно, поэтому важно, чтобы все элементы были равномерно освещены. Например, даже если тень закроет всего лишь половину первой из четырех панелей, мощность батареи упадет в два раза.
4. Чтобы аккумуляторы большой емкости вышли на заявленные параметры, их рекомендуют «разогнать» – полностью разрядить, затем зарядить до 100%. И так 3-4 раза.
5. На время длительного перерыва в работе (месяц и больше) храните ЗУ при комнатной температуре. Если это прибор со встроенным аккумулятором, его предварительно нужно зарядить до 50-70 %.

И последний совет – даже если зарядка стала хуже работать или совсем вышла из строя, не разбирайте ее самостоятельно, чтобы не повредить элементы системы и сам корпус. Разобранное устройство автоматически снимается с гарантии, поэтому лучше обратиться в авторизированный сервисный центр или к поставщику.

Как сделать зарядное устройство своими руками?

Хотя современные зарядки уже перестали быть приборами премиум-класса и вполне доступны по цене рядовому потребителю, если хочется сэкономить, всегда есть возможность изготовить такой девайс самому.

Пример самодельного устройства в жестком корпусе из металлической банки, оснащенного USB-разъемом и преобразователем энергии для зарядки маломощных приборов

Чтобы сделать простое солнечное ЗУ нужно приобрести несколько основных элементов:

• поли- или монокристаллическую панель;
• держатель для аккумуляторов;
• блокирующий диод Шоттки;
• гнездо для разъема;
• контроллер заряда (впрочем, если зарядка будет вырабатывать 0,5-5В можно использовать вместо контроллера более дешевый повышающий преобразователь на 5В).

Что касается самой панели, здесь нужно сделать небольшой расчет количества элементов, исходя из мощностей прибора, который планируется заряжать.

Например, если ток заряда для аккумулятора составит около 10% его емкости, то для зарядки в 20 000 мА нужен ток 2А, и для питания прибора понадобится около 14 часов. Если же увеличить ток вдвое до 4А, время на подзарядку сократится до 7 часов.

Замена контроллера на преобразователь позволит собрать ЗУ даже с помощью маломощной батареи от солнечного газонного фонаря – все равно на выходе получим требуемые 5В (правда, заряжаться оно будет долго)

В зависимости от параметров тока для будущей зарядки (2 или 4А) выбираются и кристаллические элементы. Обычно, 1 деталь вырабатывает около 0,5В, то есть чтобы получить хотя бы 5В понадобится 10-12 элементов.

Затем их нужно последовательно спаять между собой. Если же используется панель от фонарика, то даже стандартная 70*70 см может выдавать от 2,5 до 4,5В, поэтому лучше проверить вольтметром.

Завершающий этап – заключить самодельную зарядку в любой подходящий каркас (подойдет даже банка из-под конфет) и оснастить USB-разъемом. Затем к разъему нужно припаять блокирующий диод, а также провода от солнечной панели к преобразователю и держателю согласно нижеприведенной схеме.

Диод Шотки необходим, чтобы при включении устройства аккумуляторы не разряжались через солнечную батарею. Приобрести его можно, как и другие составляющие, на радиорынках или в интернете

Осталось проверить работу устройства на солнце с любым разряженным девайсом. Если все в порядке, можно использовать соответствующие переходники и заряжать различные приборы.

С правилами подбора солнечных батарей для обустройства частного дома или дачи ознакомит , посвященная этому интересному вопросу.

Выводы и полезное видео по теме

Чтобы получить визуальное представление о солнечных зарядных устройствах и принципах их работы, предлагаем посмотреть нашу подборку видеоматериалов:

Практические советы и подсказки, как выбрать зарядку для различных устройств. Заглянуть внутрь и изучить схему моноблока можно вместе с автором этого видеоролика:

Как собрать зарядное устройство, работающее от солнечных лучей своими руками:

Спасибо техническому прогрессу и светлым головам изобретателей, которые сделали доступной энергию солнца для рядовых пользователей. Благодаря таким зарядным устройствам можно не беспокоиться о том, что на отдыхе в нужный момент вы останетесь без связи с цивилизацией.

Ну, а если с подбором девайса возникли сложности, всегда можно обратиться за консультацией к профессионалам, разбирающимся в электрике.

Расскажите о том, как использовали солнечную зарядку в походных условиях, на пикнике или в дороге. Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке. Задавайте вопросы, делитесь впечатлениями и полезными сведениями по теме, публикуйте фотоснимки.

Долгое время уделом солнечных батарей были либо громоздкие панели спутников и космических станций, либо маломощные фотоэлементы карманных калькуляторов. Это было связано с примитивностью первых монокристаллических кремниевых фотоэлементов: они имели не только низкий КПД (не более 25% в теории, на практике – около 7%), но и заметно теряли эффективность при отклонении угла падения света от 90˚. Учитывая, что в Европе в облачную погоду удельная мощность солнечного излучения может падать ниже 100 Вт/м 2 , для получения сколько-нибудь значительной мощности требовались слишком большие площади солнечных батарей. Поэтому первые солнечные электростанции строились только в условиях максимальной мощности светового потока и ясной погоды, то есть в пустынях вблизи экватора.

Значительный прорыв в создании фотоэлементов вернул интерес к солнечной энергетике: так, наиболее дешевые и доступные поликристаллические кремниевые элементы, хотя и имеют меньший КПД, чем у монокристаллических, но зато и менее чувствительны к условиям работы. Солнечная панель на основе поликристаллических пластин выдаст достаточно стабильное напряжение при переменной облачности . Более современные фотоэлементы на основе арсенида галлия имеют КПД до 40%, но слишком дороги для изготовления солнечной батареи своими руками.

На видео идет рассказ об идее постройки солнечной батареи и ее реализации

Стоит ли делать?

Во многих случаях солнечная батарея окажется очень полезной : например, владелец частного дома или дачи, расположенного вдалеке от электросети, сможет даже от компактной панели поддержать свой телефон заряженным, подключить маломощные потребители наподобие автомобильных холодильников.

С этой целью выпускаются и продаются готовые компактные панели, выполненные в виде быстро сворачиваемых сборок на основе из синтетической ткани. В средней полосе России такая панель размером около 30х40 см сможет обеспечить мощность в пределах 5 Вт при напряжении 12 В.

Более крупная батарея сможет обеспечить до 100 Вт электрической мощности. Казалось бы, это не так много, но стоит вспомнить принцип работы небольших : в них вся нагрузка запитывается через импульсный преобразователь от батареи аккумуляторов, которые заряжаются от маломощного ветряка. Таким образом становится возможным использование более мощных потребителей.

Использование аналогичного принципа при постройке домашней солнечной электростанции делает ее более выгодной по сравнению с ветряком: летом солнце светит большую часть дня, в отличие от непостоянного и часто отсутствующего ветра. По этой причине аккумуляторы смогут набирать заряд днем гораздо быстрее, а сама солнечная панель гораздо проще в установке, чем требующий высокой мачты .

Есть свой смысл и в использовании солнечной батареи исключительно как источника аварийного питания. Например, если в частном доме установлен газовый котел отопления с циркуляционными насосами, при отключении электропитания можно через импульсный преобразователь (инвертор) запитать их от аккумуляторов, которые поддерживаются заряженными от солнечной батареи, сохраняя систему отопления работоспособной.

Телевизионный сюжет на эту тему

Несложное зарядное устройство на солнечных батареях своими руками.

Н аступает летний сезон, пора отпусков и выезда для отдыха на природу. Вот и я, после нескольких поездок на природу и мучений с бензиновым генератором, который имеет большой вес, прилично рокочет и воняет, решил обзавестись солнечным зарядным устройством. Мне необходимо заряжать портативную радиостанцию, электронную книгу, ноутбук, фонарик на светодиодах, фотоаппарат и мобильные телефоны, использовать светодиодную лампу, а также возможно подзарядить 12 вольтовый свинцовый аккумулятор. В интернете зарядные устройства для заряда перечисленной аппаратуры существуют, но при этом стоят очень дорого, да имеют слабую солнечную панель. Как всегда нас пенсионеров давит «жаба» и мы не ищем легких путей.

П редлагаю вашему вниманию свою конструкцию, собранную на основе публикаций из интернета и своих доработок. Мое зарядное устройство имеет мощность 20 ватт и состоит из двух панелей 12в – 10 ватт 30х35 см, в разложенном положении солнечная панель получается 35х60 см. И обеспечивает на выходе стабилизированные напряжения 14в- 20 ват, напрямую от панелей и от встроенного аккумулятора 14,8в – 4,3 ампер-часа для питания ноутбука или планшета, а также два USB выхода 5в – 4,3 ампер-часа каждый, в сумме 5в – 8,6 ампер-час.

П анель собрана в виде «дипломата», что в закрытом состоянии полностью предотвращает повреждение самой панели. По сути, здесь сделаны два самостоятельных зарядных устройства со встроенными аккумуляторами 7,4в 4,3 ампер-часа. При последовательном включении мы получим на выходе 14,8 вольт. 4,3 ампер-часа, для наших нужд в ночное время, или два блока аккумуляторов 7,4в в сумме 8,6 ампер-часа. Также есть выходы для зарядки свинцовых аккумуляторов. Я использовал литиевые аккумуляторы от вышедших батарей ноутбука. Как правило, в батарее выходит из строя одна секция и батарея не держит заряд. Отобрал только рабочие банки. Вы можете использовать любые аккумуляторы, схема позволяет настроить стабилизированное напряжение на выходе устройства. В моем случае для зарядки литиевых аккумуляторов 8,4в, свинцовых 14в и USB устройств и мобильных телефонов 5в. Имея эти напряжения и используя токоограничивающий резистор можно заряжать все виды устройств от 1,2в до 12-14в. Вы можете использовать одну панель 12в-10 ват, тогда дипломат будет вполовину тоньше и дольше заряжать батарею.

Конструкция и схема

Ч то нам понадобится – это две солнечных панели 12в-10 ватт, в моем случае это панели китайского производства стоимостью 18 долларов одна штука, итого 18х2=36 долларов (мне обошлись 435 грн на момент покупки вместе с пересылкой из Киева). Можно использовать и другие модели в алюминиевых рамках.

Т акже необходима петля для соединения панелей в «дипломат» можно использовать и две подходящих петли от шкафчиков.

USB гнезда в моем случае это дополнительные гнезда для задней панели системного блока, можно использовать USB гнезда отрезанные от USB удлинителя,только крепить в панели их придется вклейкой или хомутиками.

А ккумуляторы, два сверхярких светодиода (можно от фонарика) – используются для индикации заряда и ночью для подсветки в палатке, если не используется мощная светодиодная лампа. Выключатели и прочая мелочевка, все видно на приложенных фотографиях.

П оскольку не допустим полный разряд аккумуляторов в конструкции используется блок контроля разряда АКБ который отключает встроенную батарею при снижении напряжения на литиевых аккумуляторах до 6,1в (вы можете легко перестроить на любое напряжение для своих аккумуляторов), также батарея отключается и при коротком замыкании на выходе.

Н а рисунке приведена полная схема одного блока зарядного устройства. У меня для каждой панели свой блок и свои аккумуляторы, можно просто запараллелить панели и использовать один блок, на схеме пунктиром указано как правильно подключить вторую солнечную панель к одному блоку стабилизации.

Описание схемы

SZ1 – солнечная панель, диоды VD1 и VD2 защищают солнечную панель при заряде от сетевого адаптера и от переполюсовки на входе. VD2 – защищает регулируемый стабилизатор DD1 от выхода из строя при отсутствии напряжения на входе стабилизатора. Стабилизаторы DD1,DD2 позволяют получить стабильные напряжения для заряда. Резисторами R1,R2 устанавливаем необходимые напряжения для заряда аккумуляторов. Резистор R4 служит для ограничения тока при разряженном аккумуляторе, у меня при его номинале 1 Ом порядка 1-1,25 А. Резистором R5 устанавливаем ток через светодиод индикации и подсветки VD4 . Светодиод служит для индикации подключения встроенного аккумулятора и индикации наличия напряжения заряда. На резисторах R6-R9 собраны делители, задающие необходимые уровни для USB. Клавишный переключатель SA1 позволяет выбрать режим использования, в положении 14В мы можем заряжать внешний свинцовый или другой аккумулятор при этом контакты SA1/2 отключают встроенный в панель аккумулятор. В положении 8,4В подключается встроенный аккумулятор, на него подается напряжение от солнечной панели для заряда, а также им можно пользоваться в ночное время для зарядки любых устройств и питания светодиодной лампы (у меня светодиодная USB лампа для компьютера). В режиме экономии для подсветки ночью в палатке достаточно свечения сверхярких светодиодов индикации при этом суммарный ток потребления от встроенного аккумулятора составит 10мА (5мА светодиод и 5мА стабилизатор КРЕН5В) Гнездо ГН1 служит для подключения сетевого адаптера и подзарядки встроенной батареи от сети адаптер должен обеспечивать на выходе постоянное напряжение 20-16в при токе нагрузки 1,5-2А.

Работа с солнечным устройством

Включение устройства при полностью разряженном встроенном аккумуляторе (блок защиты АКБ отключил аккумулятор) произойдет только в режиме SA1 8,4В при этом контактная группа SA1/2 разблокирует работу аккумулятора, подключение же его на зарядку произойдет автоматически при подаче напряжения заряда от сетевого адаптера или раскрытой солнечной панели при солнечном освещении, засветившийся светодиод укажет на наличие напряжения заряда.

Включение работы при заряженной аккумуляторной батарее , при отсутствии достаточного освещения производится в режиме SA1 8,4В кратковременным нажатием кнопки КН1 при этом засветившийся светодиод укажет на подключение АКБ. По окончании заряда телефонов и др. устройств, переводом SA1 в положение 14В мы отключаем встроенный аккумулятор, светодиод погаснет.

В положении SA1-14В и освещении солнечной панели солнечным светом или подключении сетевого адаптера на выходном разъеме для внешнего аккумулятора будет стабилизированное напряжение 14 вольт, которое можно также использовать для заряда портативной радиостанции. При этом на USB разъеме будет напряжение 5 вольт для заряда USB устройств независимо от встроенного аккумулятора.

В положении SA1-8,4В и освещении солнечной панели солнечным светом или подключении сетевого адаптера на выходном разъеме будет напряжение аккумулятора и в процессе заряда встроенного аккумулятора поднимется до 8,4 вольта. При этом на USB разъеме будет напряжение 5 вольт. Для освещения палатки я использую пятивольтовые светодиодные лампы рассчитанные на подключение к USB, подключаю их к USB выходу поскольку напряжение 5 вольт стабилизировано то и лампа светит стабильно до полного разряда встроенной аккумуляторной батареи.

Защищает встроенный дорогостоящий аккумулятор от выхода из строя при коротком замыкании и от полного разряда, а также позволяет отключать полностью заряженный аккумулятор от схемы в режиме дежурного хранения. Заменой стабилитрона VD1 и подбором резистора R3 его можно настроить на любое напряжение отключения, например для 12 вольтового свинцового аккумулятора минимальное напряжение не должно быть ниже 9-10 вольт. Кратковременное нажатие кнопки КН1 позволяет в режиме 8,4В подключать встроенный аккумулятор, также в режиме 8,4В аккумулятор автоматически подключается при подаче напряжения на гнездо ГН1 или раскрытии солнечной панели на солнце.

Порядок настройки

Блок стабилизаторов
Для настройки блока стабилизаторов на всякий случай отключаем солнечную панель, на гнездо ГН1 подаем напряжение от источника питания. Переключаем переключатель SA1 в положение 14В и резистором R2 устанавливаем напряжение на 1 контакте разъема для внешнего аккумулятора 14 вольт затем при отключенном встроенном аккумуляторе SA1 переключаем в положение 8,4В резистором R1 устанавливаем напряжение 8,4 вольта на 1 контакте разъема для внешнего аккумулятора (если используем другой встроенный аккумулятор то устанавливаем другое напряжение). Обязательно настройку начать с режима 14В! Затем подключаем разряженный встроенный аккумулятор и подбором резистора R4 (изготовлен из куска нихромовой спирали от электроплитки) устанавливаем максимальный ток заряда у меня 1-1,25А. Необходимо учитывать что на выходе для зарядки ток заряда от одной солнечной панели не будет превышать 500мА при работе в параллель двух панелей 1А, при заряде от сетевого адаптера будет достигать 1-1,25А.

На вход блока вместо аккумулятора подключаем регулируемый блок питания, устанавливаем напряжение 12-14в, на выход подключаем через резистор 1ком светодиод. Кратковременно нажимаем на кнопку КН1 светодиод должен засветится, затем плавно уменьшаем напряжение с блока питания до того момента пока не погаснет светодиод и замеряем напряжение на входе блока контроля АКБ это напряжение будет соответствовать напряжению отключения батареи. Подбором резистора R3 блока АКБ устанавливаем напряжение срабатывания защиты у меня 6,1в. Поочередно увеличивая напряжение блока питания и нажимая кнопку КН1 запускаем АКБ и уменьшая напряжение делаем замеры несколько раз убеждаясь в правильности настройки защиты. Также замыкание точек А и В между собой должно приводить к немедленному отключению АКБ независимо от напряжения на входе АКБ. Заменой стабилитрона на большее или меньшее напряжение и подбором резистора R3 можно перестроить защиту на любое напряжение.

Монтаж
Монтаж блоков выполняется на двух отдельных стеклотекстолитовых платах, детали располагаются со стороны печатного монтажа. Монтажные дорожки выполнены путем прорезания резаком из ножовочного полотна под металлическую линейку. Размеры плат позволяют использовать любые детали. Чертеж платы блока контроля АКБ приведен на рисунках №1 и №2, чертеж платы стабилизаторов на рисунках №4 и №5

Рисунок 1-3:

Рисунок 4-5:

Микросхемы стабилизаторов укреплены непосредственно на алюминиевой рамке солнечной панели через изолирующие прокладки, взятые с вышедшего из строя компьютерного блока питания. Платы и аккумуляторы приклеены на двусторонний скотч и дополнительно по контуру проклеены силиконовым термоклеем. Светодиод индикации также приклеен силиконовым термоклеем. Полевой транзистор блока АКБ припаян непосредственно к фольге платы 60 ватным паяльником.

Детали

Стабилизатор DD1 можно заменить любым регулируемым стабилизатором на 3-5А напряжение до 35 вольт например LM 317, LM117,
Стабилизатор USB 5в DD2 заменяется любым пятивольтовым на ток 2-3А например КР142ЕН5А или LM 7805,

Диоды FR156 заменимы любыми кремнеевыми диодами расчитаными на ток не менее 1,5А например FR302, FR207, CT2A05 и др.
Транзистор КТ361Е блока АКБ можно зменить на анологичный с любой буквой или на КТ3107.
блока АКБ можно зменить на любой выпаяный из старой материнской платы полевой с каналом N типа(N-Channel Enhancement Mode MOSFET), как правило мощность и ток транзисторов в материнской плате в таких корпусах не ниже 10А

Конструкция защелки «дипломата» выполнена из куска листовой пружины от ножовочного полотна по дереву или любой другой. Отверстия пробиваются пробойчиком, поскольку просверлить ее не отпуская метал не просто.

Разъемы для подключения сетевого адаптера и внешнего аккумулятора могут быть любыми но желательно с изолированными от корпуса контактами, поскольку у меня два отдельных зарядных и можно при помощи перемычек через эти разъемы соединить панели последовательно, и получить общее напряжение 28 вольт для заряда 24 вольтовых устройств. Если общий провод и один из контактов будет соединен с корпусом панели то подключить две панели последовательно будет невозможно. Для изоляции общего провода от корпуса панели микросхема DD2 изолирована через прокладку, если вы не планируете последовательного подключения встроенных аккумуляторов или используете один блок стабилизаторов для двух солнечных панелей то микросхему DD2 можно не изолировать.

Обратная сторона панелей закрыта крышками из фанеры можно использовать и пластик, от качества крышек во многом будет зависеть внешний вид «дипломата». Крышки прикручены винтами М3 с потайной головкой утопленой в фанеру, чтобы головка винта не царапала стол. В корпусах панелей для крепления крышек нарезана резьба М3

Для переноски используется плечевой капроновый ремень с карабинчиками от ученической сумки, а на корпусе зарядного укреплены петли для карабинчиков.

Вот пожалуй и все. Я думаю информации достаточно для повторения или творческой переработки для своих условий.

73! С уважением ко всем UR3ID [email protected]
Милюшин Сергей Анатольевич

Солнечные технологии преобразования света в электрическую энергию, стали очень популярны сегодня и их число растет каждый день. Предлагаю вам собрать очень простое зарядное устройство на солнечных батареях своими руками. Использовать его по назначению вы можете в любой солнечный день и зарядить от него мобильный телефон или планшетный компьютер. А для создания этой полезной конструкции вам понадобится только умение пользоваться паяльником, немного денежных средств на приобретение нужных компонентов и времени.

Как было упомянуто немного выше, потребуется немного денежных средств и времени. Все необходимое можно приобрести очень дешево в китайских интернет магазинах с бесплатной доставкой в Россию. Итак, нам понадобится:

Солнечный элемент 6V, 50 mA или любой другой с более лучшими параметрами. Корпус, можно приобрести универсальный, а можно приспособить что-нибудь из уже имеющегося у вас под рукой. Клей, паяльник и монтажные провода.

Откройте крышку с универсального корпуса. В ней уже есть четыре гнезда под винтики. Положите крышку на стол и осторожно сделайте отверстие слева или справа для монтажных проводов.

Более крупное отверстие нужно аккуратно вырезать в нижней части корпуса. Отверстие должно быть подходящего размера, чтобы закрепить в нем розетку, но при этом учтите что розетка должна сидеть в нем плотно. Поэтому вырежьте сначала небольшое отверстие и постепенно подгоняйте его, примеряя розетку. Главное не спешите и не волнуйтесь.

Возьмите солнечный модуль и без лишней суеты и спешки поместите монтажные провода от него внутрь корпус. Это дает возможность установить батарею сверху корпуса. Следующим действием возьмите автомобильную розетку и, заведя провода внутрь через специальное отверстие в нижней части корпуса, плотно засуньте ее на место.

Используя специальный инструмент, надеюсь вы знаете , соедините вместе красные и черные проводки от модуля и автомобильной розетки.

Спрячьте все провода внутри корпуса и закройте крышку, а затем прикрутите ее к нижней части универсального корпуса и приклейте к ней модуль солнечной батареи. Теперь в любой ясный день вы сможете без проблем зарядить ваш мобильный телефон

Схема, показанная на рисунке ниже - это отличное и простое автоматическое ЗУ, которое может быть применено для зарядки 12 вольтовых свинцово-кислотных аккумуляторов от солнечных батарей. Солнечнык панели можно взять любые готовые, ведь их можно легко заказать с популярных интернет аукционов.

Основа конструкции микросхем - интегрального стабилизатор напряжения. Транзистор BC548 работает как , который отключит микросборку от солнечной батареи когда аккумулятор полностью зарядится.

Схема выгодно отличается от других подобных, что имеет , который повышает низкий уровень напряжение от солнечных элементов при недостаточном освещении в пасмурный день до требуемых мобильному телефону 5В. Практическая эксплуатация этого ЗУ показала, что данная конструкция выдает на выходе до 100мА.

PC1 - трех вольтовая солнечная батарея
Конденсаторы: C1 22 uF, 10 v; C2 100 pF; C3 10 uF, 16 v
Резисторы: R1 1.5 кОм; R2 3.9 кОм; R3 10 кОм; R4 180 Ом; R5 4.7 кОм; R6 10 Ом L1 50 to 300 мГн
D1 1N5818 диод Шоттки
Транзисторы: Q1 2N4403; Q2 2N4401
J1 - выходное гнездо для вашего мобильного телефона

Дроссель изготавливается из отрезка ферритового стержня магнитной антенны CD приёмников. Количество витков подбираем экспериментальным путем по максимальному выходному току - приблизительно 20-50.

С помощью этого устройства можно получить стандартное постоянное напряжение 5 В. Подзаряжается конструкция от типовой солнечной батареи, внутрь имеется два аккумулятора типа АА и стабилизирующий инвертор на микросхеме LТ1302.

Схема ЗУ представлена на рисунке ниже:

К контактам 1-1, подключают солнечную батарею с напряжением 4,5Вольта и силой тока 900 мА. При тестирование схемы нужно убедиться в способност устройства заряжать NiМН от солнечной энергии.

Собранную схему можно разместить в консервной банке. На свободном месте размещают четыре батарейки АА (или 2 литиевые).