Автор: Мілюшін Сергій Анатолійович (UR3ID)

Нескладне зарядний пристрій на сонячних батареях своїми руками.

Н аступает літній сезон, пора відпусток і виїзду для відпочинку на природу. Ось і я, після кількох поїздок на природу і мук з бензиновим генератором, який має велику вагу, пристойно гуркоче і смердить, вирішив обзавестися сонячним зарядним пристроєм. Мені необхідно заряджати портативну радіостанцію, електронну книгу, ноутбук, ліхтарик на світлодіодах, фотоапарат і мобільні телефони, використовувати світлодіодну лампу, а також можливо зарядити 12 вольта свинцевий акумулятор. В інтернеті зарядні пристрої для заряду перерахованої апаратури існують, але при цьому коштують дуже дорого, та мають слабку сонячну панель. Як завжди нас пенсіонерів тисне «жаба» і ми не шукаємо легких шляхів.

П редлагаю вашій увазі свою конструкцію, зібрану на основі публікацій з інтернету і своїх доробок. Моє зарядний пристрій має потужність 20 ват і складається з двох панелей 12в - 10 ват 30х35 см, в розкладеному положенні сонячна панель виходить 35х60 см. І забезпечує на виході стабілізовані напруги 14в- 20 ват, безпосередньо від панелей і від вбудованого акумулятора 14,8В - 4,3 ампер-години для харчування ноутбука або планшета, а також два USB виходу 5в - 4,3 ампер-години кожен, в сумі 5в - 8,6 ампер-годину.

П Анель зібрана у вигляді «дипломата», що в закритому стані повністю запобігає пошкодженню самої панелі. По суті, тут зроблені два самостійних зарядних пристрої з вбудованими акумуляторами 7,4В 4,3 ампер-години. При послідовному включенні ми отримаємо на виході 14,8 вольт. 4,3 ампер-години, для наших потреб в нічний час, або два блоки акумуляторів 7,4В в сумі 8,6 ампер-години. Також є виходи для зарядки свинцевих акумуляторів. Я використовував літієві акумулятори від вийшли батарей ноутбука. Як правило, в батареї виходить з ладу одна секція і батарея не тримає заряд. Відібрав тільки робочі банки. Ви можете використовувати будь-які акумулятори, схема дозволяє налаштувати стабілізовану напругу на виході пристрою. У моєму випадку для зарядки літієвих акумуляторів 8,4в, свинцевих 14в і USB пристроїв і мобільних телефонів 5в. Маючи ці напруги і використовуючи струмообмежуючі резистор можна заряджати всі види пристроїв від 1,2В до 12-14в. Ви можете використовувати одну панель 12в-10 ват, тоді дипломат буде вполовину тонше і довше заряджати батарею.

Конструкція і схема

Ч то нам знадобиться - це дві сонячних панелі 12в-10 ват, в моєму випадку це панелі китайського виробництва вартістю 18 доларів одна штука, разом 18х2 = 36 доларів (мені обійшлися 435 грн на момент покупки разом з пересилкою з Києва). Можна використовувати і інші моделі в алюмінієвих рамках.

Т акже необхідна петля для з'єднання панелей в «дипломат» можна використовувати і дві відповідних петлі від шафок.

USB гнізда в моєму випадку це додаткові гнізда для задньої панелі системного блоку, можна використовувати USB гнізда відрізані від USB подовжувача, тільки кріпити в панелі їх доведеться вклейкою або хомутиками.

А ккумулятори, два яскравих світлодіода (можна від ліхтарика) - використовуються для індикації заряду і вночі для підсвічування в наметі, якщо не використовується потужна світлодіодна лампа. Вимикачі і інша дрібнота, все видно на доданих фотографіях.

П оскольку не допустимо повний розряд акумуляторів в конструкції використовується блок контролю розряду АКБ який відключає вбудовану батарею при зниженні напруги на літієвих акумуляторах до 6,1в (ви можете легко перебудувати на будь-яку напругу для своїх акумуляторів), також батарея відключається і при короткому замиканні на виході .

Н а малюнку приведена повна схема одного блоку зарядного пристрою. У мене для кожної панелі свій блок і свої акумулятори, можна просто запараллелить панелі і використовувати один блок, на схемі пунктиром вказано як правильно підключити другу сонячну панель до одного блоку стабілізації.

опис схеми

SZ1 - сонячна панель, діоди VD1 і VD2 захищають сонячну панель при заряді від мережевого адаптера і від переполюсовкі на вході. VD2 - захищає регульований стабілізатор DD1 від виходу з ладу при відсутності напруги на вході стабілізатора. Стабілізатори DD1, DD2 дозволяють отримати стабільні напруги для заряду. Резисторами R1, R2 встановлюємо необхідні напруги для заряду акумуляторів. Резистор R4 служить для обмеження струму при розрядженому акумуляторі, у мене при його номіналі 1 Ом порядку 1-1,25 А. Резистором R5 встановлюємо струм через світлодіод індикації і підсвічування VD4. Світлодіод служить для індикації підключення вбудованого акумулятора і індикації наявності напруги заряду. На резисторах R6-R9 зібрані подільники, що задають необхідні рівні для USB. Клавішний перемикач SA1 дозволяє вибрати режим використання, в положенні 14В ми можемо заряджати зовнішній свинцевий або інший акумулятор при цьому контакти SA1 / 2 відключають вбудований в панель акумулятор. У положенні 8,4В підключається вбудований акумулятор, на нього подається напруга від сонячної панелі для заряду, а також їм можна користуватися в нічний час для зарядки будь-яких пристроїв і харчування світлодіодної лампи (у мене світлодіодна USB лампа для комп'ютера). У режимі економії для підсвічування вночі в наметі досить світіння надяскравих світлодіодів індикації при цьому сумарний струм споживання від вбудованого акумулятора складе 10мА (5мА світлодіод і 5мА стабілізатор КРЕН5В) Гніздо ГН1 служить для підключення мережевого адаптера і підзарядки вбудованої батареї від мережі адаптер повинен забезпечувати на виході постійне напруга 20-16в при струмі навантаження 1,5-2А.

Робота з сонячним пристроєм

Включення пристрою при повністю розрядженому вбудованому акумуляторі (блок захисту АКБ відключив акумулятор) відбудеться тільки в режимі SA1 8,4В при цьому контактна група SA1 / 2 розблокує роботу акумулятора, підключення ж його на зарядку відбудеться автоматично при подачі напруги заряду від мережевого адаптера або розкритою сонячної панелі при сонячному освітленні, що засвітився світлодіод вкаже на наявність напруги заряду.

Включення роботи при зарядженій акумуляторної батареї, при відсутності достатнього освітлення проводиться в режимі SA1 8,4В короткочасним натисканням кнопки КН1 при цьому засвітився світлодіод вкаже на підключення АКБ. Після закінчення заряду телефонів і ін. Пристроїв, перекладом SA1 в положення 14В ми відключаємо вбудований акумулятор, світлодіод згасне.

У положенні SA1-14В і освітленні сонячної панелі сонячним світлом або підключенні мережевого адаптера на вихідному роз'ємі для зовнішнього акумулятора буде стабілізована напруга 14 вольт, яке можна також використовувати для заряду портативної радіостанції. При цьому на USB роз'ємі буде напруга 5 вольт для заряду USB пристроїв незалежно від вбудованого акумулятора.

У положенні SA1-8,4В і освітленні сонячної панелі сонячним світлом або підключенні мережевого адаптера на вихідному роз'ємі буде напруга акумулятора і в процесі заряду вбудованого акумулятора підніметься до 8,4 вольта. При цьому на USB роз'ємі буде напруга 5 вольт. Для освітлення палатки я використовую пятівольтового світлодіодні лампи розраховані на підключення до USB, підключаю їх до USB виходу оскільки напруга 5 вольт стабілізовано то і лампа світить стабільно до повного розряду вбудованої акумуляторної батареї.

Блок контролю АКБ захищає вбудований дорогий акумулятор від виходу з ладу при короткому замиканні і від повного розряду, а також дозволяє відключати повністю заряджений акумулятор від схеми в режимі чергового зберігання. Заміною стабілітрон VD1 і підбором резистора R3 його можна налаштувати на будь-яку напругу відключення, наприклад для 12 вольта свинцевого акумулятора мінімальне напруга не повинна бути нижче 9-10 вольт. Короткочасне натискання кнопки КН1 дозволяє в режимі 8,4В підключати вбудований акумулятор, також в режимі 8,4В акумулятор автоматично підключається при подачі напруги на гніздо ГН1 або розкритті сонячної панелі на сонці.

порядок налаштування

блок стабілізаторів
Для настройки блоку стабілізаторів на всякий випадок відключаємо сонячну панель, на гніздо ГН1 подаємо напругу від джерела живлення. Перемикаємо перемикач SA1 в положення 14В і резистором R2 встановлюємо напругу на 1 контакті роз'єму для зовнішнього акумулятора 14 вольт потім при відключеному вбудованому акумуляторі SA1 перемикаємо в положення 8,4В резистором R1 встановлюємо напругу 8,4 вольти на 1 контакті роз'єму для зовнішнього акумулятора (якщо використовуємо інший вбудований акумулятор то встановлюємо іншу напругу). Обов'язково настройку почати з режиму 14В! Потім підключаємо розряджений вбудований акумулятор і підбором резистора R4 (виготовлений зі шматка нихромовой спіралі від електроплитки) встановлюємо максимальний струм заряду у мене 1-1,25А. Необхідно враховувати що на виході для зарядки струм заряду від однієї сонячної панелі не буде перевищувати 500мА при роботі в паралель двох панелей 1А, при заряді від мережевого адаптера сягатиме 1-1,25А.

Блок контролю АКБ
На вхід блоку замість акумулятора підключаємо регульований блок живлення, встановлюємо напругу 12-14в, на вихід підключаємо через резистор 1 кому світлодіод. На короткий час натискаємо на кнопку КН1 світлодіод повинен засвітиться, потім плавно зменшуємо напругу з блоку живлення до того моменту поки не згасне світлодіод і заміряємо напруга на вході блоку контролю АКБ цю напругу буде відповідати напрузі відключення батареї. Підбором резистора R3 блоку АКБ встановлюємо напруга спрацьовування захисту у мене 6,1в. По черзі збільшуючи напругу блоку живлення і натискаючи кнопку КН1 запускаємо АКБ і зменшуючи напругу робимо заміри кілька разів переконуючись у правильності настройки захисту. Також замикання точок А і В між собою повинно приводити до негайної і постійної відмови АКБ незалежно від напруги на вході АКБ. Заміною стабилитрона на більшу або меншу напругу і підбором резистора R3 можна перебудувати захист на будь-яку напругу.

монтаж
Монтаж блоків виконується на двох окремих стеклотекстолитовую платах, деталі розташовуються з боку друкарського монтажу. Монтажні доріжки виконані шляхом прорізання різаком з пиляльного полотна під металеву лінійку. Розміри плат дозволяють використовувати будь-які деталі. Креслення плати блоку контролю АКБ наведено на малюнках №1 і №2, креслення плати стабілізаторів на малюнках №4 та №5

Малюнок 1-3:

Малюнок 4-5:

Мікросхеми стабілізаторів укріплені безпосередньо на алюмінієвій рамці сонячної панелі через ізолюючі прокладки, взяті з вийшов з ладу комп'ютерного блоку живлення. Плати й акумулятори приклеєні на двосторонній скотч і додатково по контуру проклеєні силіконовим термоклеем. Світлодіод індикації також приклеєний силіконовим термоклеем. Польовий транзистор блоку АКБ припаяний безпосередньо до фользі плати 60 ватним паяльником.

деталі

Стабілізатор DD1 можна замінити будь-яким регульованим стабілізатором на 3-5А напруга до 35 вольт наприклад LM 317, LM117,
Стабілізатор USB 5в DD2 замінюється будь-яким пятівольтового на ток 2-3А наприклад КР142ЕН5А або LM 7805,

Діоди FR156 замінні будь-якими кремнеевимі діодами розраховані на струм не менше 1,5 А наприклад FR302, FR207, CT2A05 і ін.
Транзистор КТ361Е блоку АКБ можна Редагувати на анологично з будь-якою літерою або на КТ3107.
Польовий транзистор блоку АКБ можна Редагувати на будь-який випаяний зі старої материнської плати польовий з каналом N типу (N-Channel Enhancement Mode MOSFET), як правило потужність і струм транзисторів в материнській платі в таких корпусах не нижче 10А

Конструкція засувки «дипломата» виконана з шматка листової пружини від пиляльного полотна по дереву будь-якої іншої. Отвори пробиваються пробойчіком, оскільки просвердлити її не відпускаючи метал не просто.

Роз'єми для підключення мережного адаптера і зовнішнього акумулятора можуть бути будь-якими але бажано з ізольованими від корпусу контактами, оскільки у мене два окремих зарядних і можна за допомогою перемичок через ці роз'єми з'єднати панелі послідовно, і отримати загальну напругу 28 вольт для заряду 24 вольтів пристроїв. Якщо загальний провід і один з контактів буде з'єднаний з корпусом панелі то підключити дві панелі послідовно буде неможливо. Для ізоляції загального проводу від корпусу панелі мікросхема DD2 ізольована через прокладку, якщо ви не плануєте послідовного підключення вбудованих акумуляторів або використовуєте один блок стабілізаторів для двох сонячних панелей то мікросхему DD2 можна не ізолювати.

Зворотний бік панелей закрита кришками з фанери можна використовувати і пластик, від якості кришок багато в чому буде залежати зовнішній вигляд «дипломата». Кришки прикручені гвинтами М3 з потайною головкою утоплення в фанеру, щоб головка гвинта не дряпається стіл. У корпусах панелей для кріплення кришок нарізана різьба М3

Для перенесення використовується плечової капронову ремінь з карабіном від учнівської сумки, а на корпусі зарядного укріплені петлі для карабін.

Ось мабуть і все. Я думаю інформації досить для повторення або творчої переробки для своїх умов.

73! З повагою до всіх UR3ID [email protected]
Мілюшін Сергій Анатолійович