Зарядное устройство аккумуляторов с солнечной батареей
Представлена схема зарядного устройства для 12-вольтового аккумулятора. В качестве источника зарядного тока используется солнечная батарея с номинальным напряжением 24 В. При полном заряде аккумулятора схема отключается автоматически.
| Надписи на схеме | |
| Heat Sink | Теплоотвод |
| Solar Panel | Панель солнечной батареи |
| LED green | Зеленый светодиод |
В схеме используется микросхема стабилизатора напряжения LM317, с помощью которой напряжение заряда устанавливается на уровне порядка 16 В. Подстройка выходного напряжения производится резистором VR. Когда солнечная батарея освещена и вырабатывает ток, диод D1 открыт. Ток заряда течет через микросхему стабилизатора, диод D2 и резистор R3. Выходное напряжение LM317 зависит от положения движка подстроечного резистора VR, а ток заряда – от величины сопротивления R1. Если резистором VR выходное напряжение установлено на уровне выше 16 В, стабилитрон ZD2 открыт и аккумулятор заряжается напряжением 15 В. Ток заряда определяется номиналами R1 и R3. В нашей схеме он находится в диапазоне 250…300 мА. Зеленый светодиод индицирует режим заряда. Когда аккумулятор наберет полный заряд, и напряжение на нем поднимется приблизительно до 13 В, откроются стабилитрон ZD1 и транзистор T1. Транзистор будет шунтировать нагрузку схемы, забирая весь ток заряда на себя. Зарядка аккумулятора прекратится. Когда напряжение на аккумуляторе опустится ниже 12 В, стабилитрон ZD1 закроется, и процесс заряда начнется вновь.
Подключение зарядного устройства
Подключите к зарядному устройству солнечную батарею и убедитесь, что напряжение на батарее не ниже 18 В. Соблюдайте правильную полярность подключения. Вращайте подстроечный резистор VR до тех пор, пока не загорится зеленый светодиод. Это будет означать, что стабилитрон ZD2 открылся и началась зарядка аккумулятора.
Микросхема LM317 и транзистор TIP122 должны быть установлены на теплоотвод.
Замечание:
Схему можно легко модифицировать для зарядки аккумуляторов других типов. Достаточно только заменить стабилитроны ZD1 и ZD2. Напряжение стабилизации стабилитрона ZD2 должно соответствовать требуемому выходному напряжению, а ZD1 – напряжению отключения. Остальные элементы схемы остаются прежними.
Например, для аккумулятора 6 В следует выбрать ZD1 с напряжением стабилизации 6.1 В, и ZD2 с напряжением 6.8 В.
Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман
Источник
Схема зарядного устройства от солнечной батареи 12 вольт
Зарядка аккумуляторов от солнечной батареи
Автор: SSMix
Опубликовано 17.09.2013
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса «Поздравь Кота по-человечески 2013!»
Как-то для дежурной подзарядки 3-х пальчиковых NiMH аккумуляторов были недорого приобретены 3 солнечные батареи из поликристаллического кремния типа YH40*40-4A/B40-P размерами 40×40 мм каждая. В datasheet на них был указан ток Iкз = 44 мА и напряжениеUхх = 2,4 В. Также было указано, что в отличие от монокристаллического кремния, данные элементы незначительно снижают мощность при облачности или частичном затенении. Соединив последовательно три этих солнечных элемента и через диод Шоттки подав на последовательно соединённые три NiMH аккумулятора, было получено простейшее зарядное устройство. Простейшее, поскольку при такой схеме включения зарядка аккумуляторов происходила лишь при ярком солнечном свете. В пасмурную погоду и при искусственном освещении выходное напряжение солнечных элементов значительно падало, в результате чего не хватало напряжения для зарядки.
Сперва к солнечной батарее был просто добавлен импульсный повышающий преобразователь 5В на NCP1450ASN50T1G со стандартной обвязкой,
но результат оказался неудовлетворительный.
После запуска преобразователя напряжение на выходе солнечной батареи значительно просаживалось, и даже при хорошем солнечном освещении не превышало 2В. Ток зарядки аккумуляторов при этом был в несколько раз ниже, чем при непосредственном подключении к ним солнечной батареи. Подключение вывода разрешения работы 1 (CE) DA1 через делитель напряжения для увеличения порога запуска преобразователя также не дало существенного улучшения ситуации. Стало ясно, что при слабом освещении режим работы схемы должен быть совсем другим. Сперва нужно накопить заряд от солнечных элементов на дополнительном конденсаторе, а затем по достижению на нём определённого порогового напряжения «выплеснуть» этот заряд на повышающий преобразователь. При ярком освещении, когда напряжения на выходе солнечной батареи достаточно для непосредственной зарядки аккумуляторов, повышающий преобразователь должен автоматически отключаться. В итоге была разработана следующая схема, обеспечивающая автоматический переход из одного в другой режимы работы:
Работает устройство следующим образом. При первоначальном включении (освещении) все транзисторы закрыты и происходит заряд конденсатора C1, подключенного параллельно солнечной батарее. Напряжение с C1 через дроссель L1 и диод Шоттки VD3 также поступает на вход питания микросхемы повышающего преобразователя DA1 NCP1450ASN50T1G, на конденсатор C4 и на положительный вывод батареи аккумуляторов GB1. Отрицательный вывод GB1 подсоединён к общей шине схемы через диод VD4 для исключения тока разрядки аккумуляторов через схему при отсутствии внешнего освещения. По достижению на конденсаторе C1 порогового напряжения открывания VT3 (около 1,8В) последний открывает также и транзистор VT4. При этом на управляющий вход CE DA1 подаётся отпирающее напряжение (>0,9В) и запускается импульсный повышающий преобразователь (DA1, R10, C3, VT5, L1, VD3, C4), подзаряжая конденсатор C4. Одновременно с работой преобразователя начинает светиться красный светодиод HL2. Если освещения солнечной батареи недостаточно для поддержания рабочего тока нагрузки, напряжение на конденсаторе C1 будет снижаться, VT3, VT4 закроются, управляющее напряжение на выводе CE DA1 упадёт ниже 0,3 В и преобразователь выключится, а светодиод HL2 погаснет. Поскольку нагрузка для солнечной батареи отключилась, вновь запустится процесс зарядки конденсатора C1 до порогового напряжения открывания VT3. Опять запустится преобразователь и в конденсатор C4 поступит очередная порция заряда. После серии таких циклов напряжение на C4 возрастёт до напряжения открывания VD4 плюс суммарное напряжение на аккумуляторах. Через GB1, VD4 потечет ток зарядки аккумуляторов. Тока в несколько мА будет достаточно для падения напряжения на VD4, при котором начнёт открываться транзистор VT2. Диод VD4 используется при этом в качестве датчика тока. Пульсирующее напряжение с солнечной батареи и C1 подаётся на выпрямитель VD1 (BAS70), C2, R1. С резистора R1 выпрямленное напряжение подаётся на последовательно включенные З-И VT1 и К-Э VT2. Если вырабатываемой солнечной батареей энергии становится достаточно для одновременного открывания VT1 (напряжением на C2, R1) и VT2 (током зарядки аккумуляторов), то будет происходить шунтирование нижнего плеча делителя R4, что приведет к повышению порога открывания VT3, VT4 для запуска повышающего преобразователя. Таким образом, чем больше энергии вырабатывается солнечной батареей, тем больше становится порог запуска преобразователя, т.е. с накопительного конденсатора C1 снимается всё больший заряд энергии. При достаточном освещении, когда напряжения солнечной батареи под нагрузкой хватает для непосредственной зарядки трёх аккумуляторов (через L1, VD3, VD4), открытые VT1, VT2 шунтируют R4 настолько, что повышающий преобразователь находится в выключенном состоянии. При этом красный светодиод HL2 перестаёт мигать. Зелёный светодиод HL1 светится постоянно при напряжении на C1 более 2В для индикации работоспособности устройства. Процесс автоматического переключения режима работы происходит плавно, адаптируясь под внешнее освещение. При слабом освещении наблюдаются редкие мигания красного светодиода. С возрастанием освещённости частота мигания повышается, а также начинает в противофазе мигать зелёный светодиод. При дальнейшем повышении освещённости, когда в повышающем преобразователе надобность отпадает, остаётся гореть только зелёный светодиод. В ясную солнечную погоду ток зарядки аккумуляторов достигает 25 мА. Для ограничения выходного напряжения солнечной батареи на уровне 5,5 В предназначен стабилитрон VD2, поскольку по datasheet на NCP1450A максимальное входное напряжение для неё не должно превышать 6 В.
Устройство собрано на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 132х24мм.
Все элементы, за исключением разъёма питания для подключения аккумуляторов, в SMD исполнении. Светодиоды HL1, HL2 – ультра яркие типоразмера 1206. Тип приобретённых светодиодов остался неизвестен, но они довольно яркие, а светиться начинают уже при микроамперных токах. Резисторы и керамические конденсаторы – типоразмера 0805 (C3 и R10 – 0603, но можно запаять и 0805 в два этажа). Конденсаторы C1, C4 – танталовые, типоразмера C. Дроссель L1 – типа CDRH6D28 на 15мкГн, 1,4А. Транзисторы применены широко распространённые, корпус SOT-23-3. Разъём питания – стандартный. Внимание! Плата разведена для наружного плюсового контакта штекера.
Настройка устройства практически не требуется. При необходимости подбором сопротивления резисторов R2, R7 можно установить требуемую яркость свечения имеющихся светодиодов. Подбором резистора R4 можно добиться наиболее оптимального режима работы преобразователя (по максимуму КПД) при пониженной яркости освещения.
Источник
«Солнечное» зарядное устройство для аккумулятора
Вступление:
Эта схема является одним из самых простых способов заряда аккумулятора солнечными панелями. Данная схема предназначена для зарядки 12 В аккумуляторов, током до 500мА. Для нормальной работы устройства напряжение холостого хода солнечных панелей должно быть около 16-18 вольт, а ток короткого замыкания не более 500 мА. Батарея для зарядки может использоваться практически любая, емкостью до 20 A/час.
Принципиальная схема:
Описание схемы:
Солнечная энергия направляется от панели PV через 1N5818 диод Шоттки к батарее. Когда на аккумуляторе по ходу зарядки повышается напряжение, то на и управляемом стабилитроне TL431 напряжение поднимается до точки регулирования. Если напряжение окажется выше этой точки, то транзистор начнет закрываться. Когда батарея зарядится, схема будет рассеивать всю солнечную энергию в виде тепла. Схема ограничена 500 мА зарядным током.
Диод Шоттки 1N5818 препятствует обратному току течь в схему регулятора в ночное время суток, или в облачную погоду, когда панели не могут отдавать нужный ток и напряжение. Диод типа Шоттки, имеет более низкое падение напряжения по сравнению с регулярным диод кремния, это повышает эффективность цепи.
Диод Шоттки можно использовать практически любой, временно можно заменить на обычный диод, Резистор 22 Ома использовать меньшей мощности не рекомендуется, Транзистор TIP30B нужно установить на небольшой радиатор, заменить его можно на схожий по параметрам аналог.
Настройка устройства:
Подключите блок питания на вход вместо солнечных панелей, установите напряжение 13.8 вольт, а ток ограничьте на 500-600мА, через амперметр подключаем предварительно заряженный аккумулятор 12V к выходу. Подстроечный резистор крутим до тех пор, пока на амперметре стрелка не спадет почти до нуля. На этом настройка завершена.
Рисунок печатной платы и расположение элементов на ней:
Источник
Простейшее зарядное устройство на солнечных батареях
Автору пришла идея создать зарядное устройство для своего телефона на основе солнечной батареи. Обычно для того, чтобы зарядить мобильный телефон требуется постоянное напряжение в 5 В. Напряжение вырабатываемое от солнечных батарей не постоянное и во многом зависит от освещенности. Поискав выход из данной ситуации автор обратил внимание на стабилизатор напряжения КР142ЕН5А, который позволит питать аккумулятор телефона от энергии сообщаемой солнечной батареей.
Материалы необходимые для создания зарядного устройства на основе солнечной батареи:
1) солнечные батареи с напряжением по 3В 2 штуки
2) стабилизатор напряжения на 5 В, в данном случае микросхема КР142ЕН5А
3) USB разъем для кабеля питания телефона
4) провода
5) припой
6) термоклей
7) паяльник
Рассмотрим основные моменты создания данного устройства.
Стабилизатор КР142ЕН5А является зарубежным аналогом L7805CV, их вы можете заказать через интернет или посмотреть в магазине радиодеталей своего города. Главное достоинство подобного стабилизатора заключено в том, что при подаче на вход напряжения от 5 В до 15 В, он выводит стабильные 5 В.
Это в свою очередь означает возможность использования солнечной панели с вырабатываемым напряжением от 5 В до 15 В соответственно диапазону работы стабилизатора.
Однако у данной схемы есть и минус, который заключается в том, что если подаваемое напряжение от солнечной батареи будет меньше 5 В , то устройство не будет заряжать аккумулятор телефона.
Автор отмечает, что очень важно не перепутать контакты микросхемы и USB разъема при пайке.
У автора имелись две солнечные батареи с рабочим напряжением в 3 В. Так как для работы устройства необходимо напряжением минимум в 5 В, то автор просто соединил эти две батареи последовательно.
После чего была произведена пайка всех элементов в одну схему.
Далее на микросхему был нанесен термоклей, и она была приклеена на обратную сторону солнечной панели.
После сборки устройства автор провел испытания его работы на телефоне. Солнечная батарея была помещена под свет, к ней был подключен мобильный телефон через USB разъем.
Источник