Устройство заряда для солнечных батарей

Зарядка для телефона на солнечных батареях: критерии выбора, обзор моделей, мастер-класс по изготовлению

В настоящее время зарядное устройство для телефона на солнечных батареях не пользуется большим спросом. Но вполне возможно, что уже в ближайшем будущем метод преобразования солнечной энергии в электрический ток и его дальнейшее использование для подзарядки электронных устройств, станет неотъемлемой частью быта.

Из чего состоит

Зарядное устройство от солнечной батареи для мобильного состоит из нескольких небольших фотоэлементов, отвечающих за непосредственное преобразование получаемой солнечной энергии в электрический ток. Развитие прогресса и солнечных батарей дошло до той стадии, в которой существует возможность зарядки не только телефона, планшета или нетбука, но и ноутбука или аккумуляторного устройства с напряжением в 12 В.

Существует два типа солнечных зарядных устройств – с аккумулятором и без него. Конструкция зарядки с аккумулятором включает в себя такие элементы: солнечную панель, вмонтированный аккумулятор, устройство контроля за зарядом и разрядом, преобразователи, обладающие резиновым или металлическим корпусом.

Конструкция без аккумулятора включает в себя те же самые компоненты за исключением вмонтированного аккумулятора, а корпус преобразователя покрыт водонепроницаемым материалом.

Принцип действия солнечной батареи

Как работает солнечная батарея для телефона? Это простейший источник питания. Принцип работы заключается в следующем: у зарядного устройства имеется лицевая панель, на которую крепится непосредственно фотоэлемент, отвечающий за сбор солнечной энергии. Этот же фотоэлемент и преобразовывает получаемую энергию солнца в электрический ток.

При наличии вмонтированного аккумулятора у зарядного устройства заряжаться будет и он. Такие аккумуляторы хороши тем, что их можно использовать в качестве зарядного устройства в ночное время.

Технические характеристики

Список параметров, которыми обладает солнечное зарядное устройство:

• Литиевый аккумулятор, емкость которого равна 2600 mA.
• Напряжение на входе равно 5 V, а ток равен 1000 mA.
• Напряжение на выходе равно 5,5 V.
• Мощность зарядки равна 0,4 W.
• Физический вес зарядки около 200 г.
• Цвет зарядного устройства всегда черный, чтобы лучше притягивать солнечную энергию.
• К комплекту зарядки обычно прилагается USB кабель и большое количество переходников, для зарядки разных моделей телефонов.

Положительные и отрицательные стороны зарядки

Наиболее выделяющимся преимуществом солнечного зарядного устройства, является отсутствие зависимости пользователя гаджета от розетки с электричеством. Эта положительная сторона перекрывает те несколько отрицательных моментов, которые имеются у этого устройства.

Недостатков у такового зарядного устройства два:

• Первый минус – это довольно большие размеры зарядного устройства. Минимальные объемы зарядки – 13х8х1 см. Эти параметры превышают размер практически любого смартфона. Однако объясняется это тем, что таковы минимальные размеры фотоэлемента.
• Второй минус – это пасмурная и дождливая погода, а также ночное время суток, когда зарядить гаджет от солнца не получится. Поэтому приходится иметь встроенный аккумулятор в любом случае.

Рекомендации по выбору

Первое, на что необходимо обращать внимание при покупке зарядного устройства – это его выходные характеристики. Они должны соответствовать характеристикам, заряжаемых гаджетов. В противном случае устройство будет бесполезно.

Второй очень важный момент – это наличие вмонтированного аккумулятора. Он будет являться дополнительным источником питания, а также будет поддерживать работу устройства в пасмурные дни, темное время суток вместо солнечной зарядки.

Дополнительными критериями по выбору будут индивидуальные особенности использования гаджета в будущем. Если планируется брать устройство в поход, то необходимо приобретать мощное зарядное, которое способно накапливать большое количество энергии. При таких условиях эксплуатации встроенный аккумулятор обязателен.

Обзор популярных моделей

Таковых солнечных зарядок существует достаточно много, но лишь несколько из них заслуживают внимания и пользуются спросом.

Solar-Charger P1100F-2600

Характеристики этого зарядного устройства позволяют ему заряжать не только телефоны, но и цифровые камеры и еще несколько видов приборов. В комплектации данной модели состоит литий-ионный аккумулятор с емкостью в 2600 mA. А также обладает устройством контроля за зарядом. Вся зарядка обладает сравнительно малыми габаритами и малым весом. Очень удобен для прогулок загородом.

PETC S09

Зарядное устройство, которое относится к более простым и дешевым маркам и выпускается китайским производителем. Максимальное напряжение на выходе 5,5 V, а емкость аккумулятора до 600 mA. Рассчитан на работу только с телефонными устройствами.

PETC S08-2,6

Не имеет никаких принципиальных различий с другими моделями своей марки за исключением того, что эта модель выпускается без аккумулятора. Следовательно, использоваться может только в светлое время суток, а также в температурных условиях не выше, чем +60 °C.

Делаем своими руками

Ниже мы рассмотрим, как сделать солнечную батарею для зарядки телефона.

Что будем собирать

Технические параметры и конструкционные составляющие для зарядного устройства следующие:

• Выходная мощность – 20 Ватт.
• Конструкционные составляющие: две панели с характеристиками 12 V-10W. Габариты 30х35 см, а в разложенном виде 35х60 см.
• Стабильное выходное напряжение 14 V – 20 W.
• Еще одним элементом зарядки будет встроенный аккумулятор с характеристиками – 14,8 V – 4,3 А-ч. Данных параметров хватит для работы ноутбука.
• Выходы USD, каждый из которых обладает параметрами 5V – 4,3 А-ч.

Необходимые материалы

Солнечную панель для зарядки телефона своими руками необходимо взять в количестве двух штук.

Если материальные возможности поджимают – это могут быть панели китайских производителей, они намного дешевле;

1. Если зарядка создается в виде книги, то нужна петля для соединения панелей.
2. Необходимы USB-гнезда.
3. Яркие диоды в количестве двух штук. Необходимы для световой индикации зарядки устройства.

Этапы сборки зарядки

Собирается устройство довольно просто:

• Необходимо соединить фотоэлементы между собой, а после закрепить их на какой-либо жесткой подставке.
• После этого необходимо припаять кабель с двумя жилами к выходу солнечных батарей, а другой конец к зарядному кабелю от устройства.
• Для того чтобы уберечь зарядку от обратного процесса припаивается диод Шоттка на плюсовую клемму солнечной панели.
• Далее идет припаивание аккумулятора. Осуществлять спайку необходимо с одноименными солнечными клеммами.

Как пользоваться

Перед первым использованием устройства необходимо зарядить встроенный аккумулятор (если он есть) от сети. После полной зарядки можно начинать эксплуатацию гаджета с его подпиткой электроэнергии от аккумулятора.

Когда заряд иссякнет, солнечная батарея помещается под солнечные лучи и накапливает весь потраченный заряд за определенный период. Время зарядки зависит от характеристик аккумулятора и площади фотоэлемента.

Видео

Подробный мастер-класс по изготовлению зарядного устройства вы найдете в нашем видео.

Источник

Контроллеры для заряда солнечной батареи: тонкости подбора и монтажа

Особую популярность в последнее время приобрели системы, функционирующие автономно, без подключения к электросети. Подобные устройства идеально подходят для работы в замкнутом режиме. Конструкции подобных систем довольно сложные и состоят из нескольких элементов, самым главным из которых является контроллер.

Особенности

Контроллеры заряда имеют несколько немаловажных особенностей. Наиболее важными являются функции защиты, которые служат для повышения степени надежности работы данного устройства.

Необходимо отметить наиболее распространенные в подобных конструкциях разновидности защит:

• устройства оснащены надежной защитой от неправильного подсоединения полярности;
• очень важно предотвратить вероятность коротких замыканий в нагрузке и на входе, поэтому производители обеспечивают контроллеры надежной защитой от возникновения подобных ситуаций;
• немаловажной является защита устройства от молнии, а также различных перегревов;
• конструкции контроллеров оснащаются специальной защитой от перенапряжений и разрядки аккумулятора в ночное время суток.

Дополнительно устройство оснащается разнообразными электронными предохранителями и специальными информационными дисплеями. Монитор позволяет узнать необходимую информацию о состоянии аккумулятора и всей системы.

Помимо этого, на экране отображается множество другой немаловажной информации: напряжение аккумуляторной батареи, степень заряда и многое другое.

В конструкцию многих моделей контроллеров входят специальные таймеры, благодаря которым активируется ночной режим работы прибора.

Кроме того, существуют более сложные модели подобных устройств, способные одновременно управлять работой двух независимых друг от друга батарей. В наименовании подобных приборов присутствует приставка Duo.

Необходимо отметить современные модели приборов, которые способны сбрасывать лишнюю энергию на ТЭНы.

Существует несколько типов контроллеров для заряда солнечных батарей. Наиболее простым и доступным по стоимости прибором является On/Off.

Основным предназначением и преимуществом данного вида приборов является своевременное отключение подачи заряда на аккумулятор. Это свойство аппарата немаловажно: во время достижения оптимального напряжения оно помогает избежать перегревания прибора. При этом обязательно следует упомянуть о недостатке подобного вида устройств – быстрое отключение. После того как будет достигнут максимальный ток, нужно в течение примерно двух часов поддержать процесс заряда, однако данный прибор отключает его сразу. Степень заряда аккумулятора в этом случае будет порядка 70 процентов, что значительно ниже необходимого значения. Этот показатель оказывает негативное влияние на работу аккумуляторной батареи.

Второй тип контроллеров для заряда солнечной батареи – электронный прибор PWM. Выпуск подобной конструкции был налажен сравнительно давно. В основу работы устройства заложены специальные алгоритмы широтно-импульсной модуляции. Несмотря на это, подобные приборы достаточно эффективны. PWM-устройства являются оптимальным вариантом для использования в бытовых условиях.

Более современное электронное устройство – МРРТ. Прибор оснащен новейшими технологиями, направленными на отслеживание максимальной степени мощности. Это в несколько раз увеличивает эффективности и функциональность данного устройства. Однако, несмотря на это, необходимо отметить, что при выборе устройства для использования в бытовых условиях следует выбирать прибор из серии PWM. Это обусловлено высокой стоимостью приборов из серии МРРТ, а также сложной настройкой. Подобные устройства являются оптимальным вариантом для применения в системах масштабной солнечной энергетики.

Если вы хотите подобрать гибридный вариант, тогда, прежде всего, необходимо понять, как микроконтроллер работает (принцип работы и ШИМ).

Как выбрать

Выбирая подходящий контроллер для заряда солнечной батареи, необходимо обратить особое внимание на несколько очень важных критериев.

На первом месте стоит входящее напряжение. Максимальное значение данного показателя должно соответствовать определенным нормам. В конструкциях подобных устройств иногда используются несколько батарей. Поэтому напряжение на схему прибора идет одновременно от всех батарей, соединенных различными способами. Чтобы прибор правильно функционировал, необходимо определенное напряжение, показатели которого не должны превышать предусмотренные производителем нормы.

Чтобы показатели напряжения соответствовали необходимым стандартам, следует учитывать некоторые нюансы:

• завышение всех показателей конструкции для заряда солнечной батареи – в целях рекламы;
• неустойчивость различных процессов, происходящих в фотоэлементах прибора, во время сильных световых вспышек, при этом могут быть значительно превышены показатели энергии, которая оказывает влияние на напряжение в аппарате во время холостой работы батареи.

Вторым немаловажным критерием является номинальный ток. Значение данного показателя у каждого вида устройств разное. Поэтому при выборе того или иного прибора следует предварительно уточнять необходимые нормы мощности – для эффективной работы контроллера данные показатели очень важны. Устройство передает эти значения аккумулятору. В том случае, если прибор не будет получать необходимую мощность, может возникнуть непредвиденная ситуация, и произойдет поломка устройства.

Для расчета значения мощности за основу берется показатель напряжения при разряженных аккумуляторах аппарата. При этом необходимо перемножить показатели выходного тока и напряжение, которое вырабатывается солнечной батареей. После этого следует добавить к полученному результату 20 процентов на резерв.

Еще одним важным критерием при выборе контроллера является вид нагрузки. Не следует использовать устройство для подключения различных бытовых приборов. Это приведет к выводу контроллера из строя, что обусловлено использованием в конструкции прибора различных технологий, которые учитывают всю нагрузку, заложенную в свойствах аккумулятора. Чтобы избежать возникновения подобных ситуаций, необходимо использовать устройство строго по назначению.

Схема установки

Вы можете сделать самодельный вариант своими руками и настроить его, если будете учитывать все наши рекомендации.

Следует отметить, что при подключении каждого типа подобных приборов необходимо использовать максимально соответствующий вид солнечных панелей. Например, при использовании устройства, рассчитанного на входное напряжение порядка 100 вольт, следует воспользоваться солнечными панелями, у которых подобный показатель на выходе соответствует данному значению.

Прежде чем приступить к подключению прибора, следует определиться с наиболее подходящим местом для его установки. Оптимальным решением данного вопроса является сухое, хорошо проветриваемое помещение. Категорически не рекомендуется располагать рядом с аппаратом легковоспламеняющиеся материалы. Помимо этого, категорически недопустимо расположение устройства очень близко к различным источникам вибрации, влажности, а также разнообразным обогревателям и печам. Место для размещения аппарата должно быть надежно защищено от различных атмосферных осадков и прямых солнечных лучей.

Последовательность подключения устройств PWM

Чтобы добиться максимального эффекта от использования подобного устройства, необходимо точно следовать инструкции, а также соблюдать определенную последовательность при подключении аппарата. Процесс подсоединения приборов PWM и различных периферийных устройств не вызовет больших затруднений – справиться с данной задачей сможет любой человек.

Каждая конструкция оснащена специальными маркированными клеммами.

Подключение периферийных устройств необходимо осуществлять в точном соответствии с обозначениями на контактных клеммах:

• необходимо соединить аккумулятор и аккумуляторную батарею при помощи специального провода и клеммы, внимательно соблюдая полярность;
• к определенному положительному проводу нужно подсоединить предохранитель, предназначенный для защиты прибора;
• на соответствующих контактах контроллера следует зафиксировать специальные проводники, выходящие от батареи солнечных панелей, при этом также нужно тщательно соблюдать полярность;
• следует подсоединить к определенным выходам аппарата специальную лампу для контроля соответствующего напряжения.

Не следует нарушать указанную последовательность. Например, категорически не рекомендуется подсоединять к контроллеру при отключенном аккумуляторе солнечные панели – это может привести к поломке аппарата. Инвертор конструкции нужно соединять с аккумуляторной батареей при помощи специальных клемм.

Порядок подключения приборов MPPT

Общие правила подключения этого типа аппаратов практически идентичны монтажу других видов приборов. Однако технология установки немного отличается, так как контроллеры MPPT относятся к более мощным устройствам.

Для конструкций, рассчитанных на высокую мощность, для соединения силовых цепей необходимо использовать электрокабели с большим сечением.

Соединительные электрокабели обязательно должны быть оснащены специальными наконечниками, выполненными из меди, которые необходимо предварительно обжать с помощью определенного инструмента. Отрицательные клеммы солнечной панели и аккумулятора следует оснастить специальными переходниками с предохранителями и выключателями. Благодаря подобному оснащению конструкции прибора можно добиться значительного сокращения потери энергии и гарантированной максимально безопасной эксплуатации конструкции.

Предварительно перед подключением прибора обязательно следует убедиться, что напряжение на клеммах соответствует либо имеет значение меньше допустимой нормы, которая необходима для подачи на вход контроллера.

Подсоединение периферии к аппарату MTTP:

• предварительно следует отключить прибор и аккумулятор при помощи специальных выключателей;
• необходимо демонтировать специальные предохранители на солнечной панели и аккумуляторе;
• нужно подсоединить при помощи электрокабеля и клемм аккумулятор и контроллер;
• подключить с помощью специального провода и клемм солнечную панель с аппаратом (данные элементы обозначены соответствующими знаками);
• соединить с помощью электрокабеля определенную клемму заземления с шиной «земли»;
• установить на конструкции специальный датчик, определяющий температуру.

Только после выполнения всех этих действий можно поставить на место предохранитель аккумуляторной батареи и перевести выключатель в положение «включено». На мониторе устройства появится значок, обозначающий аккумулятор.

После этого необходимо подождать несколько минут, установить предохранитель солнечной панели и включить устройство при помощи специального выключателя, расположенного на панели прибора. На мониторе отобразится определенный значок, обозначающий напряжение солнечной панели. Это говорит об успешном начале работы прибора.

Советы

Чтобы добиться максимальной отдачи, необходимо устанавливать устройства в местах, хорошо освещенных солнцем. При этом немаловажно расположить прибор максимально высоко.

Конструкция лицевой стороной должна быть направлена в южном направлении. Допускается незначительное отклонение, которое не должно превышать 20 градусов.

Прибор устанавливается под определенным углом к уровню горизонта.

В конструкцию наиболее усовершенствованных устройств входит специальный электропривод, который меняет угол в зависимости от положения солнца.

О том, какие существуют тонкости подбора и монтажа солнечной батареи, смотрите в следующем видео.

Источник