Солнечная батарея из диодов своими руками: Солнечная батарея из диодов своими руками
МОЩНАЯ САМОДЕЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ
Все началось с того, что один знакомый, который в молодости был радиолюбителем, мне согласился за символическую цену отдать чемодан с радиодеталями времен Советского Союза. Чемнодан был настоящей наxодкой и когда открыл его, увидел совсем новые стеклодиоды и мощные железные диоды серии кд2010 и кд203. Уверен многие знают, что если осветить полупроводниковый кристалл солнцем, то он способен отдать до 0,7 вольт напряжения. Если кто не в курсе о чем говорю, советую читать статью о зарядке мобильного телефона самодельной диодной солнечной панелью. Итак, после небольшего расчета оказалось, что имеющихся диодов более чем достаточно для реализации моей идеи. Один кристалл из диода кд2010 способен дать до 0,7 вольт напряжения, а сила тока одного кристалла может достигать 7 миллиампер (для сравнения скажу, что номинальный ток потребления белого светодиода составляет 20 миллиампер).В общем от диодной солнечной панели я желал получить номинальное напряжение при нормальном солнечном освещении 9 вольт, напряжение при облачной погоде не менее 6 вольт, а при ярком солнечном освещении планировалось получить до 14-16 вольт напряжения, про силу тока поговорим потом. Итак, поскольку пиковое значение напряжение в 0,7 вольт мои кристаллы отдавали очень редко (в течении 3-х дней испытании на солнце мультиметр только один раз показал такое значение от одного кристалла), то решил для удобства проведения расчетов использовать расчетную величину тока одного кристалла 0,5 вольт. Для получения 12 вольт напряжения нужно последовательно соединить 24 кристалла полупроводниковых диодов. Теперь поясню, как достать кристалл из диода. Берем сам диод и при помощи молотка разбиваем стеклянный держатель верxнего контакта диода. Затем при помощи плоскогубцев нужно открыть диод. Там мы увидим кристалл, который припаян к основании диода. К кристаллу припаян медный многожильный провод на конце которого прикреплен верxний контакт диода. Берем нижнее основание диода на который припаян кристалл и идем к газовой плите. Держим его при помощи плоскогубцев на огне (так, что полупроводниковый кристалл наxодился сверxу). Через пол-минуты олово кристалла расплавится и уже можно спокойно взять его при помощи пинцета. Так нужно делать со всеми диодами. У меня на это ушло пару дней. Работа действительно трудная, но дело стоит того. Как уже было сказано, каждый полупроводный кристалл способен отдавать до 7 миллиампер тока на ярком солнце. Для удобства расчета использовал значение силы тока одного кристалла 5 миллиампер. То есть, если параллельно соединить 32 кристалла мы получим силу тока 160 миллиампер, почему именно 160 миллиампер? Просто у меня диодов xватило как раз только для получения такого тока. Нужно подключить 24 диода последовательно для получения 12 вольт напряжения и собрать 32 блока по 12 вольт и включить параллельно для получения желаемой емкости. В итоге когда панель была готова (после почти недели работ) я почему то получил иные параметры которые меня очень обрадовали. Максимальное напряжение при ярком солнечном освещении до 18 вольт, а сила тока достигала 200 миллиампер, иногда до 220 миллиампер.
Для корпуса панели были использованы два каркаса от советского стабилизатора напряжения. На стабилизаторе есть отверстия для вентиляции и именно в ниx были поставлены полупроводные кристаллы.
Поскольку солнечный свет не всегда будет освещать нашу панель, то было решено зарезервировать напряжение от панели в аккумулятораx. Аккумуляторы были использованы от китайскиx фонариков. Каждый аккумулятор имеет следующие параметры: напряжение 4 вольт, емкость до 1500 миллиампер.
То есть наша панель за сутки успеет зарядить такой аккумулятор, точнее три такиx аккумулятора, поскольку аккумуляторы были включены последовательно для получения 12 вольт напряжения, потом переделал панель и она также при желании могла отдавать 8 вольт 300 миллиампер. Также была изготовлена небольшая панель из стеклодиодов. Стеклодиод при ярком солнечном освещении отдавал напряжение до 0,3 вольт, а сила тока до 0,2 миллиампер.
Стеклодиодная панель у меня дает напряжение 4 вольта, сила тока до 80 миллиампер. Все напряжение от солнечныx панелей накапливалось в свинцовыx аккумулятораx от фонарей, однако желательно использовать аккумулятор с большой емкостью, даже и от автомобиля. Все напряжение от аккумуляторов тратилось с одной целью — осветить дом в ночное время. Освещение выполнялось светодиодами.
Для этого из магазина были куплены светодиодные китайские фонарики. Затем были созданы светодиодные панельки.
На каждой панельке 42 светодиода. В общей сложности были созданы три идентичные панели которые вместе потребляли всего 20 ватт. Но освещенность равна 100 ваттной лампе накаливания и даже больше.
Свет, которые дают светодиоды, более приятный и успокаивающий. К тому же светодиоды имеют ничтожные тепловые потери.
Ну в прочем думаю все отлично знают, что светодиоды более эффективны. Все светодиоды были подключены параллельно и питаются от 4-х вольт напряжения, но напряжение нужно подать через токоограничивающий резистор 10 ом — мощность резистора 1 ватт, и нагрева резистора не наблюдалась. Ака.
Форум по энергосберегающим технологиямФорум по обсуждению материала МОЩНАЯ САМОДЕЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ
Солнечная батарея из светодиодов – минутное дело
Многие бы хотели перейти на альтернативные источники энергии, ведь это гарантирует не только чистоту окружающей среды, но и экономию денежных средств, но не у каждого из нас есть возможности, чтобы следить и уж тем более использовать последние достижения человечества в этой сфере. Но как говорится, голь на выдумки хитра. Под этим девизом и появилась солнечная батарея из диодов, которую может собрать каждый, кто любит эксперименты и устройства, собранные своими руками.
Но у каждой вещи, изготовленной в домашних условиях из подручных материалов, есть две стороны. Первая – это явная экономия и чувство морального удовлетворения, которое получаешь, когда держишь в руках предмет, который своим появлением обязан только тебе, а вторая – это отсутствие гарантии работоспособности и практичности самодельного устройства. Не обошла стороной эта участь и диодную солнечную батарею. Ну а какая сторона окажется сильнее, Вы узнаете дальше.
В чем заключается принцип работы
В основе всего лежит тот факт, что под действием солнечных лучей диод вырабатывает напряжение. Именно это знание и послужило толчком к тому, что на свет родилась идея изготовления солнечных модулей из диодов. Но проблема в том, что величина вырабатываемого напряжение крайне мала, поэтому для получения более или менее мощной батареи понадобится неограниченное количество диодов.Собираем солнечный модуль. 1 часть:
Процесс сборки
Первый шаг – избавиться от корпуса. Для этой цели подойдут любые подручные средства, можно воспользоваться молотком, но очень аккуратно, удары должны быть несильными и осторожными, чтобы не повредить сам кристалл. Но этот шаг можно и пропустить, оставив диоды в их первоначальном состоянии. В таблице 1 приведены значения напряжения для светодиодов разных цветов.
Таблица 1
Светодиод | Напряжение, В |
Красный прозрачный | 1,37 |
Красный полупрозрачный | 0,52 |
Инфракрасный | 0,93 |
Зеленый прозрачный | 1,48 |
Зеленый непрозрачный | 1,51 |
Белый | 0,32 |
Оранжевый непрозрачный | 1,52 |
Опыт разрешит все споры
В теории напряжение должно возрастать пропорционально количеству используемых светодиодов, но на практике все совсем не так. Тем более чем больше количество, тем большая площадь потребуется для их размещения, а значит, возрастут потери при их соединении. Еще одна проблема – самопроизвольное свечение. Некоторая часть светодиодов будет генерировать электроэнергию, а другая наглым образом ее потреблять. И устранить этот недостаток невозможно. Ну и 3-я проблема – выработка энергии диодами возможна лишь под прямыми солнечными лучами, небольшое облачко на небе – и напряжение на выходе равно нулю.
Вывод напрашивается сам собой: идея изготовления солнечной батареи из доступных диодов с самого начала обречена на провал. Выгоднее переплатить и приобрести заводской модуль, чем изготовить его своими руками. Есть, конечно, неплохие варианты, но о них мы уже рассказывали в одной из наших предыдущих статей.
Статью подготовила Абдуллина Регина
Собираем солнечный модуль. 2 часть:
ƒ↓ Солнечная батарея из светодиодов
Раньше я уже рассматривал солнечные батареи и их важность в статье про садовую лампу. Но то было уже готовое решение.
Сейчас же я расскажу про свой опыт создания светодиодной солнечной батареи своими руками.
Прошу обратить внимание, что статья обозначена символами
Лично мне, идея пришла совершенно случайно, также случайно как я попал на чужую пару вольным слушателем. Там рассказывали про светодиоды и возможность их использования как фотодиодов. То есть, другими словами, светодиоды тоже преобразуют свет в электричество!
Для начала нужно определить какие светодиоды лучше использовать. Но сейчас не сезон и тестить под прямыми солнечными лучами не получиться, да и не постоянное это солнце. Что же делать? Забить Забыть до лета? Это не подход мозгочинов и всех самодельщиков))
В дело вступает галогеновая лампа, купленная в статье про фотостол.
Галогенка выбрана не случайно, а за счет близости к солнечному спектру излучения и большой мощности.
Решил собрать и кое где открутить все светодиоды, которые были в нашей мозгочинской лаборатории.
Для максимальной точности сравнения все светодиоды подносились перпендикулярно и вплотную к центру лампы. Но прежде чем заглянуть в таблицу выберите, основываясь на личных знаниях и опыте, — какой светодиод выдаёт большее напряжение? Белый, красный, может инфракрасный?
5 мм | Вольт |
Зеленый непрозрачный светодиод | 1,51 |
Зеленый прозрачный светодиод | 1,48 |
Ультрафиолетовый светодиод | 0,11 |
Инфракрасный светодиод | 0,93 |
Красный прозрачный светодиод | 1,37 |
Оранжевый непрозрачный светодиод | 1,52 |
Красный полупрозрачный светодиод | 0,52 |
Белый светодиод | 0,32 |
3 мм | |
зеленый непрозрачный светодиод | 1,52 |
зеленый непрозрачный с отражателем !!! | 1,57 |
10 мм | |
Красный непрозрачный светодиод | 1,16 |
Кто загадывал зелёный, тому — зачот!
Поэтому выберем все зелёные индикаторные диоды.
Далее я спаял 9
светодиодов последовательно и еще 9 параллельно, чтобы сравнить эффективность при 2-х видах подключения. Остановился на 3 мм, т.к. они выдают такой же вольтаж, как и светики по 5 мм (ох и бесит меня это слово).
Результаты вышли следующими:
При последовательном подключении всего 1,25 V
и
параллельно 1,56 V. Я ожидал совсем иного. Силу тока измерять не удалось (из за моего мультиметра). Но я и так знаю, что она там ничтожно мала. Интересно, что при последовательном соединении напряжение только уменьшилось. Может это связанно с тем, что светодиоды частично потребляют энергию, которую сами же конвертируют из света!?
В общем слова профессора (с 1 Ф :)) ) подтвердились и ничего не вышло. Но чтобы убедиться в этом наверняка, я подключил светодиоды к электронному термометру, который питается от 1 полуторовольтовой таблетки. И…. барабанная дробь …
Epic Fail!
Вывод: площадь p — n перехода у светодиодов очень мала (по сравнению с солнечной батареей). Например у модуля в садовой лампе полоска составляет несколько сантиметров.
Так же светодиод представляет из себя единицу готового изделия, стоимость модуля 100% превысит стоимость солнечных батарей с учетом эффективности. Так что использовать его в данном виде не целесообразно.
Солнечная батарея своими руками
Если говорить об экономической целесообразности, то для изготовления небольшой солнечной батареи своими руками в домашних условиях выгодней купить фабричную панель, а не несколько десятков новых диодов или транзисторов. При одинаковой производительности (мощности) такая самоделка будет дешевле, а ее изготовление займет меньше времени. Единственное условие, оправдывающее потраченное время — это возможность дешево купить старые комплектующие, которые были списаны как «неликвиды».
Устройство и принцип работы
Есть два основных способа использования солнечной энергии:
- Прямое использование для нагрева воды и аккумулирования тепла в гелио системах отопления и горячего водоснабжения.
- Преобразование света в электроэнергию.
Справка. Основные законы преобразования света в электроэнергию были сформулированы в конце XIX века российским ученым Александром Столетовым.
Первые солнечные панели появились еще в семидесятые годы прошлого столетия, но несовершенные технологии и низкая эффективность делали производство батарей дорогим и низкорентабельным. И только последние разработки в этой области сделали производство «солнечной» электроэнергии технически и экономически доступными.
Есть несколько типов панелей, использующих разные материалы. Но все они построены на полупроводниках. Преобразование света основано на внутреннем фотоэффекте p-n перехода — возникновении дополнительных «дырок» и свободных электронов под воздействием света. Электроны «стремятся» в n-область, дырки — в p-область. Как результат перераспределения заряда между областями, возникает разность потенциалов и через переход протекает ток.
Стационарные солнечные батареи дополнительно оборудуют инверторами, преобразующими постоянный ток в переменный. Компактным модулям для питания устройств, работающих от аккумуляторов, инвертор не нужен.
Аналогичный компактный модуль можно сделать своими руками из диодов или транзисторов и подключить его к «промежуточному» аккумулятору. А уже от него заряжать мобильный телефон (как от Power Box) или использовать для питания LED светильника.
Солнечная панель из диодов
Для изготовления панели можно использовать диоды в металлических и стеклянных корпусах. Первый вариант мощнее, но более трудоемкий. Второй — проще, хотя для достижения такой же мощности понадобится больше элементов.
Панель из диодов в металлическом корпусе
Диоды КД203
Если говорить о максимальной мощности, которую можно получить с одного кристалла полупроводника, то лучшими в этом отношении будут диоды серии КД203 (КД2010).
При ярком солнечном свете один кристалл способен выдать напряжение порядка 0.7 В при токе до 7 мА.
Но сложность заключается в том, что диоды этой серии изготовлены в металлокерамическом корпусе, который заодно выполняет роль теплоотвода при монтаже на металлическое шасси.Чтобы вынуть кристалл кремниевого полупроводника и «открыть» его для освещения, надо:
- аккуратно разбить керамику и освободить верхний контакт;
- раскрыть корпус, сняв с основания «крышку»;
- разогреть диод до температуры плавления олова, которым к кристаллу припаяны контакты;
- освободить от верхнего жесткого контакта кристалл, а вместо него припаять гибкий проводник.
Диоды средней мощности в металлическом или металлостеклянном корпусе серии Д7, Д214, Д215, Д226, Д237, Д242-Д247 разбирать проще. Сначала бокорезами обрезают жесткий контакт и часть корпуса в виде трубки со стороны анода. А затем вставив нож в шов между основанием и крышкой, открывают корпус. Для облегчения процесса можно предварительно слегка сжать фланец корпуса в тисках, чтобы раскрылась щель между основанием и крышкой.
И эту процедуру надо выполнить с каждым диодом, а их должно быть несколько десятков. В реальных условиях напряжение на одном кристалле будет ниже максимума раза в полтора — около 0.5 В. Чтобы получить на выходе 5 В, надо последовательно соединить в блок 10 кристаллов.
Приблизительно такое же соотношение максимальной и реальной силы тока — рассчитывать надо на величину 4-5 мА. Чтобы «нарастить» силу тока и повысить мощность солнечной батареи, надо параллельно соединить на панели несколько таких блоков.
Сама панель должна иметь вид решетки из расположенных в несколько рядов ячеек двух разных диаметров, расположенных поочередно. Большое отверстие — для посадки корпуса, меньшее — для гибкого проводника, которым соединяют в цепь расположенные рядом диоды. Такая заготовка для диодов в металлическом корпусе без крышки глядит так:
Возможны и другие варианты конструкции панели, но принцип прежний — последовательно-параллельное соединение элементов. Принцип как сделать солнечную батарею из диодов был описан еще в советское время. Ниже приведено фото иллюстрации тех времен, на которой показаны способы разборки элементов и принципиальная схема соединения:
Панель из диодов в стеклянных корпусах
Эти элементы менее мощные и способны «генерировать» токи менее одного миллиампера, но их достоинство в том, что кристалл полупроводника не надо «открывать».
У некоторых серий корпус изначально прозрачный, а у тех элементов, корпуса которых окрашены, надо просто смыть краску растворителем.
К таким относятся диоды Д223Б, которые способны при оптимальной ориентации относительно яркого солнца выдавать напряжение около 0,3 В, что почти сопоставимо с более мощными аналогами.
Пошаговый процесс изготовления солнечной панели выглядит так:
- помещают на некоторое время диоды в емкость с растворителем;
- достают из растворителя элементы и счищают с них размягченную краску;
- сгибают под 180° выводы анодов (это необходимо для правильного положения кристалла полупроводника относительно плоскости монтажной платы;
- монтируют на монтажной плате элементы, объединяя их в последовательно параллельные группы согласно схеме соединения.
Вот так выглядит панель, состоящая из 9 параллельно соединенных блоков по 12 элементов в каждом:
Как видно, помещенная на солнце, она выдает напряжение в 2.5 В, а ее мощности хватает, чтобы полностью зарядить за 2 часа ионистор емкостью 0,47 Ф.
Панель из светодиодов
Любой светодиод обладает обратимостью: он не только излучает свет под напряжением, но и наоборот — генерирует электричество под воздействием света. Максимальная ЭДС у сверхярких элементов — до 1.65 В, но ток при этом получается очень маленьким — до 20 мкА. Зеленые индикаторные светодиоды с линзой диаметром 3 или 5 мм при освещении выдают почти 1.6 В. Совсем немного уступают им красные и оранжевые светодиоды с линзой 5 мм.
Но изготовить из них солнечную панель, способную работать как эффективное зарядное устройство, не получится из-за крайне маленького тока.
Панель солнечной батареи из транзисторов
Так же как и у диодов, открытый полупроводниковый кристалл транзистора при освещении образует разность потенциалов на p-n переходах. Если провести измерения, то в результате окажется, что всегда есть пара контактов, которая выдает максимально возможную мощность.
Но перед этим надо «открыть» корпус транзистора — аккуратно снять крышку. Вот так выглядит транзистор 2Т908А «внутри»:
Обычно наибольшая ЭДС возникает между коллектором и базой или эмиттером и базой. Перед сборкой домашней солнечной панели надо протестировать все заготовленные элементы и рассортировать их по группам (блокам) с наиболее близкими значениями суммарных напряжений.
Примечание: Один из основных недостатков мощных транзисторов отечественного производства — это «нестабильность» характеристик.
Например, чтобы подобрать приблизительно одинаковую пару для двухкаскадного усилителя, надо было «прозвонить» вручную несколько транзисторов.
Для увеличения общего напряжения и тока применяют смешанное соединение.
Схема сборки элементов солнечной батареи
Первый вариант. Соединяют параллельно группы (блоки) с одинаковым суммарным напряжением последовательно собранных элементов, и получают на выходе сумму токов от каждого блока. Схема приведена ниже:
Второй вариант. Элементы с приблизительно одинаковыми напряжениями соединяют в группе параллельно (выходной ток будет равен сумме токов). А чтобы нарастить напряжение, несколько таких групп соединяют последовательно.
В сравнении с диодной солнечной панелью собранный транзисторный блок при одинаковой мощности будет занимать большую площадь.
Сборка корпуса
Самый простой корпус для панели домашней солнечной батареи изготавливают из фанеры или листового пластика:
- Вырезают по размеру лист, к которому крепят панель.
- По периметру листа крепят саморезами или на клей небольшие бортики высотой чуть больше толщины панели.
- Сверлят отверстия под выходной кабель с клеммами для подключения аккумулятора.
- Подключают к панели кабель через диод Шотки (это надо, чтобы обезопасить аккумулятор от короткого замыкания).
- Сверху накрывают лист светопрозрачным листом — оргстеклом или монолитным поликарбонатом. Крепят его к бортам саморезами.
В качестве средства повышения эффективности панели из одного блока иногда используют алюминиевые банки. Такая солнечная батарея своими руками выглядит так:
В этой конструкции донышко от алюминиевой банки выполняет роль вогнутого зеркала, которое «собирает» в фокусе отраженные лучи света.
Даже если кристалл полупроводника не лежит в главном фокусе, он все равно расположен на главной оптической оси, а это уже увеличивает концентрацию светового потока. Но такая конструкция оправдана в случае, если размеры панели не имеют значения, а количество диодов или транзисторов ограничено.
Описанные выше схемы не могут служить в качестве источника альтернативной энергии для подключения сколь значимого по мощности потребителя.
Их достоинство в том, что можно использовать элементную базу, которая морально устарела и досталась практически даром как «наследство» от советской промышленности. Изготовление подобной батареи можно рассматривать как хобби или приобретение полезных навыков у новичка. А практическая польза, хоть небольшая, но будет.СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ из ДИОДОВ — Ошибки и Заблуждения | Дмитрий Компанец
Пытаясь построить солнечную батарею из диодов, транзисторов и светодиодов, большинство любителей электроники опираются на старые схемы из журналов и на сторонние публикации в сети Интернет, предпочитая не задумываться о процессах происходящих при генерации ЭДС ПН переходами. Доверие к схемам и россказням приводит к разочарованию в идее сделать Солнечную Батарею своими руками — старые схемы просто лгут и на поверку оказывается что собранная Батарея едва тянет маломощную нагрузку.
Кулибины от электроники на перебой делают фэйки и демонстрируют гальванические явления выдавая их за ФотоЭдс, более разумные пытаются решить задачу но делая массивные панели состоящие из сотен и тысяч элементов получают ЭДС фиксируемую только приборами.
Я решил показать на примере Две основные Ошибки допускаемые при создании самодельных солнечных батарей.
1) Последовательное соединение дидов генерирующих ЭДС приводит к увеличению напряжения, но ток при этом сильно уменьшается благодаря сопротивлению самих диодов и падению напряжения на них.
2) Параллельное соединение призванное увеличить ток приводит к потере напряжения в результате большой обратной проводимости самих диодов в открытом состоянии.
Разумеется можно обойти эти недочеты используя методы матричного соединения без дополнительных выпрямляющих и блокирующих диодов, в таком случае генерируемая ЭДС сравнима по мощности с фабричными фотопанелями аналогичного размера.
Дерзайте и пробуйте!
Удачи!
Солнечная батарея своими руками из диодов
Все человечество сегодня стремится использовать экологические технологии, которые позволяют экономить ресурсы. А что может быть экологичнее и экономнее, чем солнечная энергия? Пока солнце будет светить, его энергию можно и нужно использовать в своих целях. Но для этого необходим специальный улавливатель — солнечная панель или иначе — батарея.
Несмотря на то, что эта технология неновая, она все равно остается дорогостоящей. Поэтому многие умельцы предпочитают собирать такие устройства своими руками. Наиболее простой способ приобщиться к бесплатной энергии солнца, это собрать прибор из диодов. О том, как собрать это чудо инженерной мысли в домашних условиях, расскажет сегодняшняя статья.
Что за устройство такое?
Перед тем, как приступать к сборке солнечной батареи своими руками, необходимо выяснить, что же это такое.
Солнечная батарея представляет собой специальную фотопластину, которая в результате воздействия на нее солнечного света может изменять свою проводимость. Это процесс происходит с выделением электрической энергии.
Обратите внимание! Преобразование солнечного света в нужный вид энергии на сегодняшний день является самым перспективным путем развития в энергетическом плане.
Классический вид заводской солнечной батареи
И такое приобретение станет совсем не лишним в квартире или доме. А ее изготовление своими руками в домашних условиях несет некоторые плюсы. Так, можно сэкономить на покупке производственной модели. И, конечно же, получить определенное моральное удовлетворение, которое всегда приходит, если сделать хорошую вещь своими руками.
Но с другой стороны, в случае самостоятельной сборки всегда имеется один недостаток — отсутствие гарантий качества и работоспособности. Конечно, если вы мастер на все руки и постоянно паяете дома электроприборы, то у вас все получится по высшему разряду, а вот у новичка не столь радужные перспективы. Поэтому решайте сами, выгодно ли делать солнечную панель своими руками или ее проще все-таки купить в специализированном магазине.
Решившись собрать подобное устройство диодного вида, необходимо знать принцип его работы. Солнечная батарея из диодов в своей основе может содержать два типа элементов:
- светодиоды;
- старые диоды.
Диод содержит в себе полупроводниковый кристалл с p-n-зоной. При воздействии на элемент солнечного света в области p-n-зоны начинает наблюдаться движение электронов, которые формируют собой направленный поток. В результате получается фототок. Благодаря такому принципу работы становится возможны сборка солнечной батареи своими руками из диодов.
Но здесь необходимо помнить, что вырабатываемое диодом напряжение будет очень маленьким (к примеру, около 0,5 В для диодов вида КД). При этом сила тока не будет превышать 7 мА. А вот для белого светодиода ток потребления может достигать до 20 мА. В результате, чтобы получить относительно нормальную мощность батареи нужно довольно много диодов.
Первый вариант сборки
Светодиод
Как уже стало понятно, на сегодняшний день солнечная панель домашними умельцами может изготавливаться в двух вариантах: из светодиодов и старых диодов.
Рассмотрим первый вариант, когда в качестве главного элемента будет выступать обычный светодиод.
Современные светодиоды могут широко применяться для самостоятельной сборки мини-солнечной батареи. У них принцип функционирования почти аналогичен обычным диодам. От последних светодиод отличается наличием специального корпуса. Он выступает в роли линзы, с помощью которой происходит фокусирование солнечных лучей на проводящем кристалле.
Обратите внимание! За счет наличия этой линзы вырабатываемое напряжение здесь будет несколько выше, чем у стандартных диодных элементов.
При этом нужно помнить, что вырабатываемое напряжение зависит от типа свечения светодиода:
- для красно-прозрачного элемента данный показатель будет равен примерно 1,3 В;
- для зеленого – 1,5 В;
- для инфракрасного – 0,9 В.
Установка элементов может производиться на плотном картоне или текстолитовой подложке. Собрав батарею из 100 светодиодов, можно получить силу тока примерно в 0,5 мА.
Процесс сборки происходит следующим образом:
Готовая батарея
- избавляем элементы от корпуса. Для этого можно использовать самые разнообразные подручные средства (молоток, долото и т.д.). Снимать корпус следует аккуратно, что избежать повреждения кристалла;
Обратите внимание! Корпус на светодиоде можно вообще не снимать.
- в качестве платы будем использовать картон. В нем проделываем небольшие отверстия. Отверстия делаем не как заблагорассудится, для этого используется схема. Выбирая схему, берите во внимание тот факт, что при последовательном соединении элементов их напряжение будет суммироваться, а при параллельном – суммироваться сила тока. Самый больший эффект будет при сочетании обеих схем подсоединения;
- в проделанные отверстия вставляем светодиоды и соединяем их между собой по выбранной схеме.
Все, батарея готова. Вам останется только проверить ее показатели с помощью регистрирующего прибора. Не ожидайте увидеть внушительные цифры. Зачастую при такой сборке аппарат будет выдавать ток в 0,3 мА.
По сути, кроме чисто «спортивного» интереса здесь мало чего можно добиться. Вы потратите деньги, время и силы, а получите минимальный результат. Еще одним минусом такого устройства будет большая площадь размещения диодных элементов.
Свечение панели
Поскольку для создания солнечной батареи использовались светодиоды, то они будут светиться. Самопроизвольное свечение таких элементов является еще одним минусом идеи использовать светодиоды для создания панели с целью преобразования электрического тока из солнечной энергии.
Такой эффект обусловлен тем, что часть элементов схемы станет генерировать электроэнергию. А вот другая их часть будет ее потреблять.
Обратите внимание! Убрать эффект свечения у светодиодной солнечной батареи невозможно.
Сюда же, к минусам конструкции, можно добавить и тот факт, что панель будет вырабатывать электроэнергию только под прямыми солнечными лучами. Если на небе будет хотя бы одно облачко или просто пасмурный день, то на выходе напряжение будет равно нулю.
Второй вариант
Старый диод
Другим вариантом сборки солнечной батареи будет использование старых диодов. Принцип их работы такой же, как и у современных элементов электросхем подобного плана.
В данном случае изготовление панели осуществляется следующим образом:
- открываем корпус диода, чтобы на его кристалл могли попадать солнечные лучи;
- верхнюю часть корпуса необходимо просто срезать. При этом нижнюю часть следует нагреть с помощью включенной газовой плиты. Держать элемент над огнем нужно не более 20 секунд;
- после того, как припой расплавился, можно без проблем извлечь кристалл. Для этого используем пинцет;
- вытащенные кристаллы следует припаять к плате. Схема приведена ниже. Она может отличаться в зависимости от нужных конечных параметров.
Схема установки
Чтобы получить 2-4 В, необходимо смонтировать 5 блоков, состоящих из 4-5 спаянных последовательно кристаллов. В результате вы получите требуемое напряжение при нужной силе тока. Параллельное подключение принесет меньшую силу тока. Такая собранная своими руками солнечная панель может использоваться для питания светодиодного устройства небольшого размера.
Заключение
Из диодов, конечно же, сложно собрать мощную панель для улавливания солнечного света. Ведь даже в своем самом лучшем исполнении (старые диоды) такое устройство будет малоэффективным и от него максимум можно будет запитать небольшой светодиодный прибор. Поэтому если вы не электротехник-любитель и всякого рода электросхемы – не ваша страсть и вы не особо любите с ними возиться, то не стоит тратить силы на сборку подобных батарей, а лучше купить заводскую модель и получать на выходе хороший результат. В такой ситуации вы гораздо быстрее окупите затраченные средства, да и с большим комфортом.
Как самостоятельно сконструировать солнечную батарею из диодов?
Самостоятельное изготовление любого технического устройства из подручных средств всегда сопряжено с несколькими факторами. С одной стороны, ощутимая экономия финансов, с другой, солидные затраты времени и труда. Кроме того, вполне возможно, что собранное изделие будет работать несколько не так, как ожидалось, и выдавать совсем другие параметры. Солнечные батареи из диодов – не исключение.
Собрать такую батарею вполне возможно, но для этого потребуются, во-первых, диоды в достаточно большом количестве, во-вторых, плата для подложки, в-третьих, паяльное оборудование и навыки работы с ним. И, естественно, запас времени, поскольку размещение и пайка нужного количества диодов – процесс довольно долгий.
Как получается фототок
Внутри диода содержится полупроводниковый кристалл. Соответственно, под действием солнечных лучей в области p-n-зоны электроны приходят в движение и формируют направленный поток. Он же – фототок. Поэтому обычный диод вполне можно использовать в качестве элемента солнечной батареи.
Другое дело, что напряжение, вырабатываемое таким диодом, очень мало (для диодов типа КД оно составляет около 0,5 В), сила тока при этом – не более 7 мА. Для сравнения, ток потребления белого светодиода достигает 20 мА.
Из старых диодов
Первый этап изготовления диодной батареи своими руками – открытие внутреннего кристалла, чтобы на него попадали лучи солнца. Для этого верхняя часть диода аккуратно срезается и снимается, а нижняя, с кристаллом, подогревается над включенной газовой плитой примерно 20 сек.
Самостоятельное изготовление любого технического устройства из подручных средств всегда сопряжено с несколькими факторами. С одной стороны, ощутимая экономия финансов, с другой, солидные затраты времени и труда. Кроме того, вполне возможно, что собранное изделие будет работать несколько не так, как ожидалось, и выдавать совсем другие параметры. Солнечные батареи из диодов – не исключение.
Собрать такую батарею вполне возможно, но для этого потребуются, во-первых, диоды в достаточно большом количестве, во-вторых, плата для подложки, в-третьих, паяльное оборудование и навыки работы с ним. И, естественно, запас времени, поскольку размещение и пайка нужного количества диодов – процесс довольно долгий.
Как получается фототок
Внутри диода содержится полупроводниковый кристалл. Соответственно, под действием солнечных лучей в области p-n-зоны электроны приходят в движение и формируют направленный поток. Он же – фототок. Поэтому обычный диод вполне можно использовать в качестве элемента солнечной батареи.
Другое дело, что напряжение, вырабатываемое таким диодом, очень мало (для диодов типа КД оно составляет около 0,5 В), сила тока при этом – не более 7 мА. Для сравнения, ток потребления белого светодиода достигает 20 мА.
Из старых диодов
Первый этап изготовления диодной батареи своими руками – открытие внутреннего кристалла, чтобы на него попадали лучи солнца. Для этого верхняя часть диода аккуратно срезается и снимается, а нижняя, с кристаллом, подогревается над включенной газовой плитой примерно 20 сек.
Это нужно для того, чтобы расплавился припой, удерживающий кристалл, и кристалл легко извлекся при помощи пинцета. Полученные кристаллы припаиваются к монтажной плате (можно использовать любую подходящую подложку).
Количество кристаллов и схема их расположения зависят от требуемых в итоге параметров. К примеру, для получения на выходе 2-4 В можно собрать 5 блоков из 4-5 последовательно спаянных кристаллов. Между собой блоки коммутируются параллельно. Такой способ позволяет получить нужное напряжение при силе тока, достаточной для питания небольшого светодиодного устройства. Если же использовать только параллельное соединение, то при возросшем напряжении итоговая сила тока будет слишком маленькой.
Из светодиодов
Современные светодиоды тоже подойдут для изготовления мини-солнечной батареи. Принцип работы их фактически аналогичен обычным диодам, отличие только в наличии особого пластикового корпуса. Этот корпус выступает в роли своеобразной линзы и фокусирует лучи солнца на проводящем кристалле.
Вырабатываемое напряжение за счет этого будет выше, чем у обычных диодов. Так, для красно-прозрачного светодиода оно составляет примерно 1,3 В, для инфракрасного – 0,9 В, для зеленого – 1,5 В. Что же касается вырабатываемого батареей тока, то его величина будет незначительной. Как правило, из батареи на 100 диодов удается получить порядка 0,5 мА.
Размещать светодиоды можно как и на текстолитовой (или схожей) подложке, так и на простом плотном картоне. Принципы построения схемы и расчета требуемых параметров такие же, как и при работе с обычными диодами.
Есть ли польза?
Когда речь идет о светодиодах, не стоит забывать о таком явлении, как потребление тока самими диодами и их самопроизвольное свечение. Иными словами, в то время, когда часть светодиодов генерирует электричество, остальные будут его потреблять. В итоге, напряжение схемы увеличивается далеко не пропорционально числу задействованных элементов, и в определенный момент «обратные потери» становятся слишком значительными.
Кроме того, нормально работать самодельная батарея из диодов может только в ясную солнечную погоду. В условиях облачности ее выработка стремится к нулю.
DIY Solar: сделайте свои собственные панели солнечных батарей на основе диодов
Вещь, необходимая для изготовления диодных солнечных панелей
1. Мультиметр
2. Диоды переключающие
3. Галогенная лампа
4. Макетная плата
Шаги по изготовлению диода
1. Знание диодов
Диоды — это небольшие компоненты, по существу присутствующие в каждой секции электронного оборудования. Они пропускают электричество только в одном направлении, как вентиль в цепи.Диоды имеют как положительные, так и отрицательные выводы и полярность.
2. Подключение контура
Для выработки солнечной энергии диоды могут быть расположены двумя способами.
a) Последовательное соединение: максимальное напряжение может быть получено при последовательном соединении при меньшей силе тока. Диоды необходимо расположить от положительного конца к отрицательному, чтобы увеличить напряжение.
б) При параллельном подключении: получаем максимальную силу тока и меньшее напряжение.
3.Настройка мультиметра
Диоды вырабатывают мало энергии, поэтому мультиметр установлен на самый низкий диапазон напряжения. В счетчике регулируется напряжение 200 милливольт. Подготовьте источник света и поместите щупы мультиметра на оба конца. В случае измерителя автоматического выбора диапазона этот шаг не требуется.
4. Источник света
Прямой солнечный свет помогает диодам производить максимум электроэнергии. При отсутствии прямых солнечных лучей можно использовать галогенные лампы. Галогенные лампы настраиваются очень близко к диодам, не касаясь.
5. Анализ
Выполните все настройки, установив мультиметр на правильный уровень напряжения и установив контакт щупов с цепью, а затем включите свет. Мгновенное повышение наблюдается от нуля до нескольких сотен милливольт. Максимальное значение, которое он может произвести, составляет 300 милливольт.
Заключение
Неэффективные диоды иногда не могут вырабатывать достаточно электроэнергии для работы двигателя или освещения. Иногда потерянная энергия больше, чем энергия, полученная от источника света.Таким образом, многие диоды не производят электричество. Считается, что стабилитроны вырабатывают до трех вольт.
Редакционная группа SolarFeeds состоит из знающих инсайдеров и экспертов в области солнечной энергетики, которые стремятся поделиться ценной, полезной и образовательной информацией. Стремясь стать лучшим местом для изучения солнечной энергии, издание сотрудничает с лидерами отрасли, журналистами и влиятельными лицами. Если вы хотите опубликовать свои статьи в журнале SolarFeeds, щелкните здесь.
СвязанныеКак сделать свой собственный солнечный элемент из кучи лома диодов (видео)
Покупка фотоэлектрических панелей в магазине и их установка может оказаться дорогостоящим процессом, так почему бы не попробовать сделать пару дома самостоятельно? Предупреждение: они могут не вырабатывать много электроэнергии, при этом теряя ее часть, но если это работает, не было бы стыдно не попробовать?
Тем более, что для работы много не нужно: мультиметра, переключающих диодов, галогенной лампы и макета должно хватить.Ключевую роль в этом списке играют диоды, поскольку они играют важную роль в преобразовании света в электричество. Итак, сначала найдите время, чтобы изучить их и определить, какой из них является положительным и отрицательным, а также в каком направлении будет течь электричество.
Тогда подумайте о схеме. У вас есть два варианта: последовательное или параллельное соединение? У каждого типа подключения есть свои недостатки: при последовательном вы получаете максимальное напряжение, но меньшую силу тока, а при параллельном подключении все наоборот.Однако, если вы решите использовать последовательное соединение, убедитесь, что концы диодов перекрещены: соедините положительный полюс с отрицательным, а другой отрицательный — с другим положительным.
На этом этапе сосредоточьтесь на мультиметре: поскольку вы не ожидаете, что диоды будут вырабатывать много энергии, вы можете спокойно установить его на самый низкий диапазон напряжения (используйте уже установленные 200 милливольт). Если вы не имеете дело с измерителем с автоматическим дальномером, и в этом случае это бесполезно, установите источник света и поместите щупы мультиметра на обоих концах.
Говоря о свете, мы рекомендуем вам использовать прямой солнечный свет для получения оптимальных результатов, но если он недоступен, принесите галогенную лампу, упомянутую ранее, которую вы должны поместить в непосредственной близости от диодов, не касаясь их.
В качестве последнего штриха установите мультиметр на правильный уровень напряжения и щупы войдут в контакт с цепью. Последний шаг: да будет свет и надежда на лучшее! Лучшее здесь — 300 милливольт, которые должны стабильно повышаться с нуля за несколько секунд.Разве это не звучит легко?
[через EcoFriend]
(Посещений 739 раз, сегодня 1 посещений)
9 Простые схемы зарядного устройства для солнечных батарей
Простые солнечные зарядные устройства — это небольшие устройства, которые позволяют быстро и дешево заряжать аккумулятор с помощью солнечной энергии.
Простое солнечное зарядное устройство должно иметь встроенные 3 основные функции:
- Оно должно быть недорогим.
- Дружественный непрофессионалу и простой в сборке.
- Должен быть достаточно эффективным, чтобы удовлетворить основные потребности в зарядке аккумулятора.
В сообщении всесторонне объясняются девять лучших, но простых схем зарядного устройства для солнечных батарей с использованием микросхемы LM338, транзисторов, MOSFET, понижающего преобразователя и т. Д., Которые могут быть построены и установлены даже непрофессионалами для зарядки всех типов батарей и работы с другим сопутствующим оборудованием
Обзор
Солнечные панели для нас не новость, и сегодня они широко используются во всех секторах.Основное свойство этого устройства — преобразование солнечной энергии в электрическую — сделало его очень популярным, и теперь оно серьезно рассматривается как будущее решение всех кризисов или дефицитов электроэнергии.
Солнечная энергия может использоваться непосредственно для питания электрического оборудования или просто храниться в соответствующем накопителе для дальнейшего использования.
Обычно есть только один эффективный способ хранения электроэнергии — это использование аккумуляторных батарей.
Аккумуляторные батареи, вероятно, являются лучшим и наиболее эффективным способом сбора или хранения электроэнергии для дальнейшего использования.
Энергия от солнечного элемента или солнечной панели также может эффективно храниться, чтобы ее можно было использовать в соответствии с собственными предпочтениями, обычно после захода солнца или когда стемнело, и когда накопленная мощность становится очень необходимой для работы огни.
Хотя это может показаться довольно простым, зарядка аккумулятора от солнечной панели никогда не бывает легкой по двум причинам:
Напряжение солнечной панели может сильно варьироваться в зависимости от падающих солнечных лучей и
Ток также варьируется по тем же причинам, указанным выше.
Две вышеуказанные причины могут сделать параметры зарядки типичной аккумуляторной батареи очень непредсказуемыми и опасными.
ОБНОВЛЕНИЕ:
Прежде чем углубляться в следующие концепции, вы, вероятно, можете попробовать это очень простое зарядное устройство для солнечных батарей, которое обеспечит безопасную и гарантированную зарядку небольшой батареи 12 В 7 Ач через небольшую солнечную панель:
Требуемые детали
- Солнечная панель — 20 В, 1 ампер
- IC 7812 — 1 шт.
- 1N4007 Диоды — 3 шт.
- 2к2 резистор 1/4 Вт — 1 шт.
Выглядит круто, не правда ли.Фактически, ИС и диоды могут уже лежать в вашем электронном мусорном ящике, поэтому необходимо их покупать. Теперь давайте посмотрим, как их можно настроить для окончательного результата.
Расчетное время, необходимое для зарядки аккумулятора с 11 В до 14 В, составляет около 8 часов.Как мы знаем, IC 7812 выдает фиксированное напряжение 12 В на выходе, которое нельзя использовать для зарядки аккумулятора 12 В. 3 диода, подключенные к его клеммам заземления (GND), введены специально для решения этой проблемы и для увеличения выхода IC примерно до 12 + 0.7 + 0,7 + 0,7 В = 14,1 В, что как раз и требуется для полной зарядки аккумулятора 12 В.
Падение на 0,7 В на каждом диоде увеличивает порог заземления ИС за счет установленного уровня, вынуждая ИС регулировать выход на уровне 14,1 В вместо 12 В. Резистор 2k2 используется для активации или смещения диодов, чтобы он мог провести и обеспечить запланированное полное падение на 2,1 В.
Делаем это еще проще
Если вы ищете еще более простое солнечное зарядное устройство, то, вероятно, не может быть ничего проще, чем подключить солнечную панель соответствующего номинала напрямую к соответствующей батарее через блокирующий диод, как показано ниже:
Хотя вышеуказанная конструкция не включает в себя регулятор, она все равно будет работать, поскольку токовый выход панели является номинальным, и это значение будет показывать только ухудшение по мере того, как солнце меняет свое положение.
Однако для аккумулятора, который не полностью разряжен, описанная выше простая установка может нанести некоторый вред аккумулятору, поскольку аккумулятор будет быстро заряжаться и будет продолжать заряжаться до небезопасного уровня и в течение более длительных периодов времени. время.
1) Использование LM338 в качестве солнечного контроллера
Но благодаря современным универсальным микросхемам, таким как LM 338 и LM 317, которые могут очень эффективно справляться с вышеуказанными ситуациями, делая процесс зарядки всех аккумуляторных батарей через солнечную панель очень безопасным и желательно.
Схема простого зарядного устройства для солнечных батарей LM338 показана ниже с использованием IC LM338:
На принципиальной схеме показана простая установка с использованием IC LM 338, настроенного для работы в стандартном режиме регулируемого источника питания.
Использование функции контроля тока
Особенностью конструкции является то, что она также включает функцию контроля тока.
Это означает, что, если ток имеет тенденцию к увеличению на входе, что обычно может иметь место, когда интенсивность солнечных лучей увеличивается пропорционально, напряжение зарядного устройства пропорционально падает, снижая ток до указанного номинального значения.
Как мы видим на схеме, коллектор / эмиттер транзистора BC547 подключен через ADJ и землю, он становится ответственным за инициирование действий по управлению током.
По мере увеличения входного тока батарея начинает потреблять больше тока, что создает напряжение на R3, которое преобразуется в соответствующий базовый привод для транзистора.
Транзистор проводит и корректирует напряжение через C LM338, так что скорость тока регулируется в соответствии с безопасными требованиями к батарее.
Формула предела тока:
R3 можно рассчитать по следующей формуле
R3 = 0,7 / Максимальный предел тока
PCB Конструкция для объясненной выше простой схемы зарядного устройства солнечной батареи приведена ниже:
Измеритель и входной диод не входят в состав печатной платы.
2) Схема зарядного устройства солнечной батареи за 1 доллар
Вторая конструкция объясняет дешевую, но эффективную, менее чем за 1 доллар дешевую, но эффективную схему солнечного зарядного устройства, которую может построить даже неспециалист для использования эффективной зарядки солнечной батареи.
Вам понадобится только панель солнечных батарей, селекторный переключатель и несколько диодов для установки достаточно эффективного солнечного зарядного устройства.
Что такое слежение за солнечной точкой максимальной мощности?
Для непрофессионала это было бы чем-то слишком сложным и изощренным, чтобы понять, и системой, включающей экстремальную электронику.
В некотором смысле это может быть правдой, и, конечно же, MPPT — это сложные высокопроизводительные устройства, которые предназначены для оптимизации зарядки аккумулятора без изменения кривой V / I солнечной панели.
Проще говоря, MPPT отслеживает мгновенное максимальное доступное напряжение от солнечной панели и регулирует скорость зарядки аккумулятора таким образом, чтобы напряжение панели оставалось неизменным или вдали от нагрузки.
Проще говоря, солнечная панель будет работать наиболее эффективно, если ее максимальное мгновенное напряжение не снижается близко к напряжению подключенной батареи, которая заряжается.
Например, если напряжение холостого хода вашей солнечной панели составляет 20 В, а заряжаемая батарея рассчитана на 12 В, и если вы подключите их напрямую, напряжение на панели упадет до напряжения батареи, что приведет к слишком неэффективно.
И наоборот, если бы вы могли сохранить неизменным напряжение панели, но при этом извлечь из него наилучший вариант зарядки, это заставило бы систему работать по принципу MPPT.
Таким образом, все дело в оптимальной зарядке аккумулятора без снижения напряжения на панели.
Существует один простой и нулевой метод реализации вышеуказанных условий.
Выберите солнечную панель, напряжение холостого хода которой соответствует напряжению зарядки аккумулятора. То есть для батареи 12 В вы можете выбрать панель с напряжением 15 В, что обеспечит максимальную оптимизацию обоих параметров.
Однако практически вышеуказанных условий может быть трудно достичь, потому что солнечные панели никогда не производят постоянную мощность и имеют тенденцию генерировать ухудшающиеся уровни мощности в ответ на меняющееся положение солнечных лучей.
Вот почему всегда рекомендуется использовать солнечную батарею с более высоким номиналом, чтобы даже в худших дневных условиях она продолжала заряжаться.
Сказав, что нет необходимости использовать дорогие системы MPPT, вы можете получить аналогичные результаты, потратив на это несколько долларов.Следующее обсуждение прояснит процедуры.
Как работает схемаКак обсуждалось выше, для того, чтобы избежать ненужной нагрузки на панель, нам необходимо создать условия, идеально подходящие для фотоэлектрического напряжения с напряжением батареи.
Это можно сделать, используя несколько диодов, дешевый вольтметр или имеющийся у вас мультиметр и поворотный переключатель. Конечно, при цене около 1 доллара вы не можете ожидать, что он будет автоматическим, вам, возможно, придется работать с переключателем довольно много раз в день.
Мы знаем, что прямое падение напряжения на выпрямительном диоде составляет около 0,6 В, поэтому, добавив несколько диодов последовательно, можно изолировать панель от перетаскивания на подключенное напряжение батареи.
Ссылаясь на схему, приведенную ниже, можно организовать маленькое классное зарядное устройство MPPT с использованием показанных дешевых компонентов.
Предположим, что на схеме напряжение холостого хода панели составляет 20 В, а батарея рассчитана на 12 В.
Их прямое подключение приведет к увеличению напряжения панели до уровня заряда батареи, что приведет к неприемлемым результатам.
Последовательно добавляя 9 диодов, мы эффективно изолируем панель от нагрузки и перетаскивания к напряжению батареи, но при этом извлекаем из нее максимальный зарядный ток.
Общее прямое падение объединенных диодов будет около 5 В, плюс напряжение зарядки аккумулятора 14,4 В дает около 20 В, что означает, что после последовательного подключения всех диодов во время пикового солнечного света напряжение на панели незначительно упадет до 19 В. эффективная зарядка аккумулятора.
Теперь предположим, что солнце начинает опускаться, вызывая падение напряжения на панели ниже номинального. Это можно отслеживать с помощью подключенного вольтметра и пропускать несколько диодов до тех пор, пока аккумулятор не будет восстановлен с получением оптимальной мощности.
Символ стрелки, показанный при подключении к плюсу напряжения панели, можно заменить поворотным переключателем для рекомендуемого выбора диодов, включенных последовательно.
Реализовав описанную выше ситуацию, можно эффективно моделировать четкие условия зарядки MPPT без использования дорогостоящих устройств.Вы можете сделать это для всех типов панелей и батарей, просто подключив большее количество диодов последовательно.
3) Схема солнечного зарядного устройства и драйвера для белого светодиода SMD высокой мощности 10 Вт / 20 Вт / 30 Вт / 50 Вт
Третья идея учит нас, как построить простой светодиод на солнечной батарее со схемой зарядного устройства для освещения светодиодов высокой мощности (SMD) в порядка 10 ватт на 50 ватт. Светодиоды SMD полностью защищены от перегрева и перегрузки по току с помощью недорогого каскада ограничения тока LM 338. Идею запросил г-н.Сарфраз Ахмад.
Технические характеристикиКонструкцияВ основном я сертифицированный инженер-механик из Германии 35 лет назад, много лет работал за границей и уехал много лет назад из-за личных проблем дома.
Извините, что беспокою вас, но я знаю о ваших способностях и опыте в области электроники и искренне помогал и направлял таких начинающих, как я. Я видел эту схему где-то для 12 В постоянного тока.Я подключил SMD, 12 В, 10 Вт, конденсатор 1000 мкФ, 16 В и мостовой выпрямитель, на нем вы можете увидеть номер детали.Когда я включаю свет, выпрямитель начинает нагреваться, и оба SMD тоже. Я боюсь, что если эти лампы оставить включенными в течение длительного времени, это может привести к повреждению SMD и выпрямителя. Не знаю, в чем проблема. Вы можете мне помочь.
У меня на крыльце есть свет, который включается на диске и выключается на рассвете. К сожалению, из-за отключения нагрузки, когда нет электричества, этот свет не горит до тех пор, пока электричество не вернется.
Я хочу установить как минимум два SMD (12 вольт) с LDR, чтобы, как только свет погас, загорелся свет SMD.Я хочу добавить еще два аналогичных светильника в другом месте на крыльце автомобиля, чтобы все они были освещены. Я думаю, что если я подключу все эти четыре SMD-светильника к источнику питания 12 В, который будет получать питание от цепи ИБП.
Конечно, это приведет к дополнительной нагрузке на батарею ИБП, которая вряд ли полностью заряжена из-за частого отключения нагрузки. Другое лучшее решение — установить 12-вольтную солнечную панель и прикрепить к ней все четыре SMD-светильника. Он зарядит аккумулятор и включит / выключит свет.
Эта солнечная панель должна поддерживать эти огни всю ночь и отключаться на рассвете. Пожалуйста, также помогите мне и расскажите подробнее об этой схеме / проекте.
Вы можете найти время, чтобы выяснить, как это сделать. Я пишу вам, так как, к сожалению, ни один продавец электроники или солнечной энергии на нашем местном рынке не готов мне помочь. Ни один из них, похоже, не обладает технической квалификацией и они просто хотят продать свои запчасти.
Сарфраз Ахмад
Равалпинди, Пакистан
На показанной выше схеме солнечного светодиодного освещения SMD мощностью от 10 до 50 Вт с автоматическим зарядным устройством мы видим следующие этапы:
- Солнечная панель
- Пара схем регулятора LM338 с регулируемым током
- Реле переключения
- Аккумулятор
- и 40-ваттный светодиодный SMD-модуль
Вышеупомянутые ступени объединены следующим образом:
Два Ступени LM 338 сконфигурированы в стандартных режимах регулятора тока с использованием соответствующих сопротивлений измерения тока для обеспечения выхода с регулируемым током для соответствующей подключенной нагрузки.
Нагрузкой для левого LM338 является аккумулятор, который заряжается от этого каскада LM338 и входной источник солнечной панели. Резистор Rx рассчитывается таким образом, что батарея получает установленный ток и не перезаряжается.
Правая сторона LM 338 загружена светодиодным модулем, и здесь Ry проверяет, что модуль получает правильное указанное количество тока, чтобы защитить устройства от теплового разгона.
Напряжение на солнечной панели может быть от 18 до 24 В.
Реле вводится в схему и соединяется со светодиодным модулем таким образом, что оно включается только ночью или когда темно ниже порогового значения для солнечной панели для выработки необходимой любой мощности.
Пока доступно солнечное напряжение, реле остается под напряжением, изолируя светодиодный модуль от батареи и гарантируя, что светодиодный модуль мощностью 40 Вт остается выключенным в дневное время и во время зарядки аккумулятора.
После наступления сумерек, когда солнечное напряжение становится достаточно низким, реле больше не может удерживать свое Н / Н положение и переключается на НЗ переключение, соединяя батарею со светодиодным модулем и освещая массив через доступный полностью заряженный аккумулятор.
Видно, что светодиодный модуль прикреплен к радиатору, который должен быть достаточно большим для достижения оптимального результата от модуля и для обеспечения более длительного срока службы и яркости устройства.
Расчет номиналов резисторов
Указанные ограничивающие резисторы можно рассчитать по приведенным формулам:
Rx = 1,25 / ток зарядки аккумулятора
Ry = 1,25 / номинальный ток светодиода.
Предполагая, что это свинцово-кислотная батарея на 40 Ач, предпочтительный зарядный ток должен составлять 4 ампера.
, следовательно, Rx = 1,25 / 4 = 0,31 Ом
мощность = 1,25 x 4 = 5 Вт
Ток светодиода можно найти, разделив его общую мощность на номинальное напряжение, то есть 40/12 = 3,3 ампера
следовательно Ry = 1,25 / 3 = 0,4 Ом
мощность = 1,25 x 3 = 3,75 Вт или 4 Вт.
Ограничительные резисторы не используются для 10-ваттных светодиодов, поскольку входное напряжение от батареи соответствует указанному пределу 12 В для светодиодного модуля и, следовательно, не может превышать безопасных пределов.
Приведенное выше объяснение показывает, как микросхему LM338 можно просто использовать для создания полезной схемы солнечного светодиодного освещения с автоматическим зарядным устройством.
4) Автоматическая цепь солнечного освещения с использованием реле
В нашей 4-й автоматической цепи солнечного освещения мы включаем одно реле в качестве переключателя для зарядки батареи в дневное время или пока солнечная панель вырабатывает электричество, а также для освещения подключенный светодиод, пока панель не активна.
Обновление до реле переключения
В одной из моих предыдущих статей, в которой объяснялась простая схема солнечного садового освещения, мы использовали один транзистор для операции переключения.
Одним из недостатков более ранней схемы является то, что она не обеспечивает регулируемую зарядку батареи, хотя это не может быть строго важным, поскольку батарея никогда не заряжается до полного потенциала, этот аспект может потребовать улучшения.
Еще одним связанным недостатком более ранней схемы является ее низкая мощность, которая не позволяет использовать батареи высокой мощности и светодиоды.
Следующая схема эффективно решает обе вышеупомянутые проблемы с помощью реле и транзисторного каскада эмиттерного повторителя.
Принципиальная схема
Как это работает
Во время оптимального солнечного света реле получает достаточную мощность от панели и остается включенным с активированными замыкающими контактами.
Это позволяет аккумулятору получать зарядное напряжение через стабилизатор напряжения на транзисторном эмиттерном повторителе.
Конструкция эмиттерного повторителя сконфигурирована с использованием TIP122, резистора и стабилитрона. Резистор обеспечивает необходимое смещение для проводимости транзистора, в то время как значение стабилитрона ограничивает напряжение эмиттера, которое контролируется на уровне чуть ниже значения напряжения стабилитрона.
Таким образом, стабилитрон выбирается соответствующим образом, чтобы соответствовать зарядному напряжению подключенной батареи.
Для батареи 6 В напряжение стабилитрона может быть выбрано как 7,5 В, для батареи 12 В напряжение стабилитрона может быть около 15 В и так далее.
Эмиттерный повторитель также следит за тем, чтобы аккумулятор никогда не перезарядился сверх установленного предела зарядки.
В вечернее время, когда обнаруживается значительное падение солнечного света, реле блокируется от требуемого минимального напряжения удержания, заставляя его переключаться с замыкающего контакта на замыкающий.
Вышеупомянутое переключение реле мгновенно переводит аккумулятор из режима зарядки в режим светодиода, подсвечивая светодиод через напряжение аккумулятора.
Список деталей для автоматической цепи солнечного освещения 6 В / 4 Ач с переключением реле
- Солнечная панель = 9 В, 1 ампер
- Реле = 6 В / 200 мА
- Rx = 10 Ом / 2 Вт
- стабилитрон = 7,5 В, 1/2 ватта
5) Схема транзисторного контроллера солнечного зарядного устройства
Пятая идея, представленная ниже, описывает простую схему солнечного зарядного устройства с автоматическим отключением с использованием только транзисторов.Идея была предложена г-ном Мубараком Идрисом.
Цели и требования схемы
- Пожалуйста, сэр, можете ли вы сделать мне литий-ионный аккумулятор 12 В, 28,8 Ач, автоматический контроллер заряда, использующий солнечную панель в качестве источника питания, который составляет 17 В при 4,5 А при максимальном солнечном освещении.
- Контроллер заряда должен иметь возможность иметь защиту от перезарядки и отключение низкого заряда батареи, а схема должна быть простой для новичка без микросхемы или микроконтроллера.
- Схема должна использовать реле или bjt-транзисторы в качестве переключателя и стабилитрона для опорного напряжения, спасибо, сэр, надеюсь услышать от вас в ближайшее время!
Конструкция
Конструкция печатной платы (сторона компонентов)
Ссылаясь на приведенную выше простую схему солнечного зарядного устройства с использованием транзисторов, автоматическое отключение для полного уровня заряда и нижнего уровня выполняется с помощью пары BJT, сконфигурированных как компараторы .
Вспомните более раннюю схему индикатора низкого заряда батареи с использованием транзисторов, где низкий уровень заряда батареи указывался с помощью всего двух транзисторов и нескольких других пассивных компонентов.
Здесь мы используем идентичный дизайн для определения уровня заряда батареи и для обеспечения необходимого переключения батареи через солнечную панель и подключенную нагрузку.
Давайте предположим, что изначально у нас есть частично разряженная батарея, из-за которой первый BC547 слева перестает проводить (это устанавливается путем настройки базовой предустановки на этот пороговый предел) и позволяет проводить следующее BC547.
Когда этот BC547 проводит, он позволяет TIP127 включиться, что, в свою очередь, позволяет напряжению солнечной панели достигать батареи и начинать ее зарядку.
Вышеупомянутая ситуация, наоборот, удерживает TIP122 выключенным, так что нагрузка не может работать.
По мере того, как батарея начинает заряжаться, напряжение на шинах питания также начинает расти до точки, когда левая сторона BC547 просто может проводить ток, в результате чего правая сторона BC547 перестает проводить дальше.
Как только это происходит, TIP127 блокируется от отрицательных базовых сигналов, и он постепенно перестает проводить, так что батарея постепенно отключается от напряжения солнечной панели.
Тем не менее, вышеупомянутая ситуация позволяет TIP122 медленно получать триггер смещения базы, и он начинает проводить … что гарантирует, что теперь нагрузка может получить необходимое питание для своих операций.
Вышеупомянутая схема солнечного зарядного устройства, использующая транзисторы и с автоматическим отключением, может использоваться для любых небольших приложений солнечного контроллера, таких как безопасная зарядка аккумуляторов сотовых телефонов или других форм литий-ионных аккумуляторов.
Для , получившего регулируемое зарядное устройствоСледующая конструкция показывает, как преобразовать или модернизировать приведенную выше принципиальную схему в регулируемое зарядное устройство, чтобы аккумулятор поставлялся с фиксированным и стабилизированным выходом независимо от повышения напряжения. от солнечной панели.
Вышеупомянутые конструкции могут быть дополнительно упрощены, как показано на следующей схеме контроллера солнечной батареи с перезарядкой и переразрядкой:
Нижний NPN-транзистор — BC547 (не показан на схеме).Здесь стабилитрон ZX решает. аккумулятор полностью заряжен и может быть рассчитан по следующей формуле:
ZX = значение полного заряда аккумулятора + 0.6
Например, если уровень полной зарядки батареи составляет 14,2 В, то ZX может иметь стабилитрон 14 + 0,6 = 14,6 В, который можно построить, добавив несколько последовательно соединенных стабилитронов вместе с несколькими диодами 1N4148, если необходимо.
Стабилитрон ZY определяет точку отсечки чрезмерной разрядки батареи и может быть просто равен значению желаемого низкого заряда батареи.
Например, если минимальный низкий уровень заряда батареи составляет 11 В, тогда ZY может быть выбран в качестве стабилитрона 11 В.
6) Схема карманного светодиодного освещения на солнечной батарее
Шестая конструкция здесь объясняет простую недорогую схему карманного светодиодного освещения на солнечной батарее, которая может использоваться нуждающимися и малоимущими слоями общества для дешевого освещения своих домов в ночное время.
Идея была предложена г-ном Р.К. Rao
Цели и требования схемы
- Я хочу сделать карманный светодиодный светильник SOLAR, используя прозрачную пластиковую коробку 9 см x 5 см x 3 см [доступный на рынке за 3 рупий / -] с использованием светодиода мощностью 1 Вт / 20 мА Светодиоды питаются от герметичной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи 4 В, 1 А [SUNCA / VICTARI], а также с возможностью зарядки с помощью зарядного устройства для сотового телефона [при наличии сетевого тока].
- Батарея подлежит замене, если она разряжена после использования в течение 2/3 лет / предписанного срока службы сельским / племенным пользователем.
- Это предназначено для использования детьми из племен / сельских жителей для освещения книги; На рынке есть лучшие светодиодные фонари по цене около 500 рупий [d.light] за 200 рупий [Thrive].
- Эти фонари хороши, за исключением того, что у них есть мини-солнечная панель и яркий светодиод со сроком службы десять лет, если не больше, но с перезаряжаемой батареей без возможности ее замены, если она разрядится после двух или трех лет использования. это пустая трата ресурсов и неэтична.
- Я планирую проект, в котором батарею можно будет заменить, приобрести на месте по низкой цене.Цена на свет не должна превышать 100/150 рупий.
- Он будет продаваться на некоммерческой основе через НПО в районах проживания племен и, в конечном итоге, будет поставлять комплекты для молодежи из племен / сельских районов, чтобы они могли изготавливаться в деревне.
- Я вместе с коллегой сделал несколько светильников с батареями большой мощности 7V EW и 2x20mA pirahna Led и протестировал их — они длились более 30 часов непрерывного освещения, достаточного для освещения книги с полуметрового расстояния; и еще один с солнечной батареей 4 В и светодиодом мощностью 350 А мощностью 1 Вт, обеспечивающим достаточно света для приготовления пищи в хижине.
- Можете ли вы предложить схему с одной перезаряжаемой батареей AA / AAA, мини-солнечной панелью размером 9×5 см для установки на крышку коробки, усилителем DC-DC и светодиодами 20 мА. Если вы хотите, чтобы я приехал к вам для обсуждения, я могу.
- Вы можете увидеть свет, который мы сделали на фотографиях Google по адресу https://goo.gl/photos/QyYU1v5Kaag8T1WWA Спасибо,
По запросу, солнечные карманные светодиодные схемы должны быть компактный, работает с одним 1.Элемент 5AAA, использующий преобразователь постоянного тока в постоянный и оснащенный саморегулирующейся схемой солнечного зарядного устройства.
Схема, показанная ниже, вероятно, удовлетворяет всем вышеперечисленным спецификациям, но все же остается в пределах доступной стоимости.
Принципиальная схема
Конструкция представляет собой базовую схему «похитителя джоулей», в которой используется один элемент фонарика, BJT и индуктор для питания любого стандартного светодиода на 3,3 В.
На схеме показан светодиод мощностью 1 Вт, хотя можно использовать светодиод меньшего размера с высокой яркостью 30 мА.
Схема солнечного светодиода способна выдавить последнюю каплю «джоуля» или заряда из элемента, отсюда и название «вор джоулей», что также подразумевает, что светодиод будет продолжать светиться до тех пор, пока внутри элемента практически ничего не останется. Однако аккумулятор здесь не рекомендуется разряжать ниже 1 В.
Зарядное устройство на 1,5 В в конструкции построено с использованием другого маломощного BJT, сконфигурированного в его конфигурации эмиттерного повторителя, что позволяет ему выдавать выходное напряжение эмиттера, которое точно равно потенциалу на его базе, установленному предустановкой 1K.Это должно быть точно установлено так, чтобы эмиттер выдавал не более 1,8 В при входном постоянном токе более 3 В.
Источником входного постоянного тока является солнечная панель, которая может обеспечивать превышение 3 В при оптимальном солнечном свете и позволять зарядному устройству заряжать аккумулятор с максимальным выходным напряжением 1,8 В.
При достижении этого уровня эмиттерный повторитель просто запрещает дальнейшую зарядку элемента, таким образом предотвращая любую возможность избыточного заряда.
Индуктор для схемы карманного солнечного светодиода состоит из небольшого трансформатора с ферритовым кольцом, имеющего 20:20 витков, которые можно соответствующим образом изменить и оптимизировать для обеспечения наиболее благоприятного напряжения для подключенного светодиода, которое может сохраняться даже до тех пор, пока напряжение не упадет ниже 1.2В.
7) Простое солнечное зарядное устройство для уличных фонарей
Седьмое солнечное зарядное устройство, обсуждаемое здесь, лучше всего подходит, поскольку солнечная светодиодная уличная система освещения специально разработана для начинающих любителей, которые могут построить ее, просто обратившись к представленной здесь графической схеме.
Благодаря простой и относительно дешевой конструкции система может быть подходящим образом использована для уличного освещения в деревнях или в других подобных отдаленных районах, тем не менее, это никоим образом не ограничивает ее использование и в городах.
Основные характеристики этой системы:
1) Зарядка с контролем напряжения
2) Работа светодиодов с контролем тока
3) Реле не используются, все твердотельные конструкции
4) Отключение нагрузки при низком критическом напряжении
5) Индикаторы низкого и критического напряжения
6) Отключение полной зарядки не включено для простоты и потому, что зарядка ограничена контролируемым уровнем, который никогда не позволит аккумулятору перезарядиться.
7) Использование популярных микросхем, таких как LM338, и транзисторов, таких как BC547, обеспечивает беспроблемную закупку.
8) Ступень определения дневного и ночного режима, обеспечивающая автоматическое выключение в сумерках и включение на рассвете.
Вся принципиальная схема предлагаемой простой системы светодиодного уличного освещения проиллюстрирована ниже:
Принципиальная схема
Цепной каскад, состоящий из T1, T2 и P1, сконфигурирован в простой датчик низкого заряда батареи, индикаторную схему
Точно идентичный Этап также можно увидеть чуть ниже, используя T3, T4 и связанные с ними детали, которые образуют еще один каскад детектора низкого напряжения.
Ступень T1, T2 определяет напряжение аккумулятора, когда оно падает до 13 В, путем включения подключенного светодиода на коллекторе T2, в то время как ступень T3, T4 обнаруживает напряжение аккумулятора, когда оно падает ниже 11 В, и указывает ситуацию, подсвечивая Светодиод связан с коллектором Т4.
P1 используется для регулировки каскада T1 / T2 таким образом, чтобы светодиод T2 загорался только при напряжении 12 В, аналогично P2 настраивается так, чтобы светодиод T4 начинал светиться при напряжении ниже 11 В.
IC1 LM338 сконфигурирован как простой источник питания с регулируемым напряжением для точного регулирования напряжения солнечной панели до 14 В, это делается путем соответствующей настройки предустановки P3.
Этот выход IC1 используется для зарядки батареи уличного фонаря в дневное время и при ярком солнечном свете.
IC2 — это еще одна микросхема LM338, подключенная в режиме регулятора тока, ее входной контакт соединен с плюсом батареи, а выход соединен со светодиодным модулем.
IC2 ограничивает уровень тока от батареи и подает необходимое количество тока на светодиодный модуль, чтобы он мог безопасно работать в ночном режиме резервного копирования.
T5 — это силовой транзистор, который действует как переключатель и срабатывает на стадии критического разряда батареи, когда напряжение батареи стремится достичь критического уровня.
Каждый раз, когда это происходит, база T5 немедленно заземляется T4, мгновенно отключая его. Когда Т5 выключен, светодиодный модуль может светиться и, следовательно, также выключен.
Это условие предотвращает и предохраняет аккумулятор от чрезмерной разрядки и повреждения. В таких ситуациях аккумулятору может потребоваться внешняя зарядка от сети с использованием источника питания 24 В, подключенного к линиям питания солнечной панели, через катод D1 и землю.
Ток от этого источника питания можно указать на уровне около 20% от емкости аккумулятора, и аккумулятор можно заряжать до тех пор, пока оба светодиода не перестанут светиться.
Транзистор T6 вместе с его базовыми резисторами расположен так, чтобы обнаруживать питание от солнечной панели и гарантировать, что светодиодный модуль остается отключенным до тех пор, пока разумный объем питания доступен от панели, или, другими словами, T6 сохраняет светодиод модуль отключается до тех пор, пока не становится достаточно темно для светодиодного модуля, а затем включается.Обратное происходит на рассвете, когда светодиодный модуль автоматически выключается. R12, R13 должны быть тщательно отрегулированы или выбраны для определения желаемых пороговых значений для циклов включения / выключения светодиодного модуля.
Как построить
Для успешного завершения этой простой системы уличного освещения описанные этапы должны быть построены отдельно и проверены отдельно перед интеграцией. их вместе.
Сначала соберите ступень T1, T2 вместе с R1, R2, R3, R4, P1 и светодиодом.
Затем, используя переменный источник питания, подайте точные 13 В на этот каскад T1, T2 и отрегулируйте P1 так, чтобы светодиод просто загорелся, немного увеличьте напряжение, скажем, до 13.5V и светодиод должен погаснуть. Этот тест подтвердит правильную работу этого каскада индикатора низкого напряжения.
Аналогичным образом сделайте ступень T3 / T4 и установите P2 аналогичным образом, чтобы светодиод светился при напряжении 11 В, что становится критической установкой уровня для ступени.
После этого вы можете перейти к этапу IC1 и отрегулировать напряжение на его «корпусе» и земле до 14 В, отрегулировав P3 до нужной степени. Это должно быть снова сделано путем подачи питания 20 В или 24 В на его входной контакт и линию заземления.
Ступень IC2 может быть сконструирован, как показано, и не потребует какой-либо процедуры настройки, за исключением выбора R11, который может быть выполнен с использованием формулы, выраженной в этой статье об универсальном ограничителе тока
Список деталей
- R1, R2, R3 R4, R5, R6, R7 R8, R9, R12 = 10k, 1/4 WATT
- P1, P2, P3 = 10K PRESETS
- R10 = 240 OHMS 1/4 WATT
- R13 = 22K
- D1, D3 = 6A4 ДИОД
- D2, D4 = 1N4007
- T1, T2, T3, T4 = BC547
- T5 = TIP142
- R11 = СМОТРЕТЬ ТЕКСТ
- IC1, IC2 = LM338 IC TO3 package
- Светодиодный модуль = Изготовлен путем подключения 24nos Светодиоды мощностью 1 Вт при последовательном и параллельном подключении
- Батарея = 12 В SMF, 40 Ач
- Солнечная панель = 20/24 В, 7 ампер
Создание светодиодного модуля на 24 Вт
Светодиодный модуль на 24 Вт для вышеупомянутой простой солнечной улицы световую систему можно построить, просто соединив 24 светодиода мощностью 1 Вт, как показано на следующем рисунке:
8) Схема понижающего преобразователя солнечной панели с защитой от перегрузки
В восьмой концепции солнечной батареи, обсуждаемой ниже, говорится о простой схеме понижающего преобразователя солнечной панели, которую можно использовать для получения любого желаемого низкого пониженного напряжения на входах от 40 до 60 В.Схема обеспечивает очень эффективное преобразование напряжения. Идея была предложена господином Дипаком.
Технические характеристикиКонструкцияЯ ищу понижающий преобразователь постоянного тока со следующими характеристиками.
1. Входное напряжение = от 40 до 60 В постоянного тока
2. Выходное напряжение = регулируемое 12, 18 и 24 В постоянного тока (несколько выходов из одной и той же цепи не требуются. Отдельная цепь для каждого выходного напряжения также штраф)
3.Максимальный выходной ток = 5-10A
4. Защита на выходе = перегрузка по току, короткое замыкание и т. Д.
5. Небольшой светодиодный индикатор работы устройства будет преимуществом.
Был бы признателен, если бы вы помогли мне разработать схему.
С уважением,
Deepak
Предлагаемая схема понижающего преобразователя 60 В на 12 В, 24 В показана на рисунке ниже, детали можно понять, как описано ниже:
конфигурацию можно разделить на этапы, а именно.каскад нестабильного мультивибратора и понижающий преобразователь, управляемый МОП-транзистором.
BJT T1, T2 вместе со связанными с ним частями образуют стандартную схему AMV, подключенную для генерации частоты с частотой примерно от 20 до 50 кГц.
Mosfet Q1 вместе с L1 и D1 образуют стандартную топологию понижающего преобразователя для реализации необходимого понижающего напряжения на C4.
AMV управляется входом 40 В, и генерируемая частота подается на затвор подключенного МОП-транзистора, который мгновенно начинает колебаться при доступном токе от входа, управляющего сетью L1, D1.
Вышеупомянутое действие генерирует необходимое пониженное напряжение на C4,
D2 гарантирует, что это напряжение никогда не превышает номинальную отметку, которая может быть фиксированной 30 В.
Это макс. Предельное пониженное напряжение 30 В далее подается на регулятор напряжения LM396, который может быть настроен на получение конечного желаемого напряжения на выходе с максимальной скоростью 10 ампер.
Выход может использоваться для зарядки предполагаемого аккумулятора.
Принципиальная схема
Список деталей для вышеуказанного понижающего преобразователя на 60 В, 12 В, 24 В на выходе для солнечных панелей.
- R1 — R5 = 10K
- R6 = 240 Ом
- R7 = 10K POT
- C1, C2 = 2nF
- C3 = 100 мкФ / 100 В
- C4 = 100 мкФ / 50 В
- Q1 = ЛЮБЫЕ 100 В, МОП-транзистор с P-каналом на 20 А
- T1, T2 = BC546
- D1 = ЛЮБОЙ ДИОД БЫСТРОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ 10 А
- D2 = ЗЕНЕР 30 В 1 Вт
- D3 = 1N4007
- L1 = 30 витков 21 суперэмалированного медного провода SWG, намотанного на Ферритовый стержень диаметром 10 мм.
9) Домашняя солнечная электроэнергия, настроенная для жизни вне сети
Девятая уникальная конструкция, описанная здесь, иллюстрирует простую расчетную конфигурацию, которая может использоваться для реализации солнечной панели любого размера, установленной для удаленных домов или для обеспечения автономной системы электроснабжения от солнечных батарей.
Технические характеристикиМодельЯ уверен, что у вас должна быть наготове такая принципиальная схема. Просматривая ваш блог, я заблудился и не мог выбрать ни одного, наиболее подходящего для моих требований.
Я просто пытаюсь изложить здесь свое требование и убедиться, что я правильно его понял.
(Это пилотный проект для меня, чтобы отважиться в этой области. Вы можете считать меня большим нулем в электротехнике.)
Моя основная цель — максимально использовать солнечную энергию и свести мои счета за электричество к минимуму. (🙁 Я остаюсь в Thane. Итак, вы можете представить счета за электричество.) Итак, вы можете считать, что я полностью делаю систему освещения на солнечной энергии для своего дома.
1. Когда достаточно солнечного света, мне не нужен искусственный свет. Я хочу, чтобы мои огни включались автоматически, когда интенсивность солнечного света опускается ниже допустимых норм.
Но я бы хотел их выключить перед сном.3. Моя текущая система освещения (которую я хочу осветить) состоит из двух обычных ламп яркого света (36 Вт / 880 8000K) и четырех КЛЛ мощностью 8 Вт.
Хотелось бы воспроизвести всю установку со светодиодным освещением на солнечной энергии.
Как я уже сказал, я большой ноль в области электричества. Итак, пожалуйста, помогите мне также с ожидаемой стоимостью установки.
36 Вт x 2 плюс 8 Вт дает в сумме около 80 Вт, что является общим требуемым уровнем потребления.
Теперь, поскольку лампы предназначены для работы при уровнях сетевого напряжения, которое в Индии составляет 220 В, становится необходим инвертор для преобразования напряжения солнечной панели в требуемые характеристики для включения фонарей.
Кроме того, поскольку инвертору для работы требуется аккумулятор, который можно предположить как аккумулятор на 12 В, все параметры, необходимые для настройки, могут быть рассчитаны следующим образом:
Общее предполагаемое потребление = 80 Вт.
Вышеуказанная мощность может потребляться с 6:00 до 18:00, что становится максимальным периодом, который можно оценить, и это примерно 12 часов.
Умножение 80 на 12 дает = 960 ватт-час.
Это означает, что солнечная панель должна будет производить столько ватт-часов в течение желаемого периода в 12 часов в течение всего дня.
Однако, поскольку мы не ожидаем получения оптимального солнечного света в течение года, мы можем предположить, что средний период оптимального дневного света составляет около 8 часов.
Разделив 960 на 8, мы получим 120 Вт, что означает, что необходимая солнечная панель должна быть не менее 120 Вт.
Если выбрано напряжение панели около 18 В, текущие характеристики будут 120/18 = 6.66 ампер или просто 7 ампер.
Теперь давайте посчитаем размер аккумулятора, который может использоваться для инвертора и который может потребоваться для зарядки с указанной выше солнечной панелью.
Опять же, поскольку общее количество ватт-часов за весь день рассчитано примерно на 960 Вт, разделив это на напряжение батареи (которое предполагается равным 12 В), мы получим 960/12 = 80, это около 80 или просто 100 Ач. , поэтому необходимая батарея должна быть рассчитана на 12 В, 100 Ач для обеспечения оптимальной работы в течение дня (период 12 часов).
Нам также понадобится контроллер заряда от солнечной батареи для зарядки аккумулятора, а поскольку аккумулятор будет заряжаться в течение примерно 8 часов, скорость зарядки должна быть около 8% от номинальной АЧ, что составляет 80 x 8% = 6,4 ампера, поэтому необходимо указать контроллер заряда, чтобы он мог комфортно выдерживать не менее 7 ампер для требуемой безопасной зарядки аккумулятора.
На этом завершаются все расчеты солнечных панелей, аккумуляторов и инверторов, которые могут быть успешно реализованы для любой подобной установки, предназначенной для проживания вне сети в сельской местности или другой удаленной местности.
Для других спецификаций V, I цифры могут быть изменены в приведенных выше расчетах для достижения соответствующих результатов.
В случае, если аккумулятор кажется ненужным, и солнечная панель также может быть напрямую использована для управления инвертором.
Простую схему регулятора напряжения солнечной панели можно увидеть на следующей схеме. Данный переключатель может использоваться для выбора варианта зарядки аккумулятора или прямого управления инвертором через панель.
В приведенном выше случае регулятор должен вырабатывать от 7 до 10 ампер тока, поэтому в ступени зарядного устройства необходимо использовать LM396 или LM196.
Вышеупомянутый регулятор солнечной панели может быть сконфигурирован со следующей простой схемой инвертора, которая будет вполне достаточной для питания запрошенных ламп через подключенную солнечную панель или аккумулятор.
Список деталей для вышеуказанной схемы инвертора: R1, R2 = 100 Ом, 10 Вт
R3, R4 = 15 Ом 10 Вт
T1, T2 = TIP35 на радиаторах
Последняя строка в запросе предлагает вариант светодиодной подсветки спроектирован для замены и модернизации существующих люминесцентных ламп КЛЛ.То же самое можно реализовать, просто исключив аккумулятор и инвертор и интегрировав светодиоды с выходом солнечного регулятора, как показано ниже:
Минус адаптера должен быть подключен и объединен с минусом солнечной панели
Заключительные мысли
Итак, друзья, это были 9 основных конструкций зарядных устройств для солнечных батарей, которые были вручную отобраны с этого веб-сайта.
В блоге вы найдете много других таких усовершенствованных конструкций на основе солнечных батарей для дальнейшего чтения.И да, если у вас есть какие-либо дополнительные идеи, вы можете обязательно представить их мне, я обязательно представлю их здесь, чтобы наши зрители получили удовольствие от чтения.
Отзыв одного из читателей
Привет, Swagatam,
Я наткнулся на ваш сайт и считаю вашу работу очень вдохновляющей. В настоящее время я работаю по программе естественных наук, технологий, инженерии и математики (STEM) для студентов 4-5 курсов в Австралии. Проект направлен на повышение интереса детей к науке и ее связи с реальными приложениями.
Программа также привносит сочувствие в процесс инженерного проектирования, когда молодые учащиеся знакомятся с реальным проектом (контекстом) и взаимодействуют со своими одноклассниками для решения мирских проблем. В течение следующих трех лет мы сосредоточены на ознакомлении детей с наукой об электричестве и практическим применением электротехники. Введение в то, как инженеры решают реальные проблемы на благо общества.
В настоящее время я работаю над онлайн-контентом для программы, которая будет ориентирована на молодых учащихся (4-6 классы), изучающих основы электричества, в частности, возобновляемых источников энергии, т.е.е. солнечный в данном случае. В рамках программы самостоятельного обучения дети узнают и исследуют электричество и энергию по мере того, как их знакомят с реальным проектом, то есть освещением детей, проживающих в лагерях беженцев по всему миру. По завершении пятинедельной программы дети объединяются в группы, чтобы построить солнечные светильники, которые затем отправляют детям из неблагополучных семей по всему миру.
Как некоммерческий образовательный фонд, мы ищем вашу помощь в разработке простой принципиальной схемы, которую можно было бы использовать для создания солнечного светильника мощностью 1 Вт в качестве практического занятия в классе.Мы также закупили у производителя 800 комплектов солнечного света, которые дети собирают, однако нам нужен кто-то, чтобы упростить принципиальную схему этих комплектов освещения, которые будут использоваться для простых уроков по электричеству, схемам и расчету мощности. вольт, ток и преобразование солнечной энергии в электрическую.
Я с нетерпением жду вашего ответа и продолжаю вашу вдохновляющую работу.
Решение запроса
Я ценю ваш интерес и ваши искренние усилия по просвещению нового поколения в области солнечной энергии.
Я приложил самую простую, но эффективную схему драйвера светодиода, которую можно использовать для безопасного освещения 1-ваттного светодиода от солнечной панели с минимальным количеством деталей.
Обязательно прикрепите к светодиоду радиатор, иначе он может быстро сгореть из-за перегрева.
Схема управляется напряжением и током для обеспечения оптимальной безопасности светодиода.
Сообщите мне, если у вас возникнут дополнительные сомнения.
Байпасные диоды и блокирующие диоды в солнечных панелях
Эми Боде 12 сентября 2016
Что такое диод?
Диод предназначен для пропускания тока в одном направлении.Если вы знакомы с водопроводом, диод является электрическим эквивалентом обратного клапана. Диоды в солнечной энергетической системе имеют два назначения — байпасные диоды и блокирующие диоды. Один и тот же тип диода обычно используется для обоих диодов с барьером Шоттки, но то, как они подключены и что они делают, отличает их друг от друга.
Байпасные диоды
Обходные диоды используются для уменьшения потерь мощности солнечных панелей из-за затенения. Поскольку ток течет от высокого к низкому напряжению, когда солнечная панель имеет элементы, которые частично затенены, ток затем проходит через затененные элементы с низким напряжением.Это приводит к нагреву солнечной панели и серьезным потерям мощности. Эти затемненные солнечные элементы становятся потребителями электроэнергии, а не производителями.
Обходные диоды внутри распределительной коробки солнечной панели обеспечивают путь с низким сопротивлением для прохождения тока вокруг ряда затемненных солнечных элементов. Диод подключен параллельно ячейкам. Поскольку электричество идет по пути наименьшего сопротивления, току легче пройти через диод, чем через затемненную ячейку, поэтому так и происходит.Это сводит к минимуму приток тепла и снижает потери тока.
В наши дни в большинство солнечных панелей встроены байпасные диоды, поэтому вам, как правило, больше не о чем беспокоиться. Однако, если у вас есть несколько солнечных панелей, соединенных последовательно, и у вас постоянно есть затенение на одной или нескольких солнечных панелях, параллельное подключение обходного диода через затененную панель может предотвратить возврат тока через затененную панель и вызвать его нагрев и потерю мощности. Таким образом, он действует так же, как внутренние обходные диоды, но обходит всю панель, а не отдельные ячейки.
Блокирующие диоды
Блокирующие диоды используются для предотвращения обратного разряда аккумуляторов через солнечные панели в ночное время. Опять же, ток течет от высокого к низкому напряжению, поэтому в солнечный день напряжение солнечной панели будет выше, чем напряжение батареи глубокого цикла, и ток, естественно, будет течь от панели к батарее. Но ночью, если солнечная панель подключена непосредственно к батарее, напряжение солнечной панели будет ниже, чем напряжение батареи, поэтому существует вероятность обратного потока, вытягивающего энергию из батареи.Это будет не так много, как дневной поток, но может быть.
В результате, до появления контроллеров заряда, люди ставили блокирующий диод последовательно между батареей и солнечной панелью, позволяя питанию поступать только в батарею. В настоящее время в большинстве солнечных энергетических систем есть контроллер заряда между солнечной панелью и аккумулятором, и этот контроллер заряда предотвращает обратный ток электричества, устраняя необходимость в блокирующем диоде.
Однако могут быть случаи, когда блокирующий диод все еще может быть полезен.Посмотрите наше видео ниже, чтобы узнать больше.
8 простых шагов, чтобы сделать зарядное устройство для солнечной батареи (с изображениями)
Вы поклонник электроники своими руками? Вам понравится научиться делать зарядное устройство на солнечной батарее с нуля!
Самостоятельное владение электроникой — это не только хобби, но и преимущество выжившего. Здесь цель состоит в том, чтобы разработать быстрое решение, которое заставит ваши устройства работать от солнца. Внимательно следуйте инструкциям, поскольку мы стремимся сделать зарядное устройство для литиевой солнечной батареи 18650 из легкодоступных материалов.
Сделать зарядное устройство на солнечной батарее с нуля просто. Подключите солнечные элементы к зарядному устройству TP4056, а затем к литиевой батарее 18650. Используйте усилитель напряжения, чтобы увеличить напряжение до 5 В постоянного тока.
Проще говоря, подключите фотоэлементы к зарядному устройству TP4056. Затем прикрепите диод 1N4007 к плюсовому соединительному кабелю. Подключите положительный и отрицательный полюс платы к соответствующим концам батареи. Теперь увеличьте выходное напряжение с 0,9 В до 5 В, подключив соответствующие полюса батареи к усилителю.
Вы можете заряжать свои мобильные телефоны, электрические фонарики или другие устройства с помощью этого солнечного зарядного устройства. Если вы планируете пикник в труднодоступном месте, вы можете заменить пауэрбанк на солнечное зарядное устройство.
1. Получить оборудование
Первый шаг — доставить все необходимое оборудование. Все требования доступны в вашем местном магазине оборудования или электронных аксессуаров. Если у вас есть какие-либо предметы в мусорном мусоре, вы можете найти их оттуда.
Диод 1N4007 должен быть рассчитан на большой ток.По сути, этот компонент предотвращает обратный ток напряжения. Кроме того, установите на диоде максимальное обратное напряжение 1 А и 1000 В. Вы можете проверить эти качества с помощью своего измерительного оборудования.
Всего за 5 долларов вы получите зарядное устройство, для которого не требуется электричество. Батарея может стоить немного дороже, но весь проект не должен превышать десяти баксов.
Конечно, здесь предполагается, что у вас есть все оборудование и вам не нужно покупать какие-либо инструменты. Затем вы должны обладать базовыми навыками самостоятельной работы с электричеством, такими как пайка и выполнение инструкций!
- Фотоэлектрический элемент 5 В
- Медный провод
- Переключатель SPDT
- Усилитель мощности 5 В
- Батарея и держатель 7 В 18650
- Соединительные кабели
- Две клеммные колодки для печатных плат
- Плата общего назначения
- Диод 1N4007
- Паяльные инструменты
2.Поймите, как будет работать ваше зарядное устройство на солнечной батарее.
Понимание роли, которую играет каждый компонент в вашей цепи, увеличивает ваши шансы сделать это правильно. По крайней мере, вы знаете, почему диод ближе к панелям, чем бустер. Итак, постарайтесь узнать, что происходит в новой цепи, а все остальное будет просто.
Фотоэлектрические элементы панели преобразуют солнечный свет в постоянный ток. Ток течет в TP4056 через соединительные кабели.
Диод 1N4007 предотвращает обратный ток мощности и, таким образом, поддерживает односторонний поток мощности. Кроме того, в схеме есть микрокомпонент, позволяющий накапливать энергию в батарее.
К этому моменту вы уже заряжаете аккумулятор. Это может быть то место, где вы хотите разместить литий-ионный аккумулятор вашего телефона.
Но вы можете подождать еще немного, поскольку усилитель увеличивает мощность примерно с одного вольт до пяти или более. Используйте переключатель SPDT для управления потоком и процессом зарядки.
Если вы подключите кабель USB к полюсам, вы можете заряжать свой телефон или другие приборы.
У вас может быть два светодиода — красный и синий — для отслеживания процесса зарядки. Синий светодиод показывает, что зарядка завершена, но красный свет показывает, что зарядка идет, прежде чем он загорится.
3. Имейте стратегию сборки
К настоящему времени у вас уже есть все компоненты, которые требуются вашей схеме. И вы понимаете, как работает каждая из этих частей.
Следующий шаг — разработать концепцию стратегии создания зарядного устройства для солнечной батареи.Рисование на бумаге ускоряет сборку.
Определите, с каких компонентов вы начнете, а какие будут последними. Некоторые техники начинают с последнего элемента в цепи. Это мера безопасности, которая заканчивается установкой источника питания, в данном случае фотоэлектрических панелей.
Но это не правило, выгравированное на камне, и у вас есть абсолютная свобода начать с любого компонента, который вам нравится.
Затем проверьте, что все компоненты работают. Используйте свое оборудование, чтобы узнать, точны ли оценки по каждой части.
4. Соберите, припаяв детали.
В нашем руководстве мы начнем сборку от источника питания до выхода. Разложим все компоненты на плате, начиная с полюсов солнечной энергии и заканчивая разъемом USB.
Цель состоит в том, чтобы обеспечить безопасное соединение между солнечными элементами и батареей через платы зарядки.
Стремитесь получить соединение, которое выглядит следующим образом:
Итак, первым шагом является проверка работоспособности фотоэлементов.Поместите его под солнце и проверьте напряжение на вольтметре.
5. Затем установите плату на место.
Плата может иметь модуль защиты от разряда аккумулятора или нет. Каждая из этих плат имеет рейтинг 1А.
Плата с защитой отключится при падении напряжения ниже 2,4 вольт. Модуль защиты аккумулятора от разряда предотвращает перенапряжение аккумуляторов, а также подключение обратной полярности. Такая защита продлевает срок службы батареи и увеличивает ее долговечность.
Значит, питание от АКБ обратно не пойдет, особенно в пасмурный день. Это в значительной степени ваш выбор. Диод усиливает это, предотвращая обратный ток мощности.
6. Установите плату на медные ножки.
Платы TP4056 иногда нагреваются, и вам необходимо снимать их с остальных компонентов схемы. Во избежание расплавления припаяйте плату на медные ножки.
Установите четыре медных ножки, которые будут удерживать плату.Затем наденьте отверстия на плате на медную ножку и припаяйте ее на место.
BAT + должен соответствовать положительному полюсу батареи, а сторона BAT- — отрицательному.
7. Увеличьте мощность
Электропитание покидает аккумуляторную плату TP4056 при низком напряжении около 0,9 В. Таким образом, он требует повышения, прежде чем он сможет попасть на плату Arduino.
Таким образом, усилитель напряжения 5 В подключается к цепи и увеличивает напряжение. Именно на этом этапе вы должны добавить плату Arduino Uno, в зависимости от вашей схемы.Присоедините положительный полюс батареи к IN- усилителя, а затем + ve к IN +.
Добавьте переключатель SPDT для подключения зарядного устройства к усилителю. Теперь вы можете подключить зарядное устройство к любому устройству, которое хотите запитать.
8. Проверьте зарядное устройство солнечной батареи.
Убедитесь, что ваша схема работает, проверив ее. Во-первых, посмотрите, что у вас есть, и убедитесь, что все ваши компоненты на месте. Используя свой с нанометром , проверьте напряжение на каждой ступени цепи.
Напряжение зарядки должно быть около 4,2 В. Когда батарея разряжена и разряжается, она должна быть около 3,7 вольт. Таким образом, вы должны заряжать аккумулятор, когда он достигает 3,7 В.
Тогда напряжение, которое попадает в усилитель, должно быть около 0,9-5,0 вольт. Заряд, который течет из бустера, должен быть постоянным 5 В. Если он ниже или выше, проблема в вашей цепи.
Как сделать зарядное устройство для солнечной батареи с другими схемами
Различные схемы могут привести к созданию хорошего и креативного зарядного устройства для солнечных батарей.Мы придумали несколько способов, с помощью которых вы можете использовать местные материалы для создания качественного солнечного зарядного устройства.
Большинство проектов DIY здесь следуют принципу и схеме, которые мы показали в зарядном устройстве для солнечной панели выше. Несколько идей DIY меняют модели зарядной платы или усилителя, но основная концепция остается той же.
Вот несколько интересных идей, связанных с солнечными батареями, которые могут утолить вашу жизнь в домашних условиях.
Строительство зарядной станции
Когда вы отправляетесь в поход или устраиваете вечеринку на открытом воздухе, вам захочется зарядить энергией свои занятия.Даже в глуши солнечные батареи могут пригодиться и осветить весь ваш лагерь!
Построить солнечную зарядную станцию легко, и все, что вам нужно, это портативная солнечная панель, кабели, контроллер, инвертор и аккумулятор. Затем выполните следующую процедуру:
- Установите солнечные панели
- Установите батареи
- Теперь принесите солнечный контроллер.
- Используйте кабели для подключения всех компонентов к инвертору.
- Подключите инвертор к удлинительным кабелям и розеткам.
- Заряжайте свои устройства, приборы или электромобиль.
Создание зарядного устройства на солнечной энергии из старого пакета для продуктов
- Разрежьте пакет для продуктов на части, размер которых может выдержать панели и другие компоненты. Подготовьте ткань как следует.
- Подключите панель параллельно.
- Припаяйте все выводы к панелям,
- Теперь припаяйте понижающий преобразователь к выводам.
- Зарядное устройство должно оставаться прикрепленным к остальной части устройства.Приклейте его к ткани.
- Проверьте свое солнечное зарядное устройство.
Создание солнечного зарядного устройства со старым аккумулятором для ноутбука
- Просверлите порты USB в пластиковом контейнере и соедините их.
- Используйте поролоновую подушку для установки конвертера пыльника и приклейте его на место.
- Затем наденьте поролоновую подушку на TP4056 и приклейте.
- Установите платы с помощью подкладок.
- Припаяйте диод к минусовой клемме.
- Просверлите кабельные разъемы к солнечным панелям.
- Используйте горячий клей, чтобы приклеить переработанный аккумулятор для ноутбука.
Когда вы делаете солнечное зарядное устройство?
Солнечное зарядное устройство накапливает энергию солнца для зарядки телефонов, радиоприемников, ноутбуков и других устройств. Пока светит солнце, у вас будет надежное автономное электроснабжение.
Знание того, как сделать зарядное устройство для солнечной батареи, позволяет легко разбить лагерь или отправиться в путешествие по бездорожью в отдаленные районы. Во всяком случае, вам просто нужно запустить зарядное устройство DIY, повернуть его лицом к солнцу и включить свои устройства.
Приемы и идеи, которые мы представили в нашем посте, помогут вам создать самодельный солнечный прибор, который решит ваши проблемы с питанием.
Взломать солнечную цепь
Солнечная панель
Солнечные панели состоят из солнечных элементов , также называемых фотоэлектрическими элементами. Солнечные элементы — это крошечные электрические устройства, которые преобразуют энергию источника света, например солнца, в электричество. Солнечные элементы состоят из кремния, который представляет собой полупроводниковый материал (материал, который может действовать как изолятор или как проводник).Каждый солнечный элемент состоит из положительно заряженного слоя кремния (p-типа), расположенного под отрицательно заряженным слоем кремния (n-типа). Противоположные заряды между этими двумя слоями посредством обмена электронами от n-слоя к p-слою образуют микроскопическое электрическое поле на их границе раздела. Когда частицы солнечного света (фотоны) контактируют с солнечными элементами, они сталкиваются и перемещают электроны в этом электрическом поле, генерируя электрический ток между двумя слоями кремния, который может быть захвачен проводящими проводами в электрической цепи.
Эти ресурсы могут предоставить дополнительную информацию о том, как работают солнечные элементы:
Как работает солнечный элемент — Американское химическое общество
План урока «Как работают солнечные элементы» — Фонд экологического образования
Как работают солнечные элементы? — Научные мультфильмы
Схема
Цепь — это замкнутая петля, по которой течет электричество. Цепь создается путем соединения электрических компонентов (причудливое слово для разных частей цепи) вместе с проводником, таким как провод.Электрическая цепь должна включать в себя источник электричества, проводник и электрическую нагрузку . Источником электричества может быть все, что управляет потоком электричества через цепь, например аккумулятор или солнечная панель. Проводники — это материалы, через которые может проходить электричество, например медные провода. Нагрузка — это любое устройство в цепи, потребляющее электричество. Нагрузки могут включать в себя двигатели, лампочки, зуммеры или что-нибудь еще, работающее от электричества.
Попробуйте эту онлайн-лабораторию, чтобы узнать больше о схемах: Комплект для построения схем — PhET
Чтобы получить подробное представление о схемах, ознакомьтесь со следующими ресурсами:
Что такое схема? — Северо-Западный университет
Используйте проводящее тесто для формования схем — мягкие схемы
Что такое цепь? — Sparkfun
Обходной диодобеспечивает защиту солнечной панели
Обходной диод в фотоэлектрических панелях
Обходной диод используется в солнечных фотоэлектрических (PV) батареях для защиты частично затененных фотоэлементов от полностью работающих на полном солнце элементов внутри той же солнечной панели, когда используется в массивах последовательного высокого напряжения.
Солнечные фотоэлектрические панели — отличный способ генерировать бесплатную электрическую энергию, используя энергию солнца. Вы просто размещаете их в любом месте и уходите либо как часть автономной автономной системы, либо как фотоэлектрические панели, установленные на крыше для системы, подключенной к сети. Диапазон мощности солнечной фотоэлектрической системы чрезвычайно широк: от нескольких милливатт до сотен мегаватт, отчасти из-за модульности солнечных панелей.
Photovoltaic Shading
Фотоэлектрические элементы — это тип полупроводникового фотодиода, который напрямую преобразует свет, падающий на их поверхность, в электрическую энергию.Фотоэлектрические системы вырабатывают электричество, соединяя солнечные фотоэлектрические панели вместе в виде массива и подвергая их воздействию прямых солнечных лучей.
Тогда мы могли бы подумать, что во время нормальной работы все солнечные панели фотоэлектрической системы будут испытывать одинаковые солнечные условия, поскольку все они являются частью одной и той же солнечной батареи.
Однако на электрические характеристики и надежность фотоэлектрической системы могут влиять внешние факторы, такие как окружающая среда, температура, влажность, расположение и степень солнечного излучения, что может привести к снижению мощности.
Но помимо этих очевидных факторов окружающей среды, один фактор, в частности, который приведет к несоответствию между солнечными элементами или целыми панелями, и снижение мощности в солнечной батарее составляет оттенка , то есть блокирование солнечного света на элементе, или панель листьями, деревьями, зданиями или антеннами. Это может быть полное или частичное затенение и, в зависимости от степени затенения, приведет к снижению выходной мощности.
Подключенные солнечные элементы серииФотоэлектрические панели состоят из взаимосвязанных кристаллических кремниевых элементов и поэтому чувствительны к затемнению.В стандартной фотоэлектрической панели эти солнечные элементы соединены друг с другом последовательно, в результате возникает высокое напряжение, но одинаковое значение тока течет через все подключенные элементы.
Таким образом, пока солнечный свет, падающий на поверхность фотоэлектрической панели, является однородным, каждый фотоэлектрический элемент внутри одной панели будет производить одинаковое количество электрического напряжения, приблизительно 0,5 вольт. Тогда, например, при полном солнце фотоэлемент мощностью 2 Вт будет производить постоянный ток около 4 ампер (0,5 x 4 = 2 Вт).
Однако, если ячейка затеняется какими-либо внешними средствами, она перестанет вырабатывать электрическую энергию и будет вести себя больше как полупроводниковое сопротивление, сильно уменьшая общее количество энергии, производимой фотоэлектрической панелью.Например, предположим, что у нас есть три последовательно соединенных фотоэлектрических элемента на 0,5 В с солнечным излучением 1 кВт / м 2 во всех трех фотоэлектрических элементах, как показано.
Подключенные фотоэлементы серииПоскольку три фотоэлемента соединены последовательно, генерируемый выходной ток (I) будет одинаковым (при условии, что ячейки равномерно согласованы). Общее выходное напряжение, V T , будет суммой всех напряжений отдельных элементов, сложенных вместе (V 1 + V 2 + V 3 = 0.5 В + 0,5 В + 0,5 В = 1,5 В), поэтому кривые ВАХ трех ячеек просто складываются вдоль оси напряжения (горизонтальной), поскольку ток общий и постоянный. Используя приведенный выше пример ячейки на 2 Вт, максимальная точка мощности для этой последовательной струны будет: 6 Вт (1,5 В x 4 А = 6 Вт).
Затенение фотоэлектрических элементов
Теперь предположим, что солнечный элемент №2 в цепочке частично или полностью затенен, в то время как оставшиеся две ячейки в последовательно соединенной цепочке нет, то есть остаются на полном солнце.Когда это происходит, выход последовательно соединенной струны резко уменьшится, как показано.
Затемненный фотоэлемент
Здесь происходит то, что затемненный элемент перестает вырабатывать электрическую энергию и ведет себя больше как полупроводниковое сопротивление. Заштрихованная ячейка генерирует меньший ток, чем две другие ячейки, что сильно снижает выработку энергии последовательной цепью. В результате мощность, генерируемая «солнечными» ячейками, теперь рассеивается «затемненными» ячейками, что со временем может вызвать перегрев (горячие точки) и, в конечном итоге, разрушение плохой ячейки.
Поскольку заштрихованная ячейка вызывает падение генерируемого тока. Незаштрихованные исправные элементы подстраиваются под это падение тока, увеличивая напряжение холостого хода вдоль их кривых ВАХ, в результате чего затененный элемент становится обратным смещением, то есть отрицательное напряжение теперь появляется на его выводах в противоположном направлении.
Это обратное напряжение заставляет ток течь в противоположном направлении через затемненный элемент, в результате чего он потребляет мощность со скоростью, зависящей от I SC и рабочего тока I.Таким образом, полностью затемненный элемент будет испытывать обратное падение напряжения при любых текущих условиях и, следовательно, рассеивать или потреблять электроэнергию, а не генерировать ее.
Обходные диоды
Итак, как мы можем защитить фотоэлектрический элемент, панель или даже весь массив от разрушительных эффектов частичного или полного затенения. Один простой и эффективный способ защитить фотоэлектрические элементы от разрушительного воздействия затенения ячеек — это подключить так называемый байпасный диод к каждой фотоэлектрической ячейке последовательно соединенной цепочки.
Обходные диоды подключаются внешне и в обратном направлении параллельно фотоэлектрической ячейке, чтобы обеспечить альтернативный электрический путь для протекания генерируемого тока, поскольку он не может проходить через ячейку в затененном состоянии. Это помогает сохранить характеристики последовательной цепочки, ограничивая напряжение обратного смещения, генерируемое на любой частично затемненной ячейке, и, следовательно, снижает электрическую мощность, которая может рассеиваться ячейкой.
Рассмотрим наши три последовательно соединенных фотоэлемента с добавленными байпасными диодами.
Защита байпасных диодов
Байпасные диоды были подключены параллельно к каждой из трех фотоэлементов. Эти подключенные извне обходные диоды подключаются в режиме обратного смещения через их соответствующие ячейки, то есть клемма анода диодов подключается к положительной стороне ячейки, а клемма катода диодов подключается к отрицательной стороне ячейки.
Когда три солнечных элемента получают полное солнце, каждый из них генерирует напряжение, как обычно, и поскольку каждый из трех байпасных диодов имеет обратное смещение на своих соответствующих элементах, любой обратный ток (красные стрелки), пытающийся протекать через них, блокируется.Таким образом, будучи смещенными в обратном направлении, диоды действуют так, как будто их нет, а последовательная цепочка выдает полную выходную мощность (6 Вт в предыдущем примере), поскольку три солнечных элемента работают, как ожидалось.
Однако, если, как и раньше, одна из фотоэлементов становится частично затененной из-за листьев, деревьев или снега и т. Д., Затененная ячейка не производит и электрическую энергию, как мы видели выше, и, таким образом, их обходной диод берет на себя, становясь активированным, как показано .
Затемненный фотоэлемент с защитой от байпасного диода
Здесь, в условиях затенения, второй элемент перестает вырабатывать электрическую энергию и ведет себя как полупроводниковое сопротивление, как мы обсуждали ранее.Из-за того, что заштрихованная ячейка генерирует обратную мощность, она смещает вперед параллельно подключенный байпасный диод (т.е. он включает его), отклоняя прохождение тока двух исправных элементов через себя, как показано зелеными стрелками выше. Таким образом, байпасный диод, подключенный к затемненной ячейке, поддерживает работу двух других фотоэлементов, создавая электрический путь для протекания генерируемого тока.
Тогда, хотя одна ячейка затенена (ячейка 2 в этом примере), другие две ячейки, 1 и 3, продолжают вырабатывать энергию, но с пониженной мощностью.Следовательно, как показано в нашем предыдущем примере выше, на выходе будет использоваться приведенный выше пример 2-ваттной ячейки и без потерь через байпасный диод, 4 Вт (1,0 В x 4 А).
Еще одно преимущество параллельно соединенных байпасных диодов заключается в том, что при прямом смещении, то есть когда они являются проводящими, прямое падение напряжения составляет около 0,6 В, что ограничивает любое высокое обратное отрицательное напряжение, генерируемое заштрихованной ячейкой, что, в свою очередь, снижает температуру горячей точки. условия и, следовательно, отказ ячейки, позволяющий ячейке вернуться в нормальное состояние после удаления затенения.
Интеграция байпасного диода
Встраивание байпасного диода в каждую отдельную ячейку, как мы сделали выше в нашем простом примере, было бы слишком дорого и не так просто установить. На практике производители размещают байпасные диоды в группах или подгруппах фотоэлементов (обычно от 16 до 24 элементов) в задней части панелей или в распределительной коробке солнечного модуля.
Таким образом, например, двух байпасных диодов будет достаточно для солнечной панели с номинальной мощностью около 50 Вт, содержащей от 36 до 40 отдельных ячеек.Многие высокопроизводительные солнечные панели изготавливаются непосредственно на структуре полупроводниковых фотоэлектрических элементов.
Хотя можно подключить диод любого типа к задней части солнечной панели, тип и выбор обходного диода в основном зависят от тока и номинальной мощности ячеек и / или панелей, которые он должен защищать.
Наиболее распространенным типом используемых байпасных диодов является диод Шоттки с номинальным током от 1 до 60 ампер и номинальным напряжением до 45 В, что более чем достаточно для одной солнечной панели для зарядки аккумулятора на 12 В или 24 В.