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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Selbstgebautes Solarladegerät. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen Die Sommersaison steht vor der Tür, es ist Zeit für Urlaub und Ausflüge in die Natur. Nachdem ich mehrere Ausflüge aufs Land unternommen hatte und mit einem Benzingenerator zu kämpfen hatte, der schwer, laut und stinkt, entschied ich mich für die Anschaffung eines Solarladegeräts. Ich muss ein tragbares Radio, einen E-Reader, einen Laptop, eine LED-Taschenlampe, eine Kamera und Mobiltelefone aufladen, eine LED-Lampe verwenden und möglicherweise auch einen 12-Volt-Bleiakku aufladen. Ladegeräte zum Laden der aufgeführten Geräte gibt es im Internet, diese sind jedoch sehr teuer und verfügen über ein schwaches Solarpanel. Wie immer stehen wir Rentner unter Druck und suchen nicht nach einfachen Wegen. Ich mache Sie auf meinen Entwurf aufmerksam, der auf der Grundlage von Veröffentlichungen aus dem Internet und meinen Modifikationen zusammengestellt wurde. Mein Ladegerät hat eine Leistung von 20 Watt und besteht aus zwei Panels 12 V - 10 W 30x35 cm, im aufgeklappten Zustand ist das Solarpanel 35x60 cm groß. Und es liefert stabilisierte Ausgangsspannungen von 14 V - 20 W, direkt von den Panels und aus dem eingebauten Akku 14,8, 4,3 V – 5 Ah zur Stromversorgung eines Laptops oder Tablets, sowie zwei USB-Ausgängen 4,3 V – jeweils 5 Amperestunden, also insgesamt 8,6 V – XNUMX Ah.
Das Paneel ist in Form eines „Diplomaten“ zusammengebaut, der im geschlossenen Zustand eine Beschädigung des Paneels selbst vollständig verhindert. Tatsächlich gibt es zwei unabhängige Ladegeräte mit eingebauten 7,4-V-4,3-Amperestunden-Akkus. Bei Reihenschaltung erhalten wir am Ausgang 14,8 Volt. 4,3 Amperestunden für unseren Bedarf in der Nacht oder zwei Bänke mit 7,4-V-Batterien für insgesamt 8,6 Amperestunden. Es gibt auch Ausgänge zum Laden von Bleibatterien. Ich habe Lithiumbatterien aus ausgemusterten Laptop-Batterien verwendet. In der Regel fällt ein Teil des Akkus aus und der Akku hält die Ladung nicht mehr. Ich habe nur funktionierende Banken ausgewählt. Sie können beliebige Batterien verwenden; die Schaltung ermöglicht die Einstellung einer stabilisierten Spannung am Geräteausgang. In meinem Fall zum Laden von 8,4-V-Lithium-Akkus, 14-V-Blei-Akkus und 5-V-USB-Geräten und Mobiltelefonen. Mit diesen Spannungen und der Verwendung eines strombegrenzenden Widerstands können Sie alle Arten von Geräten von 1,2 V bis 12–14 V laden. Sie können ein 12 V–10 W-Panel verwenden, dann ist der Diplomat halb dünner und lädt den Akku länger. Aufbau und Layout Was wir brauchen, sind zwei 12-V-10-W-Solarmodule. In meinem Fall handelt es sich um in China hergestellte Module, die 18 US-Dollar pro Stück kosten, also insgesamt 18 x 2 = 36 US-Dollar. Sie können andere Modelle in Aluminiumrahmen verwenden.
Außerdem benötigen Sie eine Schlaufe, um die Paneele zu einem „Diplomaten“ zu verbinden; Sie können auch zwei passende Scharniere von Schränken verwenden.
USB-Buchsen sind in meinem Fall zusätzliche Buchsen für die Rückseite der Systemeinheit; Sie können von einem USB-Verlängerungskabel abgeschnittene USB-Buchsen verwenden, diese müssen jedoch mit Kleber oder Klammern in der Platte befestigt werden.
Batterien, zwei superhelle LEDs (kann über eine Taschenlampe verwendet werden) – dient zur Ladeanzeige und nachts zur Beleuchtung im Zelt, wenn keine leistungsstarke LED-Lampe verwendet wird. Schalter und andere Kleinigkeiten, alles ist auf den beigefügten Fotos zu sehen.
Da eine vollständige Entladung der Batterien nicht zulässig ist, verwendet das Design eine Batterieentladekontrolleinheit, die die eingebaute Batterie abschaltet, wenn die Spannung der Lithiumbatterien auf 6,1 V abfällt (Sie können sie problemlos auf eine beliebige Spannung für Ihre Batterien umstellen). und die Batterie schaltet sich auch ab, wenn am Ausgang ein Kurzschluss auftritt. Die Abbildung zeigt ein vollständiges Diagramm einer Ladeeinheit. Ich habe meine eigene Einheit und Batterien für jedes Modul. Sie können die Module einfach parallel schalten und eine Einheit verwenden. Die gestrichelte Linie im Diagramm zeigt, wie das zweite Solarmodul richtig an eine Stabilisierungseinheit angeschlossen wird.
Da eine vollständige Entladung der Batterien nicht zulässig ist, verwendet das Design eine Batterieentladekontrolleinheit, die die eingebaute Batterie abschaltet, wenn die Spannung der Lithiumbatterien auf 6,1 V abfällt (Sie können sie problemlos auf eine beliebige Spannung für Ihre Batterien umstellen). und die Batterie schaltet sich auch ab, wenn am Ausgang ein Kurzschluss auftritt. Die Abbildung zeigt ein vollständiges Diagramm einer Ladeeinheit. Ich habe meine eigene Einheit und Batterien für jedes Modul. Sie können die Module einfach parallel schalten und eine Einheit verwenden. Die gestrichelte Linie im Diagramm zeigt, wie das zweite Solarmodul richtig an eine Stabilisierungseinheit angeschlossen wird. Beschreibung des Schemas SZ1 - Solarpanel, die Dioden VD1 und VD2 schützen das Solarpanel beim Laden über den Netzwerkadapter und vor Verpolung am Eingang. VD2 – schützt den einstellbaren Stabilisator DD1 vor Ausfall bei fehlender Spannung am Stabilisatoreingang. Mit den Stabilisatoren DD1,DD2 können Sie stabile Spannungen zum Laden erhalten. Mit den Widerständen R1, R2 stellen wir die notwendigen Spannungen zum Laden der Batterien ein. Der Widerstand R4 dient zur Begrenzung des Stroms bei entladenem Akku, bei mir sind es mit seinem Nennwert von 1 Ohm ca. 1-1,25 A. Mit dem Widerstand R5 stellen wir den Strom über die Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungs-LED VD4 ein. Die LED dient zur Anzeige des Anschlusses des eingebauten Akkus und zeigt das Vorhandensein der Ladespannung an. Die Widerstände R6–R9 enthalten Teiler, die die erforderlichen Pegel für USB einstellen. Mit dem Schlüsselschalter SA1 können Sie den Betriebsmodus auswählen; in der 14-V-Position können wir ein externes Kabel oder eine andere Batterie laden, während die Kontakte SA1/2 die im Panel eingebaute Batterie trennen. In der 8,4-V-Position ist der eingebaute Akku angeschlossen, er wird zum Laden mit Spannung vom Solarpanel versorgt und kann auch nachts zum Laden beliebiger Geräte und zum Betreiben einer LED-Lampe (ich habe eine LED-USB-Lampe) verwendet werden für einen Computer). Im Sparmodus reicht für die nächtliche Beleuchtung im Zelt das Leuchten superheller LEDs aus, während der Gesamtstromverbrauch aus der eingebauten Batterie 10 mA beträgt (5 mA LED und 5 mA KREN5V-Stabilisator). Ausgangskonstante Spannung 1-20V bei einem Laststrom von 16-1,5A. Arbeiten Sie mit Solargerät Das Einschalten des Geräts erfolgt, wenn der eingebaute Akku vollständig entladen ist (die Batterieschutzeinheit hat den Akku abgeklemmt). Dies geschieht nur im SA1-8,4-V-Modus, während die Kontaktgruppe SA1/2 den Betrieb des Akkus entsperrt. und es wird automatisch zum Laden angeschlossen, wenn Ladespannung vom Netzwerkadapter geliefert wird oder das Solarpanel geöffnet ist. Panel im Sonnenlicht, die leuchtende LED zeigt das Vorhandensein von Ladespannung an. Die Aktivierung des Betriebs mit geladenem Akku erfolgt bei fehlender ausreichender Beleuchtung im SA1 8,4V-Modus durch kurzes Drücken der KH1-Taste; die leuchtende LED zeigt an, dass der Akku angeschlossen ist. Sobald der Ladevorgang von Telefonen und anderen Geräten abgeschlossen ist, schalten wir den eingebauten Akku aus, indem wir SA1 in die 14-V-Position bewegen und die LED erlischt. Durch Einstellen von SA1-14V und Beleuchten des Solarpanels mit Sonnenlicht oder Anschließen des Netzteils erzeugt der Ausgangsanschluss für die externe Batterie eine stabilisierte Spannung von 14 V, die auch zum Laden des tragbaren Radios verwendet werden kann. In diesem Fall verfügt der USB-Anschluss über eine Spannung von 5 Volt, um USB-Geräte unabhängig vom eingebauten Akku aufzuladen. In der SA1-8,4V-Position und bei Bestrahlung des Solarpanels mit Sonnenlicht oder Anschließen des Netzwerkadapters liegt am Ausgangsstecker eine Batteriespannung an, die beim Laden des eingebauten Akkus auf 8,4 V ansteigt Gleichzeitig liegt am USB-Anschluss eine Spannung von 5 Volt an. Um das Zelt zu beleuchten, verwende ich Fünf-Volt-LED-Lampen zum Anschluss an USB, ich schließe sie an den USB-Ausgang an, da die Spannung von 5 Volt stabilisiert ist, leuchtet die Lampe stabil, bis der eingebaute Akku vollständig entladen ist. Das Batteriekontrollgerät schützt den eingebauten teuren Akku vor Ausfall durch Kurzschluss und vor Tiefentladung und ermöglicht im Standby-Speicherbetrieb auch die Trennung eines vollgeladenen Akkus vom Stromkreis. Durch Ersetzen der Zenerdiode VD1 und Auswahl des Widerstands R3 kann diese auf jede beliebige Abschaltspannung eingestellt werden, beispielsweise sollte bei einer 12-Volt-Blei-Säure-Batterie die Mindestspannung nicht unter 9-10 Volt liegen. Durch kurzes Drücken der KH1-Taste können Sie den eingebauten Akku im 8,4-V-Modus anschließen. Auch im 8,4-V-Modus wird der Akku automatisch angeschlossen, wenn Spannung an der GN1-Buchse anliegt oder das Solarpanel der Sonne ausgesetzt wird. Einstellverfahren Block von Stabilisatoren Um die Stabilisatoreinheit einzurichten, schalten Sie für alle Fälle das Solarpanel aus und legen Sie Spannung von der Stromquelle an die GN1-Buchse an. Wir schalten den Schalter SA1 auf die 14-V-Position und stellen mit dem Widerstand R2 die Spannung an 1 Pin des Anschlusses für die externe Batterie auf 14 Volt ein. Anschließend schalten wir bei abgeklemmter eingebauter Batterie SA1 mit dem Widerstand R8,4 auf die Position 1 V Stellen Sie die Spannung an 8,4 Pin des Anschlusses für die externe Batterie auf 1 Volt ein (wenn wir eine andere eingebaute Batterie verwenden, stellen Sie eine andere Spannung ein). Beginnen Sie unbedingt mit dem 14V-Modus! Dann schließen wir den entladenen eingebauten Akku an und wählen den Widerstand R4 (hergestellt aus einem Stück einer Nichromspirale aus einem Elektroherd) und stellen den maximalen Ladestrom für mich auf 1-1,25 A ein. Es ist zu berücksichtigen, dass am Ladeausgang der Ladestrom eines Solarpanels bei Parallelbetrieb mit zwei 500A-Panels 1 mA nicht überschreitet; beim Laden über einen Netzwerkadapter erreicht er 1-1,25 A. Batteriesteuergerät Anstelle einer Batterie schließen wir ein einstellbares Netzteil an den Eingang des Geräts an, stellen die Spannung auf 12–14 V ein und verbinden eine LED über einen 1-kOhm-Widerstand mit dem Ausgang. Drücken Sie kurz die Taste KH1, die LED sollte aufleuchten, reduzieren Sie dann schrittweise die Spannung vom Netzteil, bis die LED erlischt, und messen Sie die Spannung am Eingang des Batteriesteuergeräts. Diese Spannung entspricht der Batterieabschaltspannung. Durch Auswahl des Widerstands R3 des Batterieblocks stellen wir die Schutzansprechspannung auf 6,1 V ein. Durch abwechselndes Erhöhen der Spannung des Netzteils und Drücken der KH1-Taste starten wir die Batterie und führen durch Verringern der Spannung mehrmals Messungen durch, um sicherzustellen, dass die Schutzeinstellungen korrekt sind. Außerdem sollte das Schließen der Punkte A und B zueinander zu einer sofortigen Abschaltung der Batterie führen, unabhängig von der Spannung am Batterieeingang. Durch Ersetzen der Zenerdiode durch eine höhere oder niedrigere Spannung und Auswahl des Widerstands R3 können Sie den Schutz an jede Spannung anpassen. Montage Die Blöcke sind auf zwei separaten Glasfaserplatten montiert, die Teile befinden sich auf der Leiterplattenseite. Die Montageschienen werden durch Schneiden mit einem Bügelsägeblatt unter einem Metalllineal hergestellt. Die Abmessungen der Platinen ermöglichen die Verwendung beliebiger Teile. Eine Zeichnung der Batteriesteuereinheitsplatine ist in den Abbildungen Nr. 1 und Nr. 2 dargestellt, eine Zeichnung der Stabilisatorplatine ist in den Abbildungen Nr. 4 und Nr. 5 dargestellt Abbildung 1-3:
Batteriesteuergerät Abbildung 4-5:
Stabilisatorplatte Stabilisator-ICs direkt auf dem Aluminiumrahmen des Solarpanels montiert durch isolierende Dichtungen, die von einem ausgefallenen Computer-Netzteil stammen. Die Platinen und Batterien werden mit doppelseitigem Klebeband verklebt und zusätzlich entlang der Kontur mit Silikon-Schmelzkleber versiegelt. Die Anzeige-LED ist ebenfalls mit Silikon-Schmelzkleber verklebt. Der Feldeffekttransistor des Akkupacks wird mit einem 60-Watt-Lötkolben direkt auf die Folie der Platine gelötet.
Innenansicht des Geräts
Детали Der DD1-Stabilisator kann durch jeden einstellbaren Stabilisator für 3-5 A Spannung bis 35 V ersetzt werden, zum Beispiel LM317, LM117. Der USB-5-V-DD2-Stabilisator kann durch einen beliebigen 5-Volt-Stabilisator mit einem Strom von 2-3A ersetzt werden, zum Beispiel KR142EN5A oder LM 7805.
Stabilisatoren FR156-Dioden können durch alle Siliziumdioden ersetzt werden, die für einen Strom von mindestens 1,5 A ausgelegt sind, zum Beispiel FR302, FR207, CT2A05 usw. Der KT361E-Transistor des Akkupacks kann durch einen ähnlichen mit beliebigem Buchstaben oder durch einen KT3107 ersetzt werden. Der Feldeffekttransistor des Akkupacks kann durch jeden Feldeffekttransistor ersetzt werden, der von einem alten Motherboard mit einem N-Typ-Kanal (N-Channel Enhancement Mode MOSFET) eingelötet wurde. In der Regel sind die Leistung und der Strom der Transistoren im Das Motherboard ist in solchen Fällen nicht weniger als 10 A.
Feldeffekttransistor Das Design des „Diplomat“-Riegels besteht aus einem Stück einer Blattfeder aus einem Bügelsägeblatt für Holz oder etwas anderes. Die Löcher werden mit einem Locher gestanzt, da das Bohren ohne Lösen des Metalls nicht einfach ist.
Diplomatenriegel Die Anschlüsse zum Anschließen des Netzwerkadapters und der externen Batterie können beliebig sein, vorzugsweise jedoch mit vom Gehäuse isolierten Kontakten, da ich zwei separate Ladegeräte habe und Sie über diese Anschlüsse Brücken verwenden können, um die Panels in Reihe zu schalten und eine Gesamtspannung von 28 zu erhalten Volt zum Laden von 24-Volt-Geräten. Wenn der gemeinsame Draht und einer der Kontakte mit dem Schalttafelkörper verbunden sind, ist es unmöglich, zwei Schalttafeln in Reihe zu schalten. Um den gemeinsamen Draht vom Panelkörper zu isolieren, wird der DD2-Chip durch eine Dichtung isoliert. Wenn Sie nicht vorhaben, die eingebauten Batterien in Reihe zu schalten oder einen Stabilisatorblock für zwei Solarmodule zu verwenden, ist der DD2-Chip nicht erforderlich isoliert sein. Die Rückseite der Paneele ist mit Sperrholzabdeckungen bedeckt, Sie können auch Kunststoff verwenden; das Aussehen des „Diplomaten“ hängt maßgeblich von der Qualität der Abdeckungen ab. Die Abdeckungen werden mit M3-Senkkopfschrauben befestigt, die in das Sperrholz eingelassen sind, damit der Schraubenkopf den Tisch nicht zerkratzt. Panelkörper verfügen über M3-Gewinde zur Befestigung von Abdeckungen Zum Tragen wird ein Nylon-Schultergurt mit Karabinern aus einer Schülertasche verwendet, am Ladegerätkörper sind Schlaufen für Karabiner angebracht. Das ist wahrscheinlich alles. Ich denke, es gibt genügend Informationen zur Wiederholung oder kreativen Verarbeitung für die eigenen Verhältnisse. 73! Mit Respekt an alle! Autor: Miljuschin Sergej Anatoljewitsch, ur3id@yandex.ru
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