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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Carregador solar caseiro. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa O verão está chegando, é hora de férias e passeios pela natureza. Então eu, depois de várias viagens ao campo e sofrendo com um gerador a gasolina, que é pesado, barulhento e fedorento, resolvi comprar um carregador solar. Preciso carregar um rádio portátil, um e-reader, um laptop, uma lanterna LED, uma câmera e um telefone celular, usar uma lâmpada LED e, possivelmente, carregar uma bateria de chumbo de 12 volts. Existem carregadores para carregar os equipamentos listados na Internet, mas são muito caros e possuem um painel solar fraco. Como sempre, nós, reformados, estamos sob pressão e não procuramos caminhos fáceis. Chamo a sua atenção para o meu projeto, compilado com base em publicações da Internet e minhas modificações. Meu carregador tem potência de 20 watts e é composto por dois painéis 12 V - 10 W 30x35 cm, na posição desdobrada o painel solar tem 35x60 cm e fornece tensões de saída estabilizadas de 14 V - 20 W, diretamente dos painéis e da bateria embutida de 14,8 V - 4,3 Ah para alimentar um laptop ou tablet, além de duas saídas USB de 5 V - 4,3 amperes-hora cada, para um total de 5 V - 8,6 Ah.
O painel é montado em forma de “diplomata”, que quando fechado completamente evita danos ao próprio painel. Na verdade, existem dois carregadores independentes com baterias integradas de 7,4 V e 4,3 amperes-hora. Quando conectado em série, obtemos 14,8 volts na saída. 4,3 amperes-hora, para nossas necessidades noturnas, ou dois bancos de baterias de 7,4 V para um total de 8,6 amperes-hora. Existem também saídas para carregar baterias de chumbo. Usei baterias de lítio de baterias de laptop aposentadas. Como regra, uma seção da bateria falha e a bateria não mantém carga. Selecionei apenas bancos em funcionamento. Você pode usar qualquer bateria, o circuito permite definir uma tensão estabilizada na saída do dispositivo. No meu caso, para carregar baterias de lítio de 8,4 V, baterias de chumbo de 14 V e dispositivos USB de 5 V e telefones celulares. Tendo essas tensões e usando um resistor limitador de corrente, você pode carregar todos os tipos de dispositivos de 1,2 V a 12-14 V. Você pode usar um painel de 12 V - 10 W, então o diplomata ficará meio mais fino e carregará a bateria mais longo. Construção e layout O que precisamos são de dois painéis solares de 12V-10W, no meu caso são painéis de fabricação chinesa que custam US$ 18 por peça, totalizando 18x2 = US$ 36. Você pode utilizar outros modelos em esquadrias de alumínio.
Você também precisa de um laço para conectar os painéis em um “diplomata”, você também pode usar duas dobradiças adequadas de armários.
Os soquetes USB no meu caso são soquetes adicionais para o painel traseiro da unidade de sistema, você pode usar soquetes USB cortados de um cabo de extensão USB, mas eles terão que ser fixados no painel com cola ou grampos.
Baterias, dois LEDs superbrilhantes (podem ser usados a partir de uma lanterna) - usados para indicar carga e à noite para iluminação na barraca, caso não seja utilizada uma lâmpada LED potente. Interruptores e outras pequenas coisas, tudo pode ser visto nas fotografias anexas.
Como a descarga completa das baterias não é permitida, o projeto usa uma unidade de controle de descarga da bateria que desliga a bateria embutida quando a tensão das baterias de lítio cai para 6,1 V (você pode facilmente alterá-la para qualquer tensão das baterias), e a bateria também desliga se houver curto-circuito na saída. A figura mostra um diagrama completo de uma unidade de carregador. Eu tenho minha própria unidade e baterias para cada painel, você pode simplesmente colocar os painéis em paralelo e usar uma unidade; a linha pontilhada no diagrama mostra como conectar corretamente o segundo painel solar a uma unidade de estabilização.
Como a descarga completa das baterias não é permitida, o projeto usa uma unidade de controle de descarga da bateria que desliga a bateria embutida quando a tensão das baterias de lítio cai para 6,1 V (você pode facilmente alterá-la para qualquer tensão das baterias), e a bateria também desliga se houver curto-circuito na saída. A figura mostra um diagrama completo de uma unidade de carregador. Eu tenho minha própria unidade e baterias para cada painel, você pode simplesmente colocar os painéis em paralelo e usar uma unidade; a linha pontilhada no diagrama mostra como conectar corretamente o segundo painel solar a uma unidade de estabilização. Descrição do circuito SZ1 - painel solar, os diodos VD1 e VD2 protegem o painel solar durante o carregamento do adaptador de rede e da inversão de polaridade na entrada. VD2 - protege o estabilizador ajustável DD1 contra falhas na ausência de tensão na entrada do estabilizador. Os estabilizadores DD1,DD2 permitem obter tensões estáveis para carregamento. Usando os resistores R1, R2 ajustamos as tensões necessárias para carregar as baterias. O resistor R4 serve para limitar a corrente quando a bateria está descarregada, para mim, com seu valor nominal de 1 Ohm, é cerca de 1-1,25 A. Com o resistor R5 ajustamos a corrente através do LED de indicação e retroiluminação VD4. O LED serve para indicar a ligação da bateria incorporada e indicar a presença de tensão de carga. Os resistores R6-R9 contêm divisores que definem os níveis necessários para USB. A chave SA1 permite selecionar o modo de uso; na posição 14V podemos carregar um cabo externo ou outra bateria, enquanto os contatos SA1/2 desconectam a bateria embutida no painel. Na posição 8,4V, a bateria embutida está conectada, é alimentada com tensão do painel solar para carregar, e também pode ser usada à noite para carregar qualquer dispositivo e alimentar uma lâmpada LED (tenho uma lâmpada LED USB para um computador). No modo econômico, para iluminação noturna na barraca, o brilho dos LEDs superbrilhantes é suficiente, enquanto o consumo total de corrente da bateria embutida será de 10 mA (LED de 5 mA e estabilizador KREN5V de 5 mA). tensão 1-20V com corrente de carga de 16-1,5A. Trabalhar com dispositivo solar O dispositivo será ligado quando a bateria embutida estiver completamente descarregada (a unidade de proteção da bateria desconectou a bateria) ocorrerá apenas no modo SA1 8,4V, enquanto o grupo de contato SA1/2 desbloqueará o funcionamento da bateria, e ele será conectado para carregamento automaticamente quando a tensão de carregamento for fornecida pelo adaptador de rede ou o painel solar estiver aberto.painel sob luz solar, o LED aceso indicará a presença de tensão de carregamento. A ativação do funcionamento com bateria carregada, na ausência de iluminação suficiente, é realizada no modo SA1 8,4V pressionando brevemente o botão KH1; o LED aceso indicará que a bateria está conectada. Assim que o carregamento dos telefones e outros dispositivos estiver concluído, movendo SA1 para a posição 14V desligamos a bateria embutida, o LED apagará. Ao configurar SA1-14V e iluminar o painel solar com luz solar ou conectar o adaptador AC, o conector de saída da bateria externa produzirá uma tensão estabilizada de 14 V, que também pode ser usada para carregar o rádio portátil. Neste caso, o conector USB terá tensão de 5 volts para carregar dispositivos USB independente da bateria embutida. Na posição SA1-8,4V e iluminando o painel solar com luz solar ou conectando o adaptador de rede, haverá tensão da bateria no conector de saída e, durante o carregamento da bateria embutida, aumentará para 8,4 V. Ao mesmo tempo vez, haverá uma tensão de 5 volts no conector USB. Para iluminar a barraca, utilizo lâmpadas LED de cinco volts projetadas para conexão USB, conecto-as na saída USB, já que a tensão de 5 volts está estabilizada, a lâmpada brilha de forma estável até que a bateria embutida esteja completamente descarregada. A unidade de controle da bateria protege a cara bateria embutida contra falhas devido a um curto-circuito e descarga completa, e também permite desconectar uma bateria totalmente carregada do circuito no modo de armazenamento em espera. Ao substituir o diodo zener VD1 e selecionar o resistor R3, ele pode ser ajustado para qualquer tensão de desligamento, por exemplo, para uma bateria de chumbo-ácido de 12 volts, a tensão mínima não deve ser inferior a 9-10 volts. Um breve toque no botão KH1 permite conectar a bateria embutida no modo 8,4 V; também no modo 8,4 V, a bateria é conectada automaticamente quando a tensão é aplicada à tomada GN1 ou o painel solar é exposto ao sol. Procedimento de configuração Bloco de estabilizadores Para configurar a unidade estabilizadora, por precaução, desligue o painel solar e aplique tensão da fonte de alimentação ao soquete GN1. Colocamos a chave SA1 na posição 14V e com o resistor R2 ajustamos a tensão em 1 pino do conector da bateria externa para 14 volts, depois com a bateria embutida SA1 desconectada, mudamos para a posição 8,4V com o resistor R1 nós defina a tensão para 8,4 volts em 1 pino do conector da bateria externa (se usarmos outra bateria embutida, defina uma tensão diferente). Certifique-se de começar a sintonizar com o modo 14V! Em seguida, conectamos a bateria embutida descarregada e selecionamos o resistor R4 (feito de um pedaço de espiral de nicromo de um fogão elétrico) e ajustamos a corrente de carga máxima para mim em 1-1,25A. É necessário levar em conta que na saída de carregamento, a corrente de carregamento de um painel solar não excederá 500 mA quando operando em paralelo com dois painéis 1A; ao carregar a partir de um adaptador de rede atingirá 1-1,25 A. Unidade de controle da bateria Em vez de uma bateria, conectamos uma fonte de alimentação ajustável à entrada da unidade, ajustamos a tensão para 12-14 V e conectamos um LED à saída através de um resistor de 1 kohm. Pressione brevemente o botão KH1, o LED deverá acender, depois reduza gradualmente a tensão da fonte de alimentação até que o LED se apague e meça a tensão na entrada da unidade de controle da bateria; esta tensão corresponderá à tensão de desligamento da bateria. Ao selecionar o resistor R3 do bloco de bateria, definimos a tensão de resposta da proteção para 6,1V. Aumentando alternadamente a tensão da fonte de alimentação e pressionando o botão KH1, ligamos a bateria e diminuindo a tensão fazemos medições várias vezes para ter certeza de que as configurações de proteção estão corretas. Além disso, o fechamento dos pontos A e B entre si deve levar à desconexão imediata da bateria, independentemente da tensão na entrada da bateria. Ao substituir o diodo zener por uma tensão maior ou menor e selecionar o resistor R3, você pode ajustar a proteção para qualquer tensão. Instalação Os blocos são montados em duas placas de fibra de vidro separadas; as peças estão localizadas no lado do circuito impresso. Os trilhos de montagem são feitos cortando com lâmina de serra sob uma régua de metal. As dimensões das placas permitem a utilização de qualquer peça. Um desenho da placa da unidade de controle da bateria é mostrado nas Figuras nº 1 e nº 2, um desenho da placa estabilizadora é mostrado nas Figuras nº 4 e nº 5 Figura 1-3:
Unidade de controle da bateria Figura 4-5:
Placa estabilizadora CIs estabilizadores montado diretamente na estrutura de alumínio do painel solar através de juntas isolantes retiradas de uma fonte de alimentação de computador com falha. As placas e baterias são coladas com fita dupla face e seladas adicionalmente ao longo do contorno com adesivo termofusível de silicone. O LED de indicação também é colado com adesivo hot melt de silicone. O transistor de efeito de campo da bateria é soldado diretamente na folha da placa com um ferro de solda de 60 watts.
Visão interna do dispositivo
Detalhes O estabilizador DD1 pode ser substituído por qualquer estabilizador ajustável para tensões de 3-5 A até 35 V, por exemplo LM317, LM117. O estabilizador USB 5 V DD2 pode ser substituído por qualquer outro de 5 volts com corrente de 2-3A, por exemplo KR142EN5A ou LM 7805.
Estabilizadores Os diodos FR156 são substituíveis por quaisquer diodos de silício projetados para uma corrente de pelo menos 1,5A, por exemplo FR302, FR207, CT2A05, etc. O transistor KT361E da bateria pode ser substituído por um semelhante com qualquer letra ou por um KT3107. O transistor de efeito de campo da bateria pode ser substituído por qualquer transistor de efeito de campo soldado de uma placa-mãe antiga com canal tipo N (Mosfet de modo de aprimoramento de canal N), como regra, a potência e a corrente dos transistores em a placa-mãe nesses casos não é inferior a 10 A.
Transistor de efeito de campo O desenho da trava “diplomata” é feito a partir de um pedaço de mola de uma lâmina de serra para madeira ou qualquer outra. Os furos são feitos com punção, pois furar sem soltar o metal não é fácil.
Trava do diplomata Os conectores para conexão do adaptador de rede e bateria externa podem ser qualquer um, mas de preferência com contatos isolados do gabinete, pois tenho dois carregadores separados e você pode usar jumpers através desses conectores para conectar os painéis em série e obter uma tensão total de 28 volts para carregar dispositivos de 24 volts. Se o fio comum e um dos contatos estiverem conectados ao corpo do painel, será impossível conectar dois painéis em série. Para isolar o fio comum do corpo do painel, o chip DD2 é isolado através de uma junta; se você não planeja conectar as baterias embutidas em série ou usar um bloco estabilizador para dois painéis solares, então o chip DD2 não precisa ficar isolado. O verso dos painéis é coberto com tampas de compensado, você também pode usar plástico, a aparência do “diplomata” dependerá em grande parte da qualidade das tampas. As tampas são fixadas com parafusos M3 com cabeça escareada embutida no compensado para que a cabeça do parafuso não arranhe a mesa. Os corpos dos painéis possuem roscas M3 para fixação das tampas Para o transporte, é usada uma alça de náilon com mosquetões da bolsa de um estudante e presilhas para mosquetões são presas ao corpo do carregador. Provavelmente é tudo. Acho que há informação suficiente para repetição ou processamento criativo para suas próprias condições. 73! Com respeito a todos! Autor: Milyushin Sergey Anatolyevich, ur3id@yandex.ru
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