Как сделать солнечную зарядку для аккумулятора своими руками

У меня есть старый друг, который занимается водным туризмом. Давным-давно я подарил ему солнечную батарею для того, чтобы заряжать аккумуляторы видеокамеры. 

Тогда я приобрел пять солнечных элементов от отечественного производителя, последовательно соединил их, а затем добавил диод КД213. В итоге получилась батарея с током около 300 мА напряжением порядка 9 вольт. 

Механически элементы батареи соединялись с помощью полосок синей изоленты, при этом батарея складывалась в гармошку, а моим другом для нее был сделан самодельный чехол. С той поры прошло лет 15, за это время батарея побывала во многих походах, успешно заряжая различные Ni-Cd аккумуляторы.

В последнее время вошло в моду пользоваться литиевыми источниками питания как для фонарей на светодиодах, так и для фото-видео приборов. Все бы хорошо, но литиевые элементы нуждаются в осторожном обращении. Заряжать их надо аккуратно — до напряжения 4.2 вольта, разряжать тоже до определенного напряжения, поскольку при отклонении от стандартов можно необратимо испортить аккумулятор или даже устроить пожар.

Мой друг берет в поход налобный фонарь, который работает на аккумуляторах 18650. В этом фонаре нет зарядного механизма, поэтому он обратился ко мне с просьбой придумать возможность зарядки этих элементов в походных условиях. Также была поставлена задача подзарядки телефонов-смартфонов и прочих гаджетов.
После изучения предложений на Ebay.com, был обнаружен занятный прибор – аккумулятор емкостью 10000 мАч, в одном корпусе с которым была солнечная батарея и электроника, которая управляла зарядом-разрядом аккумулятора и обеспечивала при токе до 2А напряжение 5 вольт на двух USB разъемах. 

Прибор был заказан, поскольку цена в 1000 р показалась вполне адекватной. Его полное название: Solar Panel Power Bank Charger Battery for Mobile Samsung Iphone5s HTC 10000mAh.
Кроме того, мной была обнаружена зарядка для 18650, которая состояла из хорошего корпуса-держателя и контроллера зарядки, встроенного в разъем USB. Прибор под названием New USB 18650 Battery Function Charger обошелся мне приблизительно в 80 р.
Исходная идея заключалась в том, что в солнечный день Power Bank заряжал внутреннюю батарею, после чего передавал энергию через зарядку в 18650.
Оба прибора были доставлены из Китая достаточно быстро и я принялся изучать их. Зарядка для 18650 не преподнесла никаких сюрпризов – великолепный корпус, при этом заряжает 18650 емкостью 2400 мАч током около 300 мА от порта USB.
А вот в PowerBank был брак. Я измерил его емкость с использованием метода полной разрядки постоянным током приблизительно 300 мА – получилось 1200 мАч, тогда как было заявлено 10000 мАч.
Тем не менее корпус был сделан на славу! Все подогнано практически идеально, так, что в руках ощущается монолитом. Крышки созданы из металла. Было принято решение разобрать и поглядеть, что внутри.
А там оказалась достаточно качественная электроника — плата контроллера зарядки литиевого элемента, которая была совмещена со стабилизатором-преобразователем на 5 вольт 2 А. К сожалению, не получилось определить все типы микросхем, однако сформировалось впечатление, что плата изначально создавалась для литиевой многоэлементной батареи с индивидуальным контролем заряда-разряда каждого из элементов. Но все это богатство оказалось не задействовано, так как литиевые элементы были просто-напросто соединены параллельно. К слову, пайка этой батареи развалилась практически от одного касания паяльника. Потом разглядел элементы отдельно – на мой взгляд, откровенный брак.
Как оказалось, преобразователь на 5 вольт создан на современной микросхеме, которая работает на частоте 500 кгц. Измерил попутно максимальный отдаваемый ток – вышло 1.6А, что выглядит вполне адекватно при заявленных 2А.
На фото выше показана разрядная цепь, которая состоит из переменного проволочного резистора на 33 Ома и пары резисторов по 2 Ома (суммарно 1 Ом), соединенных параллельно, для того, чтобы контролировать ток разряда.
Потребляемый ток достаточно выставить один раз в начале эксперимента, так как в PowerBank есть стабилизатор на 5 в. К тому же на плате есть светодиодный индикатор уровня зарядки батареи, который может работать как в режиме зарядки, так и в режиме разрядки. Как принято – ярко-синего цвета оттенка «вырви глаз».
В целом, все устраивает, кроме батареи. Написал продавцу с требованием возврата части денег за брак батареи. Продавец сначала написал, что мной не были учтены потери из-за неправильной методики измерения емкости, однако после второго письма, в котором все было разложено по полочкам, таки вернул часть денег.
Раз уж PowerBank был разобран, было принято решение попробовать, как он будет функционировать со старой солнечной батареей и 18650. Итоги эксперимента порадовали: контроллер абсолютно нормально работал с 18650, а солнечная батарея пятнадцатилетней давности смогла обеспечить зарядный ток около 370 мА. Измерение было произведено 10 марта в Москве. Есть предположение, что летом солнце сможет дать еще больший ток заряда.
Измерение тока заряда-разряда было произведено с помощью последовательной установки резистора номиналом 0.1 ом в цепь аккумулятора. В моем случае резистор 0.1 Ом состоял из двух включенных параллельно устройств 0.2 Ома. Падение напряжения на данном резисторе измерялось мультиметром. Ток пересчитывался в миллиамперы из милливольт умножением на 10.
Измерил ток, который отдавал «родной» солнечный элемент – он оказался намного ниже, впрочем, это было ожидаемо, так как площадь поверхности меньше.
В результате оптимальная конструкция стала выглядеть следующим образом: обрезанный корпус с платой, держатель для 18650 и подсоединяемая солнечная батарея отдельно. На держателе 18650 есть штыревой разъем, ответная часть была отрезана от разъема USB и припаяна к солнечной батарее. Из держателя 18650 выходит четыре провода – два от солнечного элемента и два от собственно батареи. В этот раз была использована изолента черного цвета. Синяя в свое время прослужила 20 лет и даже после этого находится в отличном состоянии, посмотрим, как будет вести себя черная.
Пара часов с дрелью, дремелем и слесарными ножницами – и готова вот такая конструкция:
Полностью собранный вид:
Получилась система, способная заряжать 18650 от солнечной батареи, а также источника 5 вольт (USB), отдавать стабильные 5 вольт для подзарядки различных гаджетов (в комплект PowerBank включено несколько переходников). Не обошлось и без глюка – если устройство находится без батареи долгое время, то оно не включается от кнопки. Но глюк лечится, если вынуть-вставить аккумулятор один-два раза. Получившееся устройство планируется испытать в очередном походе по Западным или Восточным Саянам или же по какому-нибудь другому экзотическому месту России.

Источник: alternativenergy.ru
  • 122
  • 21/09/2016


Поделись



Подпишись



Смотрите также