Нещодавно була зроблена погодна цифрова метеостанція. а оскільки блок розміщений далеко від дому, зручніше використовувати батареї для живлення, а не великий подовжувач. За задумом, протягом дня станція повинна працювати від сонячної панелі, і наскільки це можливо уникати використання акумулятора. У даній статті якраз і описується метод взаємного підключення сонячної і резервної батареї спільно з живиться пристроєм, на прикладі цієї станції.
Схема найпростішого підключення сонячних панелей
Сонячні панелі тут на лівій стороні схеми. Діод (D1) захищає живиться пристрій від негативного напруги в разі, якщо сонячна панель помилково встановлюється у зворотній полярності. Тут ставлять діод Шотткі (наприклад 1N5817) і тоді дуже мало напруги на ньому втрачається.
Схема підключення сонячних панелей з резервною батареєю
Якщо дайте йому працювати постійно і без перебоїв, додаткова звичайна акумуляторна батарея може бути підключена паралельно йому в якості резервного джерела живлення. Тут діод D2 служить тієї ж мети, як і D1, щоб пристрої не було завдано шкоди, якщо акумулятор встановлений в зворотному полярності. Однак, в такому схемном вирішенні діод запобігає отриманню енергією батареї від сонячних панелей - підзарядка АКБ неможлива. Розглянемо докладніше.
Коли сонячна панель отримує достатньо світла, електронний пристрій працює виключно від сонячної панелі. Скажімо, вона забезпечує 5 В, менш 0,1 В падіння на діоді - тоді в контрольній точці ТР3 буде 4,9 В. Якщо акумулятор складається з трьох свіжих елементів АА, це може бути як 1,6 В х 3 = 4.8 В. оскільки напруга акумулятора 4,8 В, що менше, ніж йде від сонячної панелі 4.9 В, то харчування від батареї не поступатиме взагалі. Струм тече тільки від більш високої напруги в більш низьке. Тому харчування батареї не використовується.
А ось коли сонячна батарея не отримує достатньо світла, її напруга падає нижче рівня батарейного напруги. В такому випадку, батарея живить пристрій через D2. У всіх випадках контрольний пристрій живиться весь час.
Схема підключення сонячних панелей з заряджається батареєю
Припускаючи, що сонячна панель може видавати надлишкові потужності в різний час, було б непогано, зберегти цю невикористану додаткову потужність. Щоб зробити це, просто додамо ще один діод (D3) і пустимо енергію з сонячного джерела на акумулятор.
Читайте також: Простий магнітний маятник
Як і раніше, сонячна панель забезпечує живлення пристрою через D1, або акумулятор забезпечує харчування через D2, в залежності від того, яке джерело живлення має більш високу напругу. Коли сонячна панель має більш високу напругу, сонячна енергія тече через D1 для живлення пристрою і через D3 на зарядку акумулятора.
Ви запитаєте - чому б не додати D3, але потім прибрати D1? Відповідаємо - тоді електрики з сонячних батарей доведеться пройти через два діода, а це зажадає від сонячної панелі злегка більш високої напруги, ніж раніше.
Підведемо підсумки
Природно, таке простий сонячне зарядний пристрій не має захисту від перезаряду, а також не дбає про оптимальний режим роботи батареї. Тому в такій простій схемі необхідно підібрати сонячні панелі, чиє робоче напруга становить на пару вольт більше потрібного напруги батареї і чия сумарна потужність не перевищує максимальну потужність струму заряду.
Для NiMH елементів максимальне зарядна напруга 1,6 В і максимальний струм складає 0,05 C. Що стосується часу заряду - тривалість сонячного світла не буде перевищувати 15 годин на добу.
Чесно кажучи, ми б не стали використовувати цю ланцюг з літієвими АКБ, або якимись іншими дорогими батареями. NiMH є найменш дорогими і найбільш сумісними, хоча свинцево-кислотні можуть також працювати тут. До того ж завжди можна додати струмообмежуючі резистор якщо не впевнені, що ваші сонячні панелі могутніше ніж треба.
Звичайно за допомогою пари діодів важко зібрати повноцінну схему зарядки. Проте всього три діода - це все, що потрібно, щоб зробити досить функціональний резервно-заряджається сонячний джерело живлення.
Домашні пристрої для економії ресурсів: