Menu

Email: SakulRaider@seznam.cz

Servery:

Dnes návštěv: 53  On-line: 1

Elektronika

Konstrukce měničů

 - Solární nabíječka

 

Před nějakým časem jsem narazil na zajímavou konstrukci solární nabíječky pro mobilní telefon. Tato nabíječka měla však několik celkem pro mne podstatných nedostatků. Prvním a největším nedostatkem byla absence akumulátoru. Proto bylo možné nabíjet telefon pouze na přímém slunci a jen proudem, který dal momentálně panel. Každý si dovede představit jak dlouho se asi takový mobil s baterií 1500mAh nabíjí. Dalším nedostatkem bylo použití monolitického stabilizátoru, sice s nízkým úbytkem, ale i tak je to celkem plýtvání tolik drahocenné energie.
Proto jsem se rozhodl navrhnout solární nabíječku, jež nebude mít výše zmíněné nedostatky. Solární panel jsem použil 5W/12V. Díky tomu, že celý panel je v hliníkovém rámu je velmi bytelný a zároveň je možné do něho namontovat veškerou elektroniku a to včetně baterie. Baterii jsem použil 12V gelovou bezúdržbovou.

Schéma zapojení

 

 

Elektronika se dá rozdělit na dvě části. První se stará o baterii a její nabíjení a vybíjení. V druhé části je pak měnič napětí s účinnosti přes 90% (R-785.0-1.0), který mění napětí z baterie na 5V/1A pro nabíjení telefonu. Toto výstupní napětí je dostupné na USB zásuvce. Díky tomuto řešení je možné během slunečného dne naakumulovat energii v baterii a tu pak kdykoli použít pro nabíjení telefonu nebo jiného zařízení na 5V do proudového odběru 1A.

Popis funkce a zapojení

V současnosti je elektronika schopná obsluhovat panely do výkonu 5-20W. Samozřejmě je možno použít i slabší solární panely jak 5W, ale to již není efektivní. Myšlenka byla taková, aby tato nabíječka dokázala udržovat při životě jakýkoli chytrý telefon, jež je nutné nabíjet každé 2 dny. Proto je nutné, aby panel dokázal nabít akumulátor 12V/2,3Ah během dvou slunečných dnů. Toto panel o výkonu 5W zvládne bez problému. Poté je možné nabít telefon 2-3x na jedno nabití solární nabíječky.
Nyní, ale k samotnému popisu elektroniky. Solární panel se připojuje na svorky X1.1 + a na X1.2 -. Baterie je připojena na svorky X2.1 + a na X2.12 -. Nejprve se tedy podíváme na elektroniku na straně solárního panelu. Ze vstupních svorek je napětí přivedeno na dělič napětí tvořený R2, trimem R1 a R3. Odtud se pak napětí přivádí na vstup napěťové reference obvodu TL431. Pokud je napětí nižší nic se v podstatě neděje. Jakmile ovšem napětí dosáhne 2,5V (za děličem) TL431 se otevře a tím zároveň otevře i tranzistory Q1 a Q2. Q1 nám pak ještě následně otevře Q3, který přivede napětí na konektor JP2. Konektor JP2 slouží k připojení ventilátoru pro případ použití panelu o větším výkonu (nad 10W). Tím, že se otevře tranzistor Q2, dojde k řízenému zkratu solárního panelu. Tento řízený zkrat nám vlastně stabilizuje napětí solárního panelu na takovou hodnotu jež je vhodná pro nabíjení baterie. Princip je jednoduchý. Pokud je baterie vybitá je i její napětí nízké a tak veškerá energie z panelu teče přes D2 (nízkoúbytková dioda) do baterie. Tímto je dosaženo minimálních ztrát solární energie (vše ze slunce jde do baterie). Jakmile je poté baterie nabitá, její napětí stoupne, čímž stoupne i napětí solárního panelu a dojde k řízenému zkratu, jež přebytečnou energii vyzáří formou tepla do chladiče Q2. Tento chladič musí být samozřejmě úměrný použitému solárnímu panelu. S výhodou je možné použít hliníkový rám těchto panelů. U výkonějších panelů je pak nutné přidat i nucené chlazení formou ventilátoru.
Druhá část zapojení již používá energii baterie nebo přebytku solárního panelu pro napájení připojeného zařízení (telefon nebo cokoli na 5V do proudového odběru 1A). Protože, ale potřebujeme zajistit jak šetrné zacházení s energií v baterii, tak i samotnou baterii ochránit před hlubokým vybitím je zde obvod s relé K1, který v klidovém stavu zajistí odpojení měniče a tím i napájeného zařízení. Pokud potom potřebujeme aktivovat napájení připojeného spotřebiče stačí stisknout S1, čímž přivedeme napětí na cívku relé, to sepne a přes vlastní kontakt a diody D3, D4 a D5 si začne samo kontak přidržovat. Pokud poté chceme zátěž odpojit stačí stisknout tlačítko S2, které rozpínacím kontaktem rozpojí okruh napájení relé a to odpadne a tím odpojí zátěž. Zároveň nám právě ony diody 3-5 zajistí, že pokud napětí baterie klesne na hodnotu kolem 9,5-10V, zenerova dioda D3 se uzavře a tak odpojí cívku relé, které odpadne a odpojí zátěž.
No a poslední částí celé nabíječky je zdroj stabilizovaného napětí tvožený obvodem IC1. Zde chci upozornit, že na osazovacím plánu je zakresen klasický lineární stabilizátor. Ten sice jde použít, ale pak je nutné použít nějaký s nízkým úbytkem a hlavně s dostatečným chladičem. Mnohem efektivnější je však použití spínaného stabilizátoru, jež je dodáván v pouzdru se shodně zapojenými vývody a je tak přímo předurčen jako náhrada lineárního stabilizátoru. Já jsem použil stabilizátor R-785.0-1.0 jež má výstupní napětí 5V a trvalý proud 1A. Zle však použít i verze jiná napětí a proudy. Tento obvod je možné zakoupit v prodejnách GM Electronic. Udávaná účinnost je necelých 95%, což je pro naše zařízení optimální. Ještě stojí za zmínku konektor jež je použit na výstupu. Jde o klasickou USB zásuvku. Tato je použita proto, že nabíječka je určena primárně pro nabíjení mobilních telefonů. Pak je možno pomocí správného USB kabelu propojit tuto nabíječku a telefon. JP1 se používá právě ve spojení s mobilním telefonam, kdy je potřeba tento jumper osadit, aby telefon správně detekoval připojení na nabíječku a nikoli na PC. Pokud by totiž detekoval připojení na PC nenabíjel by se maximálním proudem, ale jen zhruba polovinou, což by dobu nabíjení zdvojnásobilo.

Deska spoje a osazovací plán

 

 
 

 

Plošný spoj je vytvořen na jednostranné desce o velikosti 100x50mm.Při osazování součástek by neměl nastat žádný problém.

Oživení a nastavení

Při pečlivé práci pracuje vše na první zapojení a je třeba pouze nastavit pomocí R1 maximální napětí baterie. To provádíme zásadně s odpojenou baterií a ideálně na laboratorním zdroji, jež je připojen místo solárního panelu. V nouzi je samozřejmě možno použít solární panel, ale je nutné zajistit, aby byl vystaven dostatečnému slunečnímu záření, tak aby jeho napětí bylo dostatečné. Takže na laboratorním zdroji nastavíme 15V a proudové omezení na 50mA. Poté připojíme elektroniku a trimr R1 nastavíme do takové polohy, aby nám laboratorní zdroj začal omezovat a jeho napětí bylo cca 14V. Tím máme nastaveno maximální napětí solárního panelu a po odečtení úbytku napětí na diodě D2 máme na baterii napětí 13,5-13,8V. Toť vše. Ještě můžeme zkontrolovat zda se spíná Q3.

Dokumentace

No a na závěr si zde můžete stáhnout veškerou dokumentaci pro stavbu. Je zde i projekt pro Eagle.
DOWNLOAD
Diskusi pro tuto konstrukci najdete ZDE.
Několik dalších foto najdete ZDE.

Podpořte tuto konstrukci

Pokud Vás tato konstrukce zaujala nebo Vám dobře slouží, můžete ji podpořit volitelnou částkou. Stačí kliknout na tlačítko DONATE, zadat požadovanou částku, kterou chcete přispět na další rozvoj této a jiných konstrukcí, poté stiskněte Update Total a přihlaste se k odeslání příspěvku. Za jakékoli příspěvky předem děkuji a věřím, že zde najdete mnoho dalších zajímavých konstrukcí, které třeba vzniknou právě díky Vám.

 

 

 

Můj Youtube kanál:

fb-large.png, 5,8kB
Copyright © Resi-Design 2017 www.resi-design.cz.
TOPlist