Фонарик на элементах солнечной батареи и методы его усовершенствования. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

На рис. 1.8 представлен внешний вид декоративного светильника с 4-мя последовательно включенными элементами RS5415.5, пальчиковым аккумулятором 1400 мА/ч и устройством контроля зарядки.

Встречаются и другие конструкции, отличающиеся по внешнему виду (например, предназначенные для "втыкания" (вертикального крепления) непосредственно в землю на дачном участке. Предназначение у разного вида светильников может быть различным, емкость аккумуляторов и их тип (а также мощность солнечной батареи) отличается в зависимости от конструкции, но принцип действия у всех один. При ясной погоде с большой солнечной активностью (днем) устройство, с помощью фотоэлементов солнечной батареи преобразует солнечную энергию в электрический ток, который заряжает маломощные аккумуляторы. При наступлении темноты естественная солнечная активность снижается, зарядка аккумуляторов прекращается.

Рис.1.8 Декоративный светильник с 4-мя последовательно включенными элементами RS5415 5

Внутренняя схема "чувствует" наступление сумерек и разрешает мерцание светового элемента, которым является светодиод оранжевого свечения. Конструктивно светодиод выполнен в трубке из матовой пластмассы так, что кажется, как будто внутри корпуса фонаря мерцает свеча. На рис. 1.9 представлена конструкция матовой трубки в корпусе фонаря, в которой "спрятан" светодиод оранжевого свечения.

Благодаря конструктивным особенностям корпуса, удачным эстетическим решениям, а также электронной схеме устройства, управляющей светодиодом хаотичными пачками импульсов, удалось получить эффект мерцания свечи.

Прогресс в области новых световых элементов необратим. Лет 10 назад повсеместно в продаже имелись специальные лампы (рассчитанные под патрон Е27 и напряжение осветительной сети 220 В), которые производили аналогичный эффект мерцающей свечи благодаря инертному (неоновому) газу в колбе лампы. Сегодня такой же эффект можно получить от светодиода.

Стоимость таких фонарей-светильников невелика и колеблется от 3 до 10 € (Евро). В России и ближнем зарубежье подобные светильники продаются в отделах электротоваров, сувениров и гипермаркетах.

Рис.1 9. Конструкция матовой трубки со светодиодом оранжевого свечения

Рассмотрим электрическую схему устройства и ее основные элементы.

Принцип работы устройства

Электрическая схема устройства представлена на рис. 1.10.

Рис.1 10. Электрическая схема фонаря с мерцающим светом и автоматической подзарядкой от солнечных батарей

Микросхема DA1 является конструктивно "залитой" и на печатной плате представляет собой каплю твердой композиции с тремя выводами. Функция этой микросхемы - выработка импульсов с хаотичной частотой следования и скважностью. Как только на нее поступает питания с помощью замыкания электрической цепи включателем SB1, на выводе 3 DAI "OUT" присутствуют хаотичные импульсы положительной полярностью амплитудой 1,5-1,6 В (при нормально заряженных аккумуляторах). Ограничительный резистор R3 ограничивает ток через светодиод HL1, чем осуществляет энергосберегающую функцию устройства в вечернее время.

Импульсы хаотичного порядка с выхода микросхемы поступают в базу транзистора VT3, на котором реализован усилитель тока.

В свою очередь, на транзисторах VT1, VT2 собран фоточувствительный узел (фотореле), управляющее работой усилителя тока подзарядкой от солнечных батарей

VT2 и светодиода HL1. При ясной погоде или заметной солнечной активности пасмурный день (короче, говоря, в дневное время) солнечная батарея на элементах FB1-FB4 является генератором постоянного тока. Максимальное суммарное напряжение на ее элементах (замеренное у катода диода VD1 и общего провода) не менее 3,4 В. Это напряжение поступает в базу транзистора VT1 (включенного вместе с VT2 по схеме Дарлингтона - с максимальным коэффициентом умножения напряжения) через делитель напряжения на резисторах Rl, R4. То есть, пока светло, напряжение на солнечной батарее достаточно для открывания транзистора VT1, и, соответственно, запирания VT2. Через транзистор VT3 ток не течет, светодиод не мерцает.

Аккумуляторы GB1, GB2 соединенные последовательно, когда SB1 замкнут, заряжаются небольшим током через диод VD1, вторая функция которого - не допустить разряд аккумуляторов в темное время суток через элементы солнечной батареи.

В вечернее (темное) время суток, когда естественного освещения недостаточно для зарядки аккумуляторов, фотореле на транзисторах VT1, VT2 разрешает ток через транзистор VT3 светодиод HL1 мерцает, напоминая горение свечи. В этом случае через светодиод течет ток порядка 8 мА.

При погашенном светодиоде устройство практически не потребляет ток. Соответственно, хорошо заряженных аккумуляторов при условии свечения светодиода только в вечернее время и ночью (то есть 1/2 суток) было бы достаточно на трое суток (примерно 88 часов).

Однако, в дневное время аккумуляторы заряжаются, поэтому на практике время работы нового фонаря увеличивается намного и зависит (в основном) от солнечной активности в дневное время, то есть тока заряда аккумуляторов.

Как правило, фонарь устанавливают в комнате на окне, с тем, чтобы он лучше заряжался днем. На практике, устанавливать фонарь в глубину комнаты, а тем более в темные интерьеры нельзя, так как не удастся получить желаемый уровень зарядки аккумуляторов и заявленные в руководстве (инструкции по эксплуатации) возможности "бесконечной работы, так как ресурс светодиода составляет не менее 100 000 часов" не соответствуют действительности. Конечно, не из- за светодиода, а просто устройство требует постоянной солнечной энергии для подзарядки, которую в темном углу или помещении будет неоткуда взять, да и аккумуляторы имеют не бесконечный цикл заряд-разряд. К прочим замеченным недостаткам устройства и путях их локализации подойдем ниже.

На рис. 1.11 представлен вид на монтаж солнечных элементов внутри корпуса.

Рис.1.11. Монтаж солнечных элементов внутри корпуса

О деталях

Устройство комплектуется Ni-Cd аккумуляторами типа АА с номинальным напряжением 1,2 В и емкостью 700 мА/ч.

Транзисторы VT1-VT3 можно заменить на отечественные приборы типа КТ312, КТ343 с любым буквенным индексом и аналогичные.

Рекомендации по улучшению работы

Для улучшения работы устройства, включающего длительную бесперебойную работу в течении нескольких месяцев подряд (а не нескольких суток, как до доработки) необходимо сделать ряд простых изменений в схеме.

• Параллельно диоду VD1 установить еще 2 аналогичных диода увеличения тока заряда аккумуляторов. Главное, чтобы все три диоды были аналогичными.
• Аккумуляторы заменить на Ni-Mh (это продлит срок их полезной эксплуатации) в таком же корпусе AA, но с емкостью от 1400 мА/ч.
• Резистор R4 из схемы удалить. При этом фотореле будет срабатывать раньше, уже при минимальной освещенности и включать светодиод позже (в сумерки), что способствует более длительному заряду аккумуляторов, тем более с большей емкостью, чем штатные.
• Днем эксплуатировать (как уже было отмечено выше) фонарь лучше в максимально освещенных местах (например, на окне), а к ночи, в преддверии романтического ужина можно переносить его уже вглубь комнаты, что придаст атмосфере человеческого общения романтичность и оригинальность.

На рис. 1.12 представлены портативные светильники на солнечных батареях с встроенным аккумулятором.

Рис. 1.12. Портативные светильники на солнечных батареях с встроенным аккумулятором

Спектр применения

Спектр применения в быту и на природе солнечных элементов и миниатюрных солнечных батарей на их основе весьма разнообразен.

К примеру, 2-3 пластины солнечных батарей, встроенные в плечевой ремень цифрового фотоаппарата или камеры, не позволят полностью зарядить АКБ устройства, но их вполне хватит на то, чтобы подпитать аккумулятор и не позволить путешественнику остаться без возможности фотографировать на природе, вдали от цивилизации, где подзарядить миниатюрный АКБ попросту нечем, кроме естественных солнечных лучей.

Для этого ремень крепится к камере обычным способом. От него отводится небольшой провод, который подсоединяется к фотоаппарату через разъем для внешнего питания DC-out. Такой ремень можно использовать для подзарядки аккумулятора в течение 10-12 часов при условии солнечной активности.

Автор: Кашкаров А.П.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Двойная система антител летучих мышей против опасных вирусов 17.09.2026

Летучие мыши давно занимают особое место в исследованиях инфекционных заболеваний. Эти животные способны быть естественными носителями вирусов, представляющих серьезную опасность для человека, однако сами зачастую избегают тяжелых последствий заражения. Такая необычная способность особенно интересна ученым, поскольку позволяет изучать механизмы, с помощью которых организм может одновременно сосуществовать с потенциально опасными патогенами и контролировать их воздействие. Исследователи из Тюлейнского университета, Стэнфорда и Центров по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) приблизились к объяснению этого феномена. По их данным, важную роль может играть необычная организация иммунной системы рукокрылых. У представителей семейства лиликовых (Vespertilionidae), насчитывающего более 500 видов и распространенного на всех континентах, кроме Антарктиды, специалисты обнаружили сразу две независимые генетические системы, участвующие в создании тяжелых цепей антител. Антитела пред ...>>

Экологичный ноутбук Acer Vero 16 с модульным корпусом 17.09.2026

Современный ноутбук постепенно перестает быть устройством, которое после нескольких лет эксплуатации проще заменить новым. Производители все чаще пытаются увеличить срок службы техники за счет переработанных материалов, ремонтопригодной конструкции и возможности модернизации отдельных компонентов. Новый Acer Vero 16 (V16-I71 / V16-I71T) стал одним из примеров такого подхода: при высокой производительности модель ориентирована не только на современные вычислительные задачи, но и на снижение экологической нагрузки на протяжении всего жизненного цикла устройства. В основе концепции Acer лежит расширенный принцип 4R, включающий Reduce - уменьшение использования ресурсов, Reuse - повторное применение, Recycle - переработку и Repairability - ремонтопригодность. Разработчики постарались реализовать эти четыре направления непосредственно в конструкции ноутбука. В частности, верхняя крышка и рабочая панель изготовлены из сплава, в котором сочетаются 50% переработанного и 50% низкоуглеродисто ...>>

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Случайная новость из Архива Удобрения из бурого угля 27.10.2024 Австралия готовится к запуску инновационного проекта, который обещает перевернуть подход к производству удобрений. Совместное предприятие Environmental Clean Technologies Ltd (ECT) и ESG Agriculture планирует построить завод по производству азотных удобрений на основе бурого угля. Этот шаг не только снижает негативное воздействие на окружающую среду, но и открывает новые возможности для использования ресурсов. Создание азотных удобрений на основе бурого угля с применением технологии COLDry является важным шагом в сторону экологической устойчивости и снижения углеродных выбросов. Инновационные методы, применяемые ECT и ESG Agriculture, показывают, что даже традиционные ресурсы, такие как уголь, могут стать частью "зеленой" экономики при правильном подходе. Этот проект не только приносит пользу для сельского хозяйства, но и дает новый импульс развитию технологий с низким уровнем выбросов, что особенно важно в условиях борьбы с изменениями климата. Технология, лежащая в основе проекта, носит название COLDry и представляет собой передовое решение для сушки материалов с высоким содержанием влаги. Уникальность COLDry заключается в ее способности эффективно обрабатывать влажные материалы при температуре всего 35-45°C и низком давлении, что минимизирует энергозатраты. Важное преимущество технологии - возможность использования остаточного технического тепла от других производственных процессов, что делает ее особенно привлекательной для предприятий с неиспользуемыми тепловыми ресурсами. При этом процесс сушки не сопровождается выбросами углекислого газа, а выделяющуюся при сушке воду можно собирать для дальнейшего использования. Environmental Clean Technologies уже успешно протестировала COLDry на демонстрационном заводе и готовится перейти к этапу коммерциализации. В рамках партнерства с ESG Agriculture планируется построить завод мощностью в 30 тысяч тонн азотных удобрений на основе бурого угля. Эти удобрения будут отличаться экологичностью и способностью существенно сокращать использование традиционных удобрений, таких как карбамид, на 50%. Это делает новое удобрение не только более экологичным, но и экономически выгодным. Проект получил финансирование в размере 500 тысяч долларов на первую фазу, и уже сейчас рассматриваются планы по расширению производства до 50 тысяч тонн удобрений в год. Ожидается, что вторая фаза позволит значительно увеличить объемы выпуска и охватить более широкий рынок, что поможет внедрить более устойчивые сельскохозяйственные практики. Особенно интересен экологический аспект нового удобрения. Производство азотных удобрений является одним из значительных источников выбросов парниковых газов, но переход на технологии с использованием бурого угля и минимизацией использования химических веществ, таких как карбамид, может существенно сократить углеродный след сельскохозяйственной отрасли. Кроме того, бурый уголь - это ресурс, который до недавнего времени рассматривался как менее ценный по сравнению с другими видами угля. Однако применение инновационных технологий, таких как COLDry, позволяет использовать бурый уголь с максимальной эффективностью, превращая его в источник экологически чистого сырья для производства удобрений. Новый проект не только способствует более экологичному сельскому хозяйству, но и открывает путь для дальнейшего развития технологий переработки бурого угля. В условиях все более строгих требований к выбросам и эффективности производства такие решения могут стать ключевыми для будущего сельского хозяйства и промышленности.

Другие интересные новости:

▪ В 80 лет старость только начинается

▪ Крошечный чип, управляющий несколькими лазерными лучами

▪ 100-вольтовый регулятор напряжения LM5008

▪ Компьютерные мышки смогут определять эмоциональный стресс

▪ Смартфон ZTE Grand S3 со сканером радужной оболочки глаза

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Альтернативные источники энергии. Подборка статей

▪ статья Бесцветные зеленые идеи спят яростно. Крылатое выражение

▪ статья Какого всемирно известного изобретателя в школе называли тупицей? Подробный ответ

▪ статья Общие понятия об опасных производственных объектах и их безопасности

▪ статья Солнечные коллекторы. Определение размеров системы солнечного горячего водоснабжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Ракета из чайного пакетика. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026