В ПОМОЩЬ НАЧИНАЮЩЕМУ
РАДИОЛЮБИТЕЛЮ - КОНСТРУКТОРУ
|
В ПОМОЩЬ НАЧИНАЮЩЕМУ
РАДИОЛЮБИТЕЛЮ - КОНСТРУКТОРУ
|
|
обзор радиолюбительских схем в журналах реклама 
|
резисторы и конденсаторы полупроводниковые приборы акустические приборы микросхемы солнечные фотоэлементы SMD компоненты реле электромагнитные полупроводниковые оптоприборы ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭНЕРГИИ На этой страничке поговорим о питании аппаратуры от солнечной энергии. Первые солнечные элементы появились еще в 50-х годах прошлого столетия в лаборатории Белла. Принцип работы кремниевого солнечного элемента достаточно прост и заключается в следующем: при освещении кремниевый солнечный элемент генерирует электрическое напряжение величиной 0,5 вольта, независимо от его размеров. От размера (площади) элемента зависти только генерируемый им ток. Чем больше площадь поверхности элемента, тем больший ток он может дать в нагрузку. Сила тока также зависит от длины волны света и его интенсивности. Чем выше интенсивность освещенности элемента, тем больший ток он сможет генерировать. Солнечный элемент по сути своей представляет собой кремниевый полупроводниковый диод. На одном из переходов диода контактный слой сплошной, а на противоположном - выполнен в виде сетки (для того, чтобы фотоны света беспрепятственно проникали в толщу перехода). Сами по себе кремниевые солнечные элементы - штуки довольно дорогие, поэтому поговорим о возможности их замены (в отдельных случаях) более дешевыми полупроводниковыми элементами. Для примера можно взять фотодиод. Исходя из соображения получения максимально возможного тока, следует использовать фотодиоды максимальных размеров, например типа ФД263. Такие диоды использовались раньше в системах дистанционного управления в бытовой аппаратуре. Данный фотодиод имеет кристалл с размерами 5 на 5 миллиметров и при освещении прямыми солнечными лучами способен отдавать в нагрузку ток до 3 миллиампер. Конечно, это очень маленький ток, но его можно использовать для зарядки малогабаритного аккумулятора. Для подзарядки, например аккумуляторной батареи типа 7Д-0,125, напряжением 9 вольт, нам нужно будет соединить последовательно 24 фотодиода. Для того, чтобы исключить разрядку аккумулятора и порчу фотодиодов в темное время суток, последовательно с фотодиодами следует включить защитный диод. Резистор R1 служит для защиты солнечной батареи от перегрузки. Стабилитрон нужно подобрать на напряжение стабилизации около 10 вольт - он служит для защиты аккумулятора от перезарядки. Также в качестве маломощного источника питания от энергии солнца можно применить светодиоды. Так как площадь поверхности у светодиода ничтожно маленькая, от такого элемента можно будет снять ток в нагрузку не более 1 миллиампера... В радиолюбительских изданиях, начиная с 60-х годов прошлого столетия упорно перепечатывается статья об изготовлении солнечной батареи из германиевых диодов типа Д9. Данный совет был проверен мной много лет назад... С полной уверенностью могу сказать - ЭТОТ СОВЕТ - "ФИЛЬКИНА ГРАМОТА"! Такая батарея при освещении прямыми солнечными лучами вырабатывает напряжение, равное НУЛЮ! Поэтому мой вам совет - не тратьте время и средства на проверку данной конструкции! Другое дело, когда для изготовления солнечной батареи используются кремниевые полупроводниковые приборы (например - мощные транзисторы - в этом случае используется только один из переходов коллекторно-базовый, или эмиттерно-базовый), но такая батарея вырабатывает очень маленький ток и обладает большим внутренним сопротивлением. Для получения приемлемых результатов приходится применять 30-50 штук таких транзисторов. По стоимости такая батарея может уже сравниться с "настоящей" и экономически нецелесообразна... Можно попробовать изготовить солнечную батарею из кремниевых диодов, например типа Д226 - для этого нужно аккуратно вскрыть металлический корпус и извлечь кристалл, но такая батарея также не дает приемлемых результатов. В последнее время в магазине почтового агенства "Десси_Ру" (в закладке "Наборы Мастер_Кит) появились в продаже отдельные солнечные элементы по приемлемой (на мой взгляд) цене. Также в интернет-магазине http://sdelay.eu/ можно приобрести по низкой цене солнечные элементы и батареи:
Показанная на фото выше батарея при размерах 40 на 40 миллиметров выдает в нагрузку (при прямом солнечном освещении) напряжение около 2,5 вольт и ток порядка 50 миллиампер. Стоит такая батарея около 1 Евро (плюс - пересылка)... В настоящее время батарея из 8 таких элементов (включены в две группы по 4 элемента последовательно, группы соединены параллельно) обеспечивает электроэнергией мой садовый домик. Самодельные светильники из 1-ваттных (и полуваттных!) светодиодов отлично справляются с функцией освещения. Так 3 ватта светодиодного освещения достаточно для домика с площадью около 12-15 квадратных метров... Наличие на блоке аккумуляторов USB разьема позволяет производить зарядку мобильного телефона и планшетника. Применение поликристаллических фотоэлементов позволяет заряжать аккумулятор и в пасмурные дни (с несколько меньшей эффективностью!). В качестве аккумулятора я использую 3 штуки 6-вольтовых, Китайского производства, каждый (если верить описанию!) имеет емкость 4,5 ампер-часа, включенных через диоды Шоттки по приведенной ниже схеме:
Для устранения перезарядки аккумуляторов я использую простейший стабилизатор напряжения "параллельного" типа на напряжение около 7 вольт.
Стабилитрон подбирается исходя из напряжения стабилизации схемы (в данном случае - это 7 - 7,2 вольта). Транзистор - типа КТ 817 - устанивливаем на металлический корпус (или теплоотвод с площадью порядка 10 - 20 квадратных сантиметров). Применение теплоотвода, в принципе необязательно, но эта процедура увеличивает надежность. Так как у солнечного фотоэлемента Вольт-Амперная характеристика имеет пологий вид, применение резистора на входе устройства необязательно. Полезно включить на входе (в положительный провод) диод Шоттки (но это также не обязательно!). На мой взгляд, более целесообразно для освещения садового домика использовать 12 - вольтовую сеть. Применение 12-вольтового автомобильного аккумулятора потребует использования и более мощных солнечных панелей и драйвера для зарядки... Это уже следующая тема для экспериментов... Если вас заинтересовала данная тема - более подробно вы сможете прочитать об этом в книге Т.Байерса "20 Конструкций с солнечными элементами", выпущенной издательством "Мир" в 1988 году. Скачать книгу (2,1 мБ) можно здесь. Книга также имеется на диске "120 книг..." на сайте www.book0.front.ru
|
|
