Статьи

Собираем зарядник на солнечных батареях для мобильного телефона

Роман Касимов / 12.05.2008 / 08:27

На страницах Mobi уже обсуждались возможности солнечных батарей как альтернативных источников энергии для подзарядки мобильного телефона, КПК, GPS-навигатора, MP3-плеера и ноутбука. Путешественникам предлагаются комплекты для подзарядки мобильного устройства в тех условиях, когда доступа к розетке нет. Вариантов не так уж и много:

  • Устройства на солнечных батареях
  • Конвертеры механической энергии (от ходьбы, кручение ручки, мини-ветряки и др.)
  • Экзотические-самодельные (перевод тепла в электричество, метаноловые элементы)
  • Набор из батарей с адаптером питания

Солнечные зарядники весьма универсальны. Но такие готовые устройства стоят недешёво. К тому же достать их непросто — в магазинах они редкие гости. Между тем собрать собственное зарядное устройство на основе солнечной батареи не только познавательно, но и выгодно по материальным затратам. Более того, в собственный зарядник можно внести те конструктивные особенности, которые требуются лично вам и никогда не будут реализованы в коммерческих устройствах.

Определяемся с потребностями

От числа подзаряжаемых одновременно аккумуляторов напрямую зависит требуемая мощность солнечной батареи, ее площадь и стоимость. Если ваши потребности в электричестве ограничиваются подзарядкой мобильного или двух пальчиковых аккумуляторов, хватит и батареи с рабочим напряжением 6 В мощности 4 Вт. Для КПК, коммуникаторов и фотоаппаратов потребуется более батарея на 6 Вт. Для нескольких потребителей (КПК, фото и т.д.), а также для ноутбуков, разумно приобретать батарею на 15 Вт с рабочим напряжением 12 В.

К примеру, такие батареи представлены на vampirchik-sun.nm.ru:

Зарядник на солнечных батареях

Солнечные батареи на 4 Вт, 6 Вт и 15 Вт

Характеристики:

  • Выходная мощность: 4/6/15 Вт

  • Выходное напряжение без нагрузки: 8/8/17 В

  • Рабочее выходное напряжение: 6/6/12 В

  • Выходной рабочий ток: 0,76/1,1/1,2 А

  • Складная конструкция

  • Материал - аморфный кремний

  • Габариты в сложенном состоянии: 200х195х6(9) мм для 4 и 6 Вт / 210х350х15 мм для 15 Вт

  • Вес 290/400/930 г

  • Рабочая температура –20...+ 80 градусов по Цельсию

  • Стоимость: 3000/4000/8800 руб.

Схема зарядного устройства

Все манипуляции с мобильной электроникой вы проводите на свой страх и риск. Редакция Mobi.ru никакой ответственности не несёт.

Простейшая схема для подзарядки мобильного или пары «пальчиковых» аккумуляторов выглядит так:

Зарядник на солнечных батареях

Клеммы аккумулятора GB2 подсоединяются к соответствующим контактам солнечной батареи GB1. Посредником между ними выступает диод Шоттки VD1. Он, как и любой другой диод, пропускает электрический ток лишь в одном направлении, не допуская тем самым разряда аккумулятора через солнечную батарею. Почему же в схеме применен именно такой диод? Все дело в том, что любой диод оказывает электрическому току определенное сопротивление и как следствие понижается напряжение. Диод Шоттки имеет минимальное сопротивление и «заимствует» всего около 0,5 В, что вполне приемлемо.

Имейте в виду: если напряжение с зарядника будет меньше, чем напряжение на аккумуляторе, — подпитка не начнётся. Но если напряжение на заряднике будет выше допустимого, например 12 В, то аккумулятор мобильного телефона может выйти из строя.

Надпись типа "3.7 VDC" на аккумуляторе мобильного устройства означает номинальное напряжение на его контактах, а не требование к напряжению при заряде. Даже комплектные зарядные устройства имеют выходное напряжение в 5-6 В. Поэтому при подключении к солнечной батарее на 6 В достаточно одного диода Шоттки. Для 12 В батареи используется разьем от прикуривателя, который сам понижает напряжение до нужного значения. Без преобразователя напряжения подключать 12 В солнечную батарею к аккумулятору мобильного телефона не следует.

Детали

Для реализации схемы потребуются:

  • солнечная батарея,
  • двужильный провод нужной длины,
  • диод Шоттки на ток 1 А,
  • две пары разъемов XS1 и XS2 (т.е. два штекера (PLUG или вилка),
  • два гнезда (JACK или розетка),
  • немного термоклея.

Само собой, не обойтись без паяльных принадлежностей и минимальных навыков пайки, не помешает и прибор для электроизмерений (тестер). Кроме того, для зарядки мобильного телефона необходим соответствующий штекер (как у зарядного устройства). Для зарядки «пальчиковых» аккумуляторов придется купить контейнер.

Все, кроме, возможно, солнечной батареи, можно приобрести в магазине радиодеталей или на радиорынке. Итак, в качестве разъемов подойдут 3,5 мм (разъемы обычных наушников) или RCA (так называемые «тюльпаны»), они широко распространены и достаточно дешевы.

Зарядник на солнечных батарейках

Разъемы 3,5 мм и RCA («тюльпан»)

Менее распространены штекеры питания для мобильных телефонов. Обычно такие разъемы представлены лишь для наиболее известных брендов (Nokia, Sony Ericsson, Samsung, LG). Штекеры для менее раскрученных мобильных следует искать в точках, занимающихся ремонтом GSM-телефонов и торговлей б/у телефонами. В крайнем случае можно позаимствовать такой разъем у «родного» зарядного устройства.

Зарядник на солнечных батарейках

Штекеры питания для мобильных телефонов

Контейнеры для аккумуляторов (батарейные отсеки) выпускаются в различных конфигурациях. Они вмещают от одной до десяти «пальчиковых» батареек (размера AA), располагаемых в один или в два ряда. Нам понадобится отсек на три батарейки (если другого нет, сойдет и двухбатарейный контейнер):

Зарядник на солнечных батарейках
Зарядник на солнечных батарейках

Диод Шоттки – любой из серии 1N5817, 1N5818 или 1N5819. Возможно несколько вариантов корпусов: DO201AD, DO41 или DO204AL. Для любого из них: черта на корпусе означает катод, противоположный вывод – анод (стрелка на схеме):

Зарядник на солнечных батарейках

Сборка

Описание процесса сборки зарядного устройства займет больше времени, чем сама сборка. Поэтому проще взглянуть на схему (для простоты двужильный провод заменен парой одножильных):

Зарядник на солнечных батарейках

Отметим, что приведенные выше батареи уже оснащены собственным разъемом-гнездом (круглый разъем питания, как в ноутбуке, диаметром 5,5 мм и штырем 2,1 мм). Поэтому штекер разъема XS1 для таких батарей будет соответствующим.

Зарядник на солнечных батарейках
Зарядник на солнечных батарейках
Зарядник на солнечных батарейках

Более подробно остановимся на контейнере для батареек. Как видно из схемы сборки, средний отсек трехбатарейного контейнера используется, так сказать, не по назначению. В отверстие, получившееся после удаления пружинного контакта, входит провод от гнезда разъема XS2, внутри же расположены проводники и диод Шоттки.

Зарядник на солнечных батарейках

Для надежности положительная жила припаяна к оставшемуся контакту среднего отсека (туда же припаян и положительный провод контейнера). Повысит надежность капля термоклея, хотя термоклеем можно залить и весь средний отсек.

Если в распоряжении оказался контейнер на две батарейки, диод придется запрятать в корпусе гнезда XS2, зафиксировав его каплей термоклея. Подобным образом поступим и в случае изготовления зарядника для телефона.

Зарядник на солнечных батарейках

Расчеты

Когда все собрано и спаяно, возникает вопрос: как определить время зарядки конкретного аккумулятора от конкретной солнечной батареи. С Li-Ion аккумуляторами все просто (мобильный телефон, как правило, сам следит за процессом зарядки, сигнализируя о ее завершении). Для оценки времени заряда NiMH и Ni-Cd аккумуляторов будет полезна такая приблизительная формула:

Зарядник на солнечных батарейках

где t – время зарядки в часах, C – емкость аккумулятора в амперчасах, I вых – выходной ток в амперах, выдаваемый батареей. Например, два последовательно соединенных аккумулятора емкостью 2 А·ч будут заряжаться от батареи с выходным током 0,76 А не менее 2,6 часов. Для более точной оценки времени необходим тестер (в режиме амперметра – измерения постоянного тока), измерив ток зарядки I и подставив его в формулу,

Зарядник на солнечных батарейках

мы получим более адекватные данные о времени заряда. Как известно, для измерения тока заряда аккумуляторов необходимо разомкнуть электрическую цепь собранной схемы и последовательно включить в эту цепь амперметр.

Зарядник на солнечных батарейках

Приведённая схема довольно проста и применима для зарядки Li-Ion аккумулятора мобильного телефона или батареи из двух пальчиковых аккумуляторов. Немного усложнив ее (подключив параллельно разъему XS2 еще один разъем XS3), можно добиться одновременного заряда таких батарей:

Зарядник на солнечных батарейках
Зарядник на солнечных батарейках

Для этой схемы подойдет более мощная батарея – на 6 Вт. Диоды Шоттки 11DQ03 или 11DQ04.

Увеличиваем мощность

Многие электронные устройства комплектуются особым переходником для зарядки от автомобильного прикуривателя – источника постоянного напряжения 12 В. Этого просто нельзя оставить без внимания. Ведь есть солнечная батарея на 12 В, которая вместе с герметичным свинцовым аккумулятром на 12 В способна удовлетворить гораздо более высокие потребности в электричестве (вплоть до работы с ноутбуком):

Зарядник на солнечных батарейках

GB1 – солнечная батарея на 12 В, GB2 – резервный свинцовый аккумулятор емкостью 2 – 3 А·ч, S1 – двухпозиционный переключатель, XS3 – гнездо прикуривателя, XS4 – штекер питания ноутбука

Зарядник на солнечных батарейках

Герметичный свинцовый 12 В аккумулятор емкостью 3А·ч. Габариты: 134x67x60 мм.

Схема предназначена для работы в 4-х режимах:

  • Зарядка GB2 от GB1. К XS3 и XS4 ничего не подключено, S1 в другом положении.
  • Питание других устройств от GB1.
  • Штекер XS2 подключен к гнезду XS1. Показанное красным – отключено от схемы.
  • Питание других устройств от GB2. Разъем XS1 рассоединен, S1 в том положении, что указано на схеме.
  • Зарядка GB2 и питание других устройств от GB1. S1 в другом положении.

Поскольку выходной ток солнечной батареи превышает 1 А, диоды Шоттки должны быть рассчитаны на больший ток (например, такие: 15MQ040N – 1,5 ампер, STPS2H100 – 2 ампер, 1N5822 – 3 ампер).

Заключение

Во-первых, напоминаем, что все манипуляции с мобильной электроникой вы проводите на свой страх и риск. Редакция Mobi.ru никакой ответственности не несёт.

Во-вторых, надо иметь в виду, что при снижении освещенности снижается "отдача" со стороны солнечной батареи. Соответственно, снижается и ток зарядки. Теоретически, зарядка прекратится, когда напряжение на выходе солнечной батареи станет меньше напряжения, которое на выходе заряжаемого в данный момент аккумулятора (т.е. меньше 3-4 В). Здесь главное не то, что зарядка остановилась, а то, что аккумулятор не разряжается через солнечную батарею (для этого в схеме и используется диод). Проводить солнечную подпитку лучше всего на свежем воздухе. Обычное стекло задерживает ультрафиолетовые волны и отдача снижается.

В-третьих, вы можете задать вопрос автору статьи или похвастаться новым зарядником на нашем форуме.

blog comments powered by Disqus
Обратная связь
Имя
E-mail
Сообщение:

Отправить