Походный фонарь с зарядкой от солнца

Автор: Валентин
Опубликовано 16.02.2012
Создано при помощи КотоРед.

В продаже можно встретить зарядку от солнца, от которой можно заряжать телефон, плеер, бонусом туда обычно встроен "фонарик", индикаторы уровня. Цена такой зарядки не очень адекватная, а если внимательно посмотреть на ее конструктив и характеристики - так и вовсе получается бесполезная игрушка. Сразу в глаза кидается такая маленькая площадь самой батареи - неужели там супер эффективная солнечная батарея?

Полазив по магазинам и посмотрев на характеристики батарей с аналогично площадью я ужаснулся -при хорошем солнце-встроенный аккумулятор прийдется заряжать пару дней! Да за эти деньги можно купить приличную батарею-которая зарядит все за пол-часа!

Так как мне не приходилось иметь дело с солнечными панелями, прикупил оптимальную батарею из соображения цена/мощность. Была это панель 7.2в ток КЗ 165мА.

Теперь стал вопрос - что заряжать? Естественно литиевую батарею! Эффективниее пока что ядерный реактор. Давайте посчитаем что мы можем получить от солнца.

7.2*0.165=1.188 Вт

Допустим литиевая батарея на 4.1В

1.188/4.1=0.289А ток зарядки, вроде бы не плохо!

За сколько мы сможем зарядить аккумулятор на 1500мА часов ?

1.5/0.289=5 часов! хорошо!

Но на самом деле все хуже - если просто подцепить аккум к батарее, то напряжение на ней просядет до напряжения на аккумуляторе, а ток в лучшем случае будет соответствовать паспортному току КЗ солнечной панели. Что же делать?

Есть 2 пути,простой и сложный:

-поставить ШИМ и трансформировать мощность, достигнув теоретического максимума, минус потери в ШИМ;

-поставить специальный контроллер, который ищет точку максимальной эффективности солнечной батареи.

В тот момент я не особо любил писать прошивки для  микроконтроллеров и связываться с ними не хотелось, да и солнечную батарею первый раз держу в руках. После многих эксперементов решено было взять "народную" микросхему MC34063 и сгородить на ней. Эх жаль что данных опытов не осталось.

Помнится на хорошем солнце заряжало током в 0.21А, и эффективность ШИМ была 88%. Основной трудностью в этой простейшей схеме, как оказалось, это узел отключения батарей от ШИМ. Еще одну кнопку ставить не хотелось, а 3мА постоянного разряда - очень много!

Поразмыслив, какой мосфет и как лучше поставить родилась следующая схема:

Работает оно так.

Если солнца нет, напряжение на выходе солнечной батареи не достаточно для заряда аккумулятора, светодиод оптрона DA2 не светится, транзистор VT1 закрыт, аккумулятор отключен от зарядного. Как только появляется солнце, и напряжение на выходе преобразователя достаточно для зарядки аккумулятора, отпирается диод в мосфете и аккумулятор начинает заряжатся мизерным током (допустим 1мА). Если солнца становится достаточно, чтобы зажечь светодиод оптрона DA2, транзистор VT1 открывается, шунтирует внутренний диод, тем самым увеличивая КПД схемы. Мы ведь жадные! Нам нужно на всем экономить! 0.3в падения на диоде тоже на дороге не валяются! Резистор R5 ограничивает ток светодиода на уровне 140мА при заряженной батареи.

На стенку корпуса выведен разьем для подключения внешнего зарядного устройства, и преобразователя для зарядки телефона. Как видим, в схеме один тумблер и кнопка. Тумблер переключает батареи, кнопка включает фонарик.

На схеме нарисован вольтметр, на самом деле это цифровой индикатор уровня, который я сделал для очередного апгрейда фонарика.

Схему индикатора можно найти тут

Аккумуляторы в фонаре б/у, один снят с ноутбука, другой собран из 2-х от мобильных телефонов. На схеме не нарисованы "платки" защиты от перезаряда и разряда, их можно выдрать из аккумулятора любого мобильника.

Фото внутренностей

Конструкция и детали.

Корпус фонаря склеен из оргстекла (сечас модно зовется акрилом). В качестве клея я использовал дихлорэтан, в котором была растворена акриловая стружка до густой консистенции. К нижней части корпуса прикручена алюминевая полоса с резьбой (М6 шаг 1.5, потом раздолбается, иначе не накрутить) для крепления к штативу. Для защиты от влаги и вибраций платы покрыты лаком, а вибрирующие компоненты приклеены силиконом.

Резистор R5 собран из того что было, а именно - 10 резисторов по 75 Ом, и 3 по 62 Ома.

Печатной платы нет, куда-то испарилась.

Настройка сводится к выставлению выходного напряжения 4.1В резисторами R1, R3 и подборке дроселя L1 по максимальному КПД (у меня оно получилось 88%) и проверки тока через светодиод.

Фото в работе (на картинке стоит старая кнопка и нет индикатора):

Для заряда телефона используется схема на ncp1400,  которая повышает напряжение аккумуляторов до 5в. (для Нокии и некоторых других нужно 5.8в)

Можно разобрать и использовать платку от этой штуки:

Фонарь успешно путешествует уже год по разным походам, очень выручает и светом и подзарядкой мобильников. Дома его не разу не приходилось подключать к зарядному устройству. Стоит на окошке себе, греется на солнышке.

Ну а теперь немного информации для тех кто захочет повторить.

Во-первых, лучше, конечно, собрать более компактное и мощное устройство, которое слаживается в книжечку. Взять 3-4 батареи по 4.8в и соединить последовательно, получив 14в и более на выходе, тем самым увеличив ток заряда аккумулятора. Либо взять панель на 21в. Тогда прийдется поставить токоограничивающий резистор между 6 и 7 ногой, согласно даташиту, вместо схемы отключения поставить диод шоттки. Для желющих максимально эффективно использовать батарею рекомендую ознакомится со следущим материалом

В моих планах было изготовление компактного зарядного из 5-ти панелей, с ЖК индикатором и звуковыми оповещениями, но стало лень.

Все вопросы в Форум.

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Очередная переделка фонарь - Китай - прома

Светодиодный УФ фонарик

Модернизация фонарика (альтернативная версия).

Самодельный светодиодный фонарик 1Вт

Фонарик на микросхемах стандартной логики

Свет в конце тоннеля.

Модернизация фонарика.

Кнопочный фонарик с регулировкой яркости и автоматическим зарядным устройством.

Простой фонарик.

Переделка фонарика в ВЕЛОфонарик.

Переделка фонарика

Глобальная доработка светодиодного фонарика

Очерки копателя кристаллов