Мобільна підзарядка (типові рішення)
Перша частина циклу статей, в який планую описати типові рішення під час заряджання різних пристроїв у польових умовах.
Користувачі, які раніше не стикалися з необхідністю заряджати свої гаджети в похідних умовах, часто відчувають труднощі у виборі відповідної сонячної батареї та/або електроніки, щоб без проблем зарядити свої пристрої. Якої потужності має бути сонячна батарея? Яку електроніку взяти? Чи завжди потрібний стабілізатор чи краще взяти накопичувач і який? Ну і т.д.
Для відповіді на частину цих питань, вирішив написати кілька статей, в яких би описувалися типові завдання електроживлення і способи їх вирішення. Практично хочу описати кілька типових наборів.
Почнемо, як водиться, із найпростішого набору. Назвемо його "Комплект-мінімум". Він включає в себе:
1. Гнучку сонячну батарею 4Вт (6В, 0.66А робочих). 2. Батарейний відсік на 4АА(ААА) акумулятора. 3. Стабілізатор кабель з USB виходом. 4. Опціонально. Зарядник "Жаба" для Li-Ion акумуляторів 3.7В.
Рис.1. Типовий мінімальний набір. (Телефон для порівняння розмірів).
Для початку трохи технічних характеристик "інгредієнтів".
Рис.2. Сонячна батарея складена.
З особливостей батарей можна назвати такі:
1. Гнучкість, тобто. вони гнуться і не ламаються.
2. На відміну від багатьох імпортних аналогів, електроди на фотоелементах у "нашій" сонячній батареї виконані тонким дротом, а не напиленням. Напилені електроди, як показує практика, у половині випадків відвалюються через півроку-рік експлуатації та батарею доводиться викидати, адротяні – практично ніколи.
3. Чудова властивість даних сонячних батарей - мала залежність вихідної напруги від освітленості, змінюється, переважно, струм, який пропорційний освітленню. Тобто. навіть якщо світла стане в десяток-другий раз менше, вихідна напруга майже не зміниться і зарядка пристроїв все одно буде продовжуватися, хоча і повільніше. Реально виміряно, коли освітлення і струм знижувалися в триста разів вихідна напруга падала лише на третину.
4. Ці фотоелементи практично не вигоряють. На практиці така батарея стоїть вже на даху в Москві понад 14 років, за цей час її струм знизився лише на 4%. Тобто. для туриста, який розкриває її лише періодично, вважатимуться, що батарея " вічна " .
5. Батарея герметична, тобто. купання їй не є небезпечним. Якщо викупали, просто просушіть її і все.
Електричні характеристики фотоелементів були докладно описані в раніше статті "Сонячні батареї SunCharger. (Технічні характеристики.)" .
Звичайний батарейний відсік із кришкою. Без електроніки. На виході роз'єм для безпосереднього підключення до сонячної батареї. Зворотного діода у ньому немає, т.к. він уже встановлений усередині сонячної батареї. Ціна близько 150 грн.
Є понижувальним імпульсним стабілізатором з високим ККД, який для мінімізації габаритів виконаний у вигляді плати, обтягнутої термоусадкою. Він має фіксовану вихідну напругу 5.4В, і незмінний поріг максимального вихідного струму - або 0.5А або 1.5А. Для роботи із сонячною батареєю можна брати стабілізатор зі струмом 1.5А, т.к. все одно струм буде обмежуватися сонячною батареєю.
Зарядник для LiIon акумуляторів "Жаба".
Це повноцінний зарядник, який живлячись від 5В USB, дозволяє заряджатиLiIon акумулятори з напругою 3.7В, які здебільшого встановлюються у всіх дрібних гаджетах. Про струм зарядки та про її закінчення повідомляють світлодіоди. Заряджання йде стабільним струмом близько 0.5А, який лише наприкінці зарядки знижується до 0.3. 0.2А. Тобто. зарядка досить швидка.
Розташування електродів не важливо, як у торці акумулятора, так і на будь-якій бічній поверхні. Відстань між електродами також регулюється, т.к. контакти в "жабі" рухливі.
Полярність також важлива, т.к. вона визначається автоматично.
Заряджання Ni-Cd/Ni-Mh "пальчиків".
Рис.4. Підключення батарейного відсіку до сонячної батареї.
Батарейний відсік підключається до виходу сонячної батареї. Усередині батарейного відсіку немає електроніки, яка в даному випадку не надто потрібна. Оскільки струм сонячної батареї відносно невеликий, акумулятори, навіть будучи зарядженими, можуть його пропускати через себе без пошкодження.
Якою буде швидкість зарядки? Порахуємо. Якщо батарея дає на яскравому сонці до 0.66А, то таким струмом 4АА пальчика по 2500мАч будуть заряджені за 2500мАч/660мА = 3.8 години.
"Ідеальні" умови - це приблизно так само, як у Криму влітку опівдні. На широті Москви влітку освітленість становить близько 0.85…0.9 від " ідеалу " , тобто. вийде 4-5 годин на зарядку 4АА по 2500мАч. Звичайно, насправді цей час варто ще збільшити у півтора-два рази – тут і не точна орієнтування на сонці, і періодичні хмари, та й уранці-ввечері, коли сонце не в зеніті, світловий потік також знижується. До речі, перевіряв, північ від Карелії сонце влітку смажить сильніше, ніж у Москві приблизно 20%, тобто. батарея виробляє стільки ж електрики, як у півдні, н-р, у Криму.
Таким чином,відповідаючи на питання вище, скільки треба часу, щоб зарядити 4АА можна відповісти – приблизно, день, якщо просто кинути сонячну батарею на горизонтальну поверхню та сонце хоча б іноді закривають хмари.
Наступне питання, як слідкувати, що акумулятори зарядилися? Варіантів кілька. Перший - не стежити ніяк. Якщо сонця мало, то струм зарядки невеликий і акумулятори, навіть зарядженими можуть лежати в батарейному відсіку і продовжувати заряджатися. При цьому вони не зіпсуються. Тобто. є можливість викласти на зарядку - викладаємо завжди. Другий - якщо сонце досить сильне, то в кінці зарядки акумулятори почнуть нагріватися. Як температура досягла такої, коли складно утримати рукою (близько 50 гр.С), то можна вважати, що акумулятори зарядилися. Третій - можна поміряти напругу на акумуляторах, правда, для цього потрібно мати мультиметр. Коли напруга досягла приблизно 1.4В, можна вважати, що зарядка завершена.
Але в реальній практиці "пальчики" завжди ставляться на зарядку, коли є така можливість і особливо про контроль не думається, тому що, повторюся, потужність сонячної батареї невелика і процес безпечний.
І насамкінець по акумуляторах. Можна одночасно заряджати від 1шт до 4шт NiCd/NiMh "пальчиків". Швидкість зарядки одного, що чотирьох буде приблизно однакова. Тому вигідніше заряджати четвірками.
Однак краще використовувати стабілізатор. Маються на увазі, стабілізатори, представлені на сайті www.vampirchik-sun.nm.ru, - це регульований імпульсний стабілізатор або стабілізатор-кабель. У нашому найпростішому комплекті логічніше взяти останній, т.к. при вхідній напрузі 6..8У можливості додаткових регулювань напруги та струму стають неактуальними.
Якщо передбачається його використання тількиз сонячної батареї, можна брати стабілізатор-кабель як у 0.5А(зелений), і на 1.5А(синій),т.к. вихідний струм все одно лімітуватиметься сонячною батареєю, а не стабілізатором.
Стабілізатор безпосередньо встромляється в роз'єм сонячної батареї. (Див.Рис.5 і Рис.3.)
Рис.5. Вихідний роз'єм сонячної батареї.
Саме у разі стабілізатор нас і рятує, т.к. на його виході напруга завжди стабільна і вставлена на рівні 5.4В, який характерний для багатьох штатних зарядників. Тому примхливі гаджети приймають стабілізатор "за своє" і нормально заряджаються.
Швидкість зарядки стільникового буде практично така сама, як і від мережі. Т.к. Традиційно стільникові заряджаються струмом 300….400мА, то струм, який дає сонячна батарея навіть на дуже яскравому сонці, цілком достатній для нормальної зарядки. А на яскравому сонці до нашої батареї можна підключити і дві стільникові - її потужності вистачить.
Тут хочеться ще раз звернути увагу на те, що вказана потужність сонячної батареї відповідає області її використання саме в реальних умовах. Звичайно, стільниковий можна заряджати і 2х Ватної сонячної батареї і навіть іноді меншої потужності, але якщо сонця стало трохи менше, ніж на сонці, то і зарядка встане.
Тому потужність 3…4Вт це той реальний мінімум, нижче якого опускатися не слід при виборі сонячної батареї, навіть для описаних мінімальних завдань. Китайські виробники, які стверджують, що їх сонячні батареї підходять для зарядки всього і вся, і мають при цьому потужність 0.5 ... 1.5Вт, м'яко кажучи, лукавлять.
Зарядка комунікатора та КПК.
Рис.7. Заряджає пристрої від мініUSB. Жорсткий перехідник USB-miniUSB вставлений USB роз'єм стабілізатора.
Деякі неЗанадто примхливі комунікатори та КПК також можуть заряджатися від стабілізатора, підключеного до виходу сонячної батареї 4 Ватта, але гарантій у даному випадку ніхто не дає – потрібно перевіряти в кожному конкретному випадку. У відсотковому відношенні приблизно 70% комунікаторів і 50% КПК повинні заряджатися.
Комунікатор (КПК) підключається до USB виходу стабілізатора через свій кабель або перехідник USB-miniUSB, як видно на Рис.7.
Заряджання LiIon акумуляторів 3.7В через "жабу".
Рис.8. Заряджання LiIon акумулятора через "жабу".
Використовуючи зарядник "жаба", можна заряджати літієві акумулятори, які стоять у різних "дрібних" гаджетах - стільникових, КПК, фотомильницях і т.п. "Жаба" підключається до USB виходу стабілізатора, а в її прищіпку вставляється акумулятор.
Головне, знайти контакти плюс та мінус на акумуляторі. Причому полярність не важлива, вона визначається зарядником автоматично. Про те, що акумулятор заряджається, повідомляє червоний світлодіод, а про закінчення - зелений.
Власне, все більше ніяких особливостей у такій зарядці немає.
Вище було описано основні застосування гнучкої сонячної батареї 4Вт. Звичайно, її можна підключити і до накопичувачів, наприклад, "Вампірчику" і він заряджатиметься і потім живитиме потужніші гаджети, але великого резону в цьому немає. Загальна кількість енергії, яку виробляє дана батарея в реальних умовах не така велика і на практиці його вистачає лише на не надто енергоємні завдання.
Для використання з накопичувачами логічніше використовувати продуктивніші сонячні батареї, що і буде описано в наступних оглядах.
Автор: Носов Микола 03.03.10
Усі статті на сайті дозволені до копіювання, але з обов'язковою вказівкою посилання на нас www.mobipower.ru.