Как подключать солнечные панели?

Недавно была сделана погодная цифровая метеостанция, а поскольку блок размещен вдали от дома, удобнее использовать батареи для питания, а не большой удлинитель. По задумке, в течение дня станция должна работать от солнечной панели, и насколько это возможно избегать использования аккумулятора. В данной статье как раз и описывается метод взаимного подключения солнечной и резервной батареи совместно с питаемым устройством, на примере этой станции.

Схема простейшего подключения солнечных панелей

Солнечные панели тут на левой стороне схемы. Диод (D1) защищает питаемое устройство от отрицательного напряжения в случае, если солнечная панель ошибочно устанавливается в обратной полярности. Здесь ставят диод Шоттки (например 1N5817) и тогда очень мало напряжения на нём теряется.

Схема подключения солнечных панелей с резервной батареей

Если устройство должно работать постоянно и без перебоев, дополнительна обычная аккумуляторная батарея может быть подключена параллельно ему в качестве резервного источника питания. Здесь диод D2 служит той же цели, как и D1, чтоб устройству не был нанесен вред, если аккумулятор установлен в обратном полярности. Однако, в таком схемном решении диод предотвращает получение энергией батареи от солнечных панелей — подзарядка АКБ не возможна. Рассмотрим подробнее.

Когда солнечная панель получает достаточно света, электронное устройство работает исключительно от солнечной панели. Скажем, она обеспечивает 5 В, менее 0,1 В падение на диоде — тогда в контрольной точке ТР3 будет 4,9 В. Если аккумулятор состоит из трех свежих элементов АА, это может быть как 1,6 В х 3 = 4.8 В. поскольку напряжение аккумулятора 4,8 В, что меньше, чем идёт от солнечной панели 4.9 В, то питание от батарейного блока не будет поступать вообще. Ток течет только от более высокого напряжения в более низкое. Поэтому питание батареи не используется.

А вот когда солнечная батарея не получает достаточно света, её напряжение падает ниже уровня батарейного напряжения. В таком случае, батарея питает устройство через D2. Во всех случаях контрольное устройство получает питание все время.

Схема подключения солнечных панелей с заряжаемой батареей

Предполагая, что солнечная панель может выдавать избыточные мощности в разное время, было бы неплохо, сохранить эту неиспользуемую дополнительную мощность. Чтобы сделать это, просто добавим еще один диод (D3) и пустим энергию из солнечного источника на аккумулятор.

Читайте также:  Самодельный солнечный коллектор

Как и прежде, солнечная панель обеспечивает питание устройства через D1, или аккумулятор обеспечивает питание через D2, в зависимости от того, какой источник питания имеет более высокое напряжение. Когда солнечная панель имеет более высокое напряжение, солнечная энергия течет через D1 для питания устройства и через D3 на зарядку аккумулятора.

Вы спросите — почему бы не добавить D3, но затем убрать D1? Отвечаем — тогда электричеству с солнечных батарей придется пройти через два диода, а это потребует от солнечной панели слегка более высокого напряжения, чем раньше.

Подведём итоги

Естественно, такое простой солнечное зарядное устройство не имеет защиты от перезаряда, а также не заботится об оптимальном режиме работы батареи. Поэтому в такой простой схеме необходимо подобрать солнечные панели, чье рабочее напряжение составляет на пару вольт больше нужного напряжения батареи и чья суммарная мощность не превышает максимальную мощность тока заряда.

Для NiMH элементов максимальное зарядное напряжение 1,6 В и максимальный ток составляет 0,05 C. Что касается времени заряда — продолжительность солнечного света не будет превышать 15 часов в сутки.

Честно говоря, мы бы не стали использовать эту цепь с литиевыми АКБ, или какими-то другими дорогостоящими батареями. NiMH является наименее дорогими и наиболее совместимыми, хотя свинцово-кислотные могут также работать здесь. К тому же всегда можно добавить токоограничивающий резистор если не уверены, что ваши солнечные панели мощнее чем надо.

Конечно с помощью пары диодов трудно собрать полноценную схему зарядки. Тем не менее всего три диода — это все, что требуется, чтобы сделать достаточно функциональный резервно-заряжаемый солнечный источник питания.

Домашние устройства для экономии ресурсов:

Как экономить газ в квартире Как экономить топливо Как экономить электричество Как экономить воду
Читайте несколько простых советов, снижающих расход газа в плите. О специальном магнитном активаторе бензина в автомобиле. Этот прибор может понизить расход электрической энергии в квартире. Реально работающая насадка на водопроводный кран для экономии воды