Solární zdroj a nabíječka akku

Solární zdroj a nabíječka akku
Vydáno dne 03. 08. 2007 (1112 přečtení)

pro malé odběry proudu a tužkové (mikrotužkové) články

nabijec Po delší době jsem se odhodlal ke stavbě jednoduché nabíječky využívající
solární energie. V principu mi šlo o to, zda to bude fungovat a jak i když to
bude jednoduché seč to jde. Z toho pohledu moje konstrukce není zcela ideální,
především mechanicky, neb jsem využíval toho, co šuplík a GES dal, nikoli co
bych opravdu potřeboval. Záleží na vás, kolik použijete solárních článků a
jakých (já na experiment použil ty nejlevnější) a jaké NiCd či NiMH hodláte
nabíjet. Druhým nečekaným experimentem pak byla otázka "jaký vliv má stavba
solární nabíječky na počasí", což mne napadlo v okamžiku, kdy přesně v době
dohotovení se nad městem naprosto zatáhlo a začalo pršet, patrně coby inspirace
zda by nešlo dobíjet baterie deštěm, hi!

Především jsem vyšel z toho, že když se ve všech mých zařízeních (uvnitř)
nabíjí články v serii, nemá cenu komplikovat si život jiným zapojením. Navíc
jejich odběr není vysoký, maximálně tak do 150mA (s vyjímkou TV Citizen s
odběrem asi 350mA a napájením 7.5V, ale na tu jsem to nestavěl). V podstatě šlo
o to, živit především antenní zesilovač na VHF, aktivní preselektor popř.
anténu mini-whip (jede i na 6V i když s nižším ziskem) nebo scanner FR100 a
Degen DE1103 či PMR stanici. Přičemž pro ty poslední v okamžiku, až jim dojdou
baterie uvnitř a "ještě je potřeba na portablu něco chytit"! Jistě, dá se
ssebou nosit "olovo" např. 12V 1,3Ah, což mám taky, ale je to těžké, na 6V
musím stejně použít stabilizátory a samo se nenabije, že. Takže šlo o to
vyrobit něco, co by se dobíjelo samo, případně poskytlo napětí i proud i bez
baterií! Problém bude s mini-whip, neb ta má na 6V opravdu nízký zisk, ale jiné
zesilovače i aktivní preselektory by šlo stavět už rovnou na 6V (ať už zapojení
s tranzistory nebo s MAR6 - odběr bývá asi 7-30mA)

V konečném provedení bych ovšem použil jinou mechanickou konstrukci, patrně
tak, aby články byly mezi dvěma deskami 5mm plexiskla s vývodem do krabičky s
konektory a elektronikou, přičemž by držáky na 4 (nebo více) tužkových článků
byly VENKU a nikoli v krabičce! Důvod je ten, že pak lze i nabíjet jakýkoli
počet článků přímo v držáku a nikoli tak, že se nabité baterie budou vybíjet do
baterií v zařízení (což je sice běžné, ale dost zbytečné a ničíte tím vlastně
dvoje články!). Podobnou konstrukci bych tedy doporučil i vám. Mimochodem
proto, že např. Maycom FR100 se neumí nabíjet z napájecího konektoru, zatím co
levné PMR se zas konektorem umí nabíjet, ale neumí se z něj napájet!

První věcí jsou tedy solární články. Ty, co jsem si vybral, mají dávat asi 0,
57V a 90mA do zkratu na Slunci, přičemž napětí by daly, ale víc jak 60mA jsem
neviděl na žádném - že by to byly údaje ze Sahary? Nicméně 60mA daly a u jiných
to může být obdobné, takže je dobře s tím v návrhu počítat. Tím pádem sice moc
nenabiju, ale taky zesilovači a pod. z akku nic moc nevyčerpám. Po složení do
serie (12ks) dávaly asi 6,3V a při zatížení odporem 120R spadlo napětí asi na
5,7V přičemž jím tedy tekl proud 47mA. Došel jsem tedy k závěru, že o dva až
čtyři články více by bylo lépe. (Tj. budete možná muset k sadě 12ks dokoupit
ještě 2 až 4ks samostatně, i když do mírně vybitých článků na Slunci a při
použití 12ti článků i tak teklo 47mA). Měření jsem ovšem prováděl na plném
Slunci v poledne - když je zataženo, teče do baterií tak 3 - 5mA (ze sady 12ti
článků). Osobně bych tedy doporučoval použít více a větších článků (14-16),
např. SSC24- 08, které mají teoreticky dávat 350mA a tak by opět teoreticky
daly 8,5V naprázdno a nějaké ty dvě stovky mA do zkratu. Přitom by uvažovaných
15ks zabralo plochu 130x156mm (v reálu o něco málo víc).) Tím už se nejen dá
nabíjet, ale i něco živit. (Bohužel jsem ale tyto články neměl k dispozici na
vyzkoušení). Články jsou ovšem velice křehké, pájí se dost špatně (hlavně když
už na to "moc nevidíte") a tak by bylo nejlíp asi použít pájecí pasty dle
návodu k článkům a logicky i propojovací pásky") a patrně i kvalitní cín
(čímž nemyslím "vynález EU: cín bez olova", což je katastrofa), ale např.
S-Sn60Pb38Cu2, který mimochodem dobře chytá i na cinch, PL i jiné konektory,
včetně starých sovětských, na které jinak nechytne nic a nijak!

Rozhodně musíte dávat pozor na kalafunu a nepoužívat žádné pájecí roztoky,
jinak aktivní stranu článku "zapatláte" a snížíte tak účinnost! Ostatně nesmí
se ani poškrábat či zapatlat "prstem od špeku"! Osobně bych uvítal spíš celé
řady či články s pájecími vývody, neb pájení "kus na kus" opravdu není žádná
radost. Nicméně to jde, ovšem pak musíte články nějak upevnit, já to přilepil
chemoprénem, neb nemyslím, že by mohl nějak uškodit na neaktivní a pokovené
ploše, a myslím, že se tak ani nestalo. V návodu k článku ostatně není nic o
tom jak ho upevnit. Chemoprén jednak "drží", druhak je relativně pružný a
neztvrdne na kámen, což je tady výhoda. Pokud tedy nalepíte články na jednu
desku plexi, musíte ještě udělat distanční vložku neb stáhnout "natvrdo" články
mezi dvě desky znamená, že "něco někde praskne"! Myslím, že by šlo použít
řemínek z gumy nebo "modelářskou gumu 3x3 či 4x4mm" obvykle používanou na prak
či na letecké modely poháněné gumovým svazkem.

Ta by zajistila jednak volný prostor mezi plexi a články, druhak i nevnikání
prachu či vlhkosti. Vývod drátky by se zalepil opět chemoprénem. (Myslím
pochopitelně vývod ohebným lankem - nikoli např. "zvonkovým drátem!") Jiná
možnost je použít podložky a po sešroubování okraje přelepit např. páskou na
koberce. Tím tedy máme tu nejzákladnější věc.

Druhou záležitostí je jaké články nabíjet: nechám na vás, zda NiCd či NiMH neb
každé mají svoje výhody a nevýhody. Nicméně držák VNĚ zařízení se hodí, neb pak
lze nabíjet články vyjmuté z jakéhokoli zařízení a to i "mikrotužky" neb když
na to přijde, pružina v držáku na "tužky" je dost dlouhá na to, aby tam šla dát
i mikrotužka! Pokud použijete přesně moje zapojení, můžete použít přepínače na
to, abyste zvolili kolik článků chcete nabíjet. Je ovšem nutné uvědomit si dvě
věci: moje mini DIP asi přežijí i 60mA, ač mají psáno 24V/25mA, ale na jiné
proudy budete muset použít jiný přepínač. Druhou věcí je riziko, že si zapojíte
nějaký článek omylem do zkratu. Já o tom pochopitelně vím, ale do mé konstrukce
by už otočný přepínač z GESu nevešel ani omylem. Ve vašem případě, pokud máte v
konstrukci místo, ovšem otočný přepínač doporučuji, i když vím, že DNES sehnat
přepínač např. s 4kou hřídelkou a malých rozměrů jako dělala kdysi Tesla je
horror (stačilo by něco jako WK53335 a podobně, jenže ten je snad jen ve
výprodeji na www.denkl.cz a "u Bučka v Brně" a nevyznačuje se rozhodně nízkou
cenou.) Výhoda nabíjení článků bez ohledu na kusy se především projevuje v
okamžiku, kdy výrobci nabíječek zásadně trvají na sudých počtech čili 2 nebo 4,
a vy máte doma scanner, kde jsou tři, budík s jedním a TV s pěti... Pokud máte
články mimo držáky, tj. není v nich nic, můžete tak navíc ještě pořád využívat
Slunce na napájení zařízení s malým odběrem, což poslední době v létě jde na
mém QTH tak od června do konce července trvale, neb "ani nekápne". Tedy dokud
jsem to dnes nepostavil...

No a další věcí je orientační indikace o napětí na článcích. Protože neuvažuji
o situaci, kdy budu častěji nabíjet jen Sluncem jiný počet než 4 akku,
zapojení jsem vyřešil měřením na všech 4 akku do serie. Obvod vám ale zvládne
logicky i jiné počty článků, doporučuji se podívat na jeho datasheet! Při
vhodném zapojení vstupů (tj. trimr na každý a porovnávání napětí komparátorem
na každém článku extra) byste mohli měřit napětí i tak, že byste poznali, který
článek už je nabitý a který ne, nebo je vadný. Mě se to na moje účely zdálo
zbytečné, takže jsem použil pouze měření coby "bargraf" kdy se měří napětí
rozsvícením LED v rozsahu asi 4.5V až 5,8V. LM339 naštěstí pracuje už od 2V,
ale aby něco "komparoval", musí logicky být napájen stabilizovaným napětím jak
v napájení, tak na vstupech, vůči kterým má něco porovnávat! Tudíž jsem použil
78L02, který má mít výstupní napětí kolem 2,5V a vstupní by mělo stačit kolem 4,
5V aby to ještě fungovalo. To JDE, neb tedy nebude nic svítit, pokud napětí
bude asi pod 4,4V a to je 1,1V na článek. Jakmile se napětí zvedne, jednak se
zlepší stabilizace pro LM339, druhak "už se bude něco dít". (Logicky v mém
zapojení a jen tehdy, pokud nabíjíte 4 články v serii, neb tak je komparátor
nastavený. Jinak byste museli použít zapojení vstupů tak, aby měřily každý
článek extra, a PAK by se vám měly rozsvěcet diody nikoli postupně, ale při
shodně nabitých článcích současně!) Nastavení komparátorů (tj. jaká napětí)
nechám na vás, každý má totiž poněkud jiné představy jaké napětí má být na
nabitém NiCd či NiMH.

A když nesvítí Slunce? Aneb "jeden myš nikdy neví", jak říkám já. Takže je tu
možnost i další. Přidá se další konektor a stabilizace proudu. Pak můžete např.
na chatě dobíjet články stabilním proudem i za pomocí
"nestabilizovaného zdroje" např. s napětím 7,5-12V a 300mA, připojeného do
konektoru IN. Jako stabilizátor proudu lze použít např. tři paralelně zapojené
JFETy J310, které s gate spojenou se source pouští proud kolem 35-45mA každý.
Tím pádem jste na asi 120mA nabíjecího proudu - pokud potřebujete jiný, stačí
najít JFET s jiným proudem nebo použít jejich kombinaci, což považuji za
nejjednodušší řešení. Indikátor napětí ovšem funguje zase jak má. (Jinak řečeno
a přesněji, po odpojení zdroje coby nabíječe ze sítě by měly při nabitých akku
svítit všechny diody). Využití síťového zdroje opět nevylučuje měření
jednotlivých článků (pokud tak zapojíte LM339), ani nabíjení libovolného počtu
článků, pochopitelně ale vstupní napětí musí být vyšší jak napětí nabitých
článků! Je tu i pár věcí navíc: pokud máte moje zapojení a v držácích jsou
nějaké články či svítí Slunce, a je VYPNUTÝ spínač, čili baterie či solární
články jsou odpojené od výstupních svorek, můžete tyto svorky využít pro
orientační měření jakékoli vnější baterie či akku na 5-6V, neb: LED svítí na
solární články či vložené akku. Ovšem komparátor teď měří napětí na výstupních
svorkách, nikoli na vložených bateriích či ze solárních článků! Logicky pak lze
použít i nabíjení s konstantním napětím, kdy napřed připojíte externí zdroj a
nastavíte mu napětí tak, aby se rozsvítila právě celá řada 4 LED a PAK sepnete
spínač, načež poteče proud do akku, ovšem a logicky patrně pouze do doby, kdy
dosáhnou stejného napětí, jako to, co tam posíláte. No a pak by zase logicky
měly svítit všechny čtyři LED!

Jistě jste si všimli, že nikde nejsou ochranné diody (kromě solárních článků,
nevím totiž, zda a jak by se jim líbilo zatížení napětím v opačném směru) a
pojistky. Na obojím totiž jednak vznikají úbytky napětí, což může někdy vadit.
Nicméně pojistku bych dal spíše do kabelu a ne do krabičky aby šla lehce
vyměnit a kromě svorek na banánky a pod. bych použil výstupní kabel od starého
univerzálního zdroje, tj. s křížem konektorů a dvěma na "fousech" nebo s
výměnnými koncovkami. Pokud jde o diody, ideální je, pokud jsou v serii s
tekoucím proudem, neb sice tak vzniká úbytek 0,3 až 0,8V (schottky 1N5817), ale
pokud ten nevadí, nepotřebujete nic víc a nehoří vám pojistka (jako při
paralelním zapojení diody v opačné polaritě na vstupu nabíjení či výstupu ze
zdroje) když se připojí něco špatně. Z toho ohledu je lépe napáječe i nabíječe
kostruovat s vědomím toho úbytku! Pojistky bych spíše používal "T", čili
pomalé, vzhledem k zařízením, co mají v napájecí části kondenzátory vysoké
kapacity fungující po zapnutí jako zkrat a radostně a zbytečně vám pálící
pojistku za 5 korun uprostřed lesa v sobotu odpoledne, což končí jednak
chechotem veverek a druhak tím, že ji nakonec omotáte "staniolem" z čokolády
"aby to jelo" a je stejně po jištění.

Jak už jsem napsal, pokud použijete vhodné (pro vás) solární články, můžete
nabíjet či napájet leccos a to napájet i bez článků, pokud je tedy jasno a
svítí slunce. Myslím, že "něco kapacity" z akku ušetříte a navíc tak máte zdroj
napětí na různé experimenty s jednoduchými přijímači někde venku či na chatě i
když se akku vybijí. A možná vám moje zapojení poslouží i jako inspirace k
lepším konstrukcím!

PS.: fotky budou dodatečně, až se sežene foťák, hi!

( Celý článek | Autor: Krysatec | Počet komentářů: 3 | Přidat komentář |

)



Dnešní datum: 18. 10. 2014	\| Hlavní stránka \| Seznam rubrik \| Download \| Weblinks \|