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[图文]自制小型太阳能供电板       ★★★ 【字体:
自制小型太阳能供电板
作者:imefan    文章来源:无线电    点击数:    更新时间:2009-7-29    

  本刊前几期介绍了太阳能电池板及相关的小制作,引发了包括笔者在内的许多读者的兴趣。闲来无事,突发奇想,决定利用手头上的两块太阳能电池板DIY一个微型太阳能供电系统,模拟现代化太阳能电源,同时也可以用它给一些小装置供电玩玩。
  太阳能电源的基本原理是:平时将收集到的光能转化为电能储存起来,在开启负载时就释放储存起来的电能。典型的太阳能电源的例子就是太阳能路灯:在白天有阳光照射时便为蓄电池充电,夜晚就通过蓄电池向灯泡(现多为低功耗高亮LED)供电用以照明。许多城市主干道路灯已开始使用这种太阳能电源。一个实际的太阳能电源是比较复杂的,但不管有多么复杂,其原理是万变不离其宗的。当然,我们制作一个微型的太阳能电源没有必要做得那么复杂。

太阳能供电板的原理及设计
  在了解了实际的太阳能电源后,笔者就开始设计太阳能供电板了,我的整体思路是:通过太阳能电池板给1.2V可充电电池充电储能,然后利用升压电路将1.2V升压至3V以上供负载使用。有人可能会说了:为什么不直接用几节充电电池串联来储能和输出呢,这样不就可以省略升压电路了?为什么中间要转这么一道弯呢?因为我们是要用太阳能电池板来给电池充电的,毕竟太阳能电池板产生较高电压的机会不多,电池自身电压过高后会导致充电无法进行。对于我手头的这一种太阳能电池板,在室内靠窗光线比较好的地方输出电压便可达到1.2伏以上(连接在电路中时,非空载状态下),这样就开始给额定电压为1.2V的电池充电了,但如果要使它输出3V以上的电压就恐怕要拿到太阳底下去了。用一节电池储能的好处就是可以大大降低充电对光强的要求,延长给电池充电的时间。
  太阳能供电板的电路如图1所示。由D1、BT构成系统的太阳能充电电路。平时,只要达到一定光强,太阳能电池板便通过二极管D1为充电电池BT充电,直至饱和。除了太阳能充电方式外,我还设计了备用的外部直流电源充电接口以防不时之需。外部充电电路由R1、DS1、D2、BT构成,R1选用功率为1W的电阻,当R1为10欧姆的时候,最佳外部充电电压为3-4伏,DS1为外部充电指示灯,它是利用电阻R1上的压降来点亮的。后面的升压电路是运用间歇振荡器的快速关断(截止)的特性而实现升压的。S1为供电开关,当S1闭合后升压电路开始工作,太阳能供电板便可驱动负载,J1为输出接口,DS2是输出指示灯。
 

元器件选择
  市售的太阳能电池板的价格普遍较高,但我们没有必要去买很大的太阳能电池板,适中即可。经实测,笔者在本制作中使用的太阳能电池板单个的开路电压可达到4.2V,短路电流可达38mA。整个系统是在万用电路板(俗称“洞洞板”)上搭建的,所以需要准备一块万用电路板。图2是准备好的两块太阳能电池板和洞洞板。电池选用一颗额定电压为1.2V的普通5号镍氢充电电池即可。升压电路可以使用单电池高亮LED手电筒里面现成的升压电路板。笔者就是拆的一支废弃的单电池高亮LED手电筒里面的升压电路板。如需自己做,电感T1用Φ0.4mm的漆包线在Φ8mm的小磁环上分别绕15圈和9圈,小磁环可以从废弃节能灯中拆出,二极管IN5819若找不到可用IN4148代用,C1选用100uF的钽电容,如果没有也可用等值电解电容代替,只是效率稍低一些。
 

制作过程
  首先剪一小段金属丝焊接在太阳能电池板的两个电极上作为引脚(图3),以便于连接和固定在电路板上。两块太阳能电池板是正极对正极,负极对负极(上面有标识)并联起来使用的,这样可以有效地增强太阳能电池板提供电流的能力。安装好太阳能电池板后如图4所示。
 
 
  安装储能用的充电电池,也可以采取图3所示的方式将电池正负端连接至电路板,也就是在电池两极焊上引脚固定至电路板,为了稳定,可以用带尖的金属工具在电路板上钻孔后再用尼龙捆扎带加固(图5)。
 
  接下来把在废旧单电池高亮LED手电筒里拆下来的小块升压电路板连接在电路板上。拆下来的升压电路板中连接电池的2根线正极接图1中的a点,负极接b点

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