Солнечная батарея своими руками из транзисторов
Добавил пользователь Morpheus Обновлено: 04.10.2024
_________________
Я не Сашок.
JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет - любой!
Кое-кто в детстве мастерил эти панели своими руками из транзисторов МП42Б. Аккуратненько плоскогубцами сжимаешь крышочку, она и отлетает. Далее соединяешь их последовательно-параллельно, ставишь на балконе под солнце, и слушаешь радио без батареек.
_________________
С уважением ко всем присутствующим.
Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет
_________________
Від Карпат до Сахаліна - всюди рідна Україна!
Слава Україні!
Необходим быстродействующий преобразователь питания средней мощности с высоким КПД? Он должен быть компактным и недорогим? Решение – карбид-кремниевые модули средней мощности WolfPACK производства Wolfspeed. В статье рассмотрены основные особенности модулей WolfPACK и показано, что переход на эту универсальную и масштабируемую платформу позволяет не только быстро разработать новые устройства, но и без значительных затрат времени и средств модернизировать уже существующие схемы на традиционной элементной базе.
_________________
Если долго мучиться, что-нибудь. сломается.
Критически важные распределенные системы требуют синхронного преобразования во всех подсистемах и непрерывного потока данных. Распределенные системы сбора данных могут быть синхронизированы как на основе АЦП последовательного приближения, так и на основе сигма-дельта (∑-Δ)-АЦП. Новый подход, основанный на преобразователе частоты дискретизации (SRC), содержащемся в микросхемах линейки AD7770 производства Analog Devices, позволяет достигать синхронизации в системах на основе сигма-дельта-АЦП без прерывания потока данных.
В общем от диодной солнечной панели я желал получить номинальное напряжение при нормальном солнечном освещении 9 вольт, напряжение при облачной погоде не менее 6 вольт, а при ярком солнечном освещении планировалось получить до 14-16 вольт напряжения, про силу тока поговорим потом. Итак, поскольку пиковое значение напряжение в 0,7 вольт мои кристаллы отдавали очень редко (в течении 3-х дней испытании на солнце мультиметр только один раз показал такое значение от одного кристалла), то решил для удобства проведения расчетов использовать расчетную величину тока одного кристалла 0,5 вольт. Для получения 12 вольт напряжения нужно последовательно соединить 24 кристалла полупроводниковых диодов. Теперь поясню, как достать кристалл из диода. Берем сам диод и при помощи молотка разбиваем стеклянный держатель верxнего контакта диода. Затем при помощи плоскогубцев нужно открыть диод. Там мы увидим кристалл, который припаян к основании диода. К кристаллу припаян медный многожильный провод на конце которого прикреплен верxний контакт диода. Берем нижнее основание диода на который припаян кристалл и идем к газовой плите. Держим его при помощи плоскогубцев на огне (так, что полупроводниковый кристалл наxодился сверxу). Через пол-минуты олово кристалла расплавится и уже можно спокойно взять его при помощи пинцета. Так нужно делать со всеми диодами. У меня на это ушло пару дней. Работа действительно трудная, но дело стоит того. Как уже было сказано, каждый полупроводный кристалл способен отдавать до 7 миллиампер тока на ярком солнце. Для удобства расчета использовал значение силы тока одного кристалла 5 миллиампер. То есть, если параллельно соединить 32 кристалла мы получим силу тока 160 миллиампер, почему именно 160 миллиампер? Просто у меня диодов xватило как раз только для получения такого тока. Нужно подключить 24 диода последовательно для получения 12 вольт напряжения и собрать 32 блока по 12 вольт и включить параллельно для получения желаемой емкости. В итоге когда панель была готова (после почти недели работ) я почему то получил иные параметры которые меня очень обрадовали. Максимальное напряжение при ярком солнечном освещении до 18 вольт, а сила тока достигала 200 миллиампер, иногда до 220 миллиампер.
Для корпуса панели были использованы два каркаса от советского стабилизатора напряжения. На стабилизаторе есть отверстия для вентиляции и именно в ниx были поставлены полупроводные кристаллы.
Поскольку солнечный свет не всегда будет освещать нашу панель, то было решено зарезервировать напряжение от панели в аккумулятораx. Аккумуляторы были использованы от китайскиx фонариков. Каждый аккумулятор имеет следующие параметры: напряжение 4 вольт, емкость до 1500 миллиампер.
То есть наша панель за сутки успеет зарядить такой аккумулятор, точнее три такиx аккумулятора, поскольку аккумуляторы были включены последовательно для получения 12 вольт напряжения, потом переделал панель и она также при желании могла отдавать 8 вольт 300 миллиампер. Также была изготовлена небольшая панель из стеклодиодов. Стеклодиод при ярком солнечном освещении отдавал напряжение до 0,3 вольт, а сила тока до 0,2 миллиампер.
Стеклодиодная панель у меня дает напряжение 4 вольта, сила тока до 80 миллиампер. Все напряжение от солнечныx панелей накапливалось в свинцовыx аккумулятораx от фонарей, однако желательно использовать аккумулятор с большой емкостью, даже и от автомобиля. Все напряжение от аккумуляторов тратилось с одной целью - осветить дом в ночное время. Освещение выполнялось светодиодами.
Для этого из магазина были куплены светодиодные китайские фонарики. Затем были созданы светодиодные панельки.
На каждой панельке 42 светодиода. В общей сложности были созданы три идентичные панели которые вместе потребляли всего 20 ватт. Но освещенность равна 100 ваттной лампе накаливания и даже больше.
Свет, которые дают светодиоды, более приятный и успокаивающий. К тому же светодиоды имеют ничтожные тепловые потери.
Ну в прочем думаю все отлично знают, что светодиоды более эффективны. Все светодиоды были подключены параллельно и питаются от 4-х вольт напряжения, но напряжение нужно подать через токоограничивающий резистор 10 ом - мощность резистора 1 ватт, и нагрева резистора не наблюдалась. Ака.
Форум по обсуждению материала МОЩНАЯ САМОДЕЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ
Переделываем игрушку обычный трактор в радиоуправляемый - фотографии процесса и получившийся результат.
Про использование технологии беспроводного питания различных устройств.
В каком направлении течет ток - от плюса к минусу или наоборот? Занимательная теория сути электричества.
Микрофоны MEMS - новое качество в записи звука. Подробное описание технологии.
Начитавшись в безграничных просторах интернета про самодельные солнечные элементы, я решил провести свои "эксперименты" в этой области. Я расскажу вам о самом простом способе изготовления солнечных батарей своими руками.
Для начала я решил определиться с элементной базой. Для солнечного элемента нам надо P-N переходы. Они есть в диодах и транзисторах. Решено было выбрать кремниевые транзисторы КТ801. Они выпускались в металлическом корпусе и поэтому их можно открыть не портя кристалл. Достаточно надавить пассатижами на крышку и она отломается.
Теперь разберёмся в параметрах. При среднем дневном освещении, каждый наш транзистор выдаёт 0.53В (База - плюс, а Коллектор и Эмиттер - минусы). А дальше идёт один нюанс. Транзисторы 1972 года выпуска имеет большой белый кристалл, и выдают около 1.1мА. Транзисторы с 1973 по 1980гг. выпуска имеют большой кристалл с зелёным покрытием, и выдают около 0.9мА. Транзисторы выпускаемые позже имеют маленькие кристаллы и выдают всего 0.13мА.
Для эксперимента я использовал батарею из двух параллельных цепочек по 4 транзистора. Под нагрузкой она выдавала около 1.8В, 2-2.5мА. Это довольно скромные параметры, зато как говорится "на халяву". Питать такой батарейкой можно китайские наручные часы, или зарядить аккумулятор и питать светодиод, жучок и др.
Для удобства крепления и измерений можно закрепить транзисторы на печатной плате как на рисунке ниже. Моё устройство выполнено навесным монтажом, так как это ускоряет сборку.
Баутин Виталий Опубликована: 2011 г. 0 0
Вознаградить Я собрал 0 0
В радиолюбительских заначках всегда найдутся старые транзисторы или диоды от морально устаревшей радиоаппаратуры. В правильных руках этому - ненужному ресурсу, можно попытаться найти дельное применение. Например, собрать солнечную батарею для питания в автономке радиоприемника, калькулятора или даже собрать своими руками солнечную зарядку для различных гаджетов. Как известно, при воздействии световой энергией любой полупроводник начинает генерировать электрический ток.
Этим полезным свойством полупроводникового элемента мы и воспользуемся в рамках наших домашних самоделок.
Для создания солнечного элемента нам потребуются P-N переходы их было решено взять из устаревших кремниевых транзисторов КТ801. В СССР они выпускались в металлическом корпусе и поэтому их можно вскрыть обычными пассатижами не портя кристалл. Достаточно лишь надавить крышку радиокомпонента.
При дневном свете, каждый наш транзистор генерирует 0.53В (База - плюс, а Коллектор и Эмиттер - минус). А дальше выяснилась одна интересная особенность. Транзисторы 1972 года выпуска имели большой белый кремневый кристалл, и генерируют 1.1мА. Транзисторы более поздних годов выпуска способны выдать около 0.9мА. Для своего эксперимента в альтернативной энергетике я собрал батарею из двух параллельно соединенных цепочек по четыря транзистора в каждом. Под нагрузкой транзисторная солнечная батарея способна генерировать около 1.8В, 2-2.5мА. Питать таким источником можно только китайские часы, или зарядить аккумулятор и подключить к нему мигающий светодиод, жучок и т.п.
Для удобства крепления полупроводников и точности измерений можно закрепить компоненты на печатной плате или собрать конструкцию навесным монтажом, так как это ускоряет сборку, но снижает качество.
Для получения кристаллов полупроводников из диодов КД–202, КД–203 или другие в похожих корпусах в этом примере нам потребуются: тиски, пассатижи, острый нож, молоток. Переходим к операции по извлечению кристалла: зажимаем полупроводник в тисках за фланец, прикладываем к сварному шву ножик и, несильными ударами молотком по нему, демонтируем крышку корпуса. Только обязательно следите за тем, чтобы ножа не проник глубоко вовнутрь, иначе можно деформировать кремнеевый кристалл.
Для сборки солнечной батареи потребуется корпус. Для его изготовления используем текстолитовую пластину. В ней дрелью просверлим отверстия, в которые установим диоды, размещая по два участка из последовательно соединенных шестнадцати полупроводников; полученные участки подключаем параллельно.
При среднем дневном освещении сила тока самодельной панели изготовленной в домашних условиях составила 0,1А, при напряжение около 2 вольт. Если использовать большее количество фотоэлементов, то можно получить большую выходную мощность.
Чтобы превратить трехэлектродный полупроводник в солнечный элемент, требуется срезать крышку радиокомпонента. Для этого фиксируем транзистор за металлический ободок в тисках и ножовкой аккуратно спиливаем крышку, но только очень осторожно, чтобы не повредить кристалл.
Солнечная батарея даст максимальные результаты под воздействием максимального светового потока, чтоб узнать в каком положении он наилучший в соответствии с нашими транзисторами, приступаем к измерению напряжения на всех выводах, и экспериментальным путем определяем на каких выводах можно получить лучший результат.
Для получения уровня в 1,5В на выходе солнечной батареи, транзисторы необходимо соединить последовательно (для этого нам понадобится как минимум пять транзисторов). Хотя для более стабильной работы калькулятора, рекомендую подключить параллельно вторую цепочку транзисторов.
Напоследок предлагаю посмотреть видео руководство по изготовлению транзисторной солнечной батареи:
Солнечная батарея своими руками на фотоэлементах
Своими руками можно соединить между собой отдельные заводские фотоэлементы и получить неплохую солнечную батарею по не высокой цене, которая способна генерировать достаточный объем электроэнергии, которую затем можно аккумулировать в аккумуляторах.
Фотоэлементы, как и остальные элементы питания, при последовательном соединении дают более высокое напряжение, а при параллельном - увеличивается сила тока и снижается суммарное внутреннее сопротивление питающего источника.
Данная методика сборки солнечной батареи считается масштабируемой, т.е она подходит как для отдельных фотоэлементов, так и для соединения ранее собранных сборок в одну большую панель.
Перед тем, как собрать конструкцию своими руками, нужно задаться расчетной выходной мощностью, которая вычисляется из значения тока зарядки аккумуляторов, подсоединенных к инверторам для генерации напряжения. Т.е, зная максимальный ток зарядки имеющихся батарей можно легко определить площадь и количество необходимых фотоэлементов для солнечной панели, учитывая их КПД (коэффициент полезного действия).
Поскольку солнечная панель является очень хрупкой, требуется прочная конструкция, способная защитить светочувствительный элемент от механических воздействий и влияния окружающей среды. К конструкции самодельной солнечной батареи можно предъявить следующие требования:
Защиту от механических повреждений и вибраций
Достаточную прозрачность защитного стекла
Низкий коэффициент отражения света (специальное антибликовое покрытие)
надежное соединение отдельных фотоэлементов солнечной батареи
Конструкция солнечной батареи должна обеспечивать хорошую защиту от влаги, пыли и грязи
Отличную прочность и неизменность геометрических параметров сборки
Напряжение и выходной ток солнечной панели зависит от угла падения солнечных лучей и плотности светового потока. Поэтому в пасмурный день, рано утром и поздно вечером, выходная мощность батареи будет в разы ниже, чем в солнечный день.
Увеличить световой поток, направленный на солнечную батарею можно с помощью сделанных своими руками светоотражателей из фольги.
Солнечные батареи рекомендуется монтировать перпендикулярно гипотетической линии от светила в полдень. Точнее, перпендикуляр, установленный на площадь панели не должен давать тень. Этот угол установки для лучшего КПД рекомендуется меняться согласно времени года. Рекомендуется также установить специальное устройство, отслеживающее положение Солнца, всегда направляющее солнечную батарею перпендикулярно идущим с неба лучам.
При самом простом подсоединении солнечных батарей к аккумулятору желательно между ними последовательно подсоединить защитный диод, для исключения протекания обратного разрядного тока.
Устройство и принцип работы
Есть два основных способа использования солнечной энергии:
- Прямое использование для нагрева воды и аккумулирования тепла в гелио системах отопления и горячего водоснабжения.
- Преобразование света в электроэнергию.
Справка. Основные законы преобразования света в электроэнергию были сформулированы в конце XIX века российским ученым Александром Столетовым.
Каждый модуль заводской солнечной батареи имеет собственный несущий каркас, с расположенной на нем клеммной коробкой.
Это делает возможным объединять модули в единую систему, с подключением к общему оборудованию, которое позволяет контролировать работу, накапливать электроэнергию, преобразовывать ее и распределять между потребителями. А для защиты фотоэлементов используют специальное покрытие из закаленного стекла.Солнечная панель из диодов
Для изготовления панели можно использовать диоды в металлических и стеклянных корпусах. Первый вариант мощнее, но более трудоемкий. Второй — проще, хотя для достижения такой же мощности понадобится больше элементов.
Панель из диодов в металлическом корпусе
Если говорить о максимальной мощности, которую можно получить с одного кристалла полупроводника, то лучшими в этом отношении будут диоды серии КД203 (КД2010).
Но сложность заключается в том, что диоды этой серии изготовлены в металлокерамическом корпусе, который заодно выполняет роль теплоотвода при монтаже на металлическое шасси.
Диоды средней мощности в металлическом или металлостеклянном корпусе серии Д7, Д214, Д215, Д226, Д237, Д242-Д247 разбирать проще. Сначала бокорезами обрезают жесткий контакт и часть корпуса в виде трубки со стороны анода. А затем вставив нож в шов между основанием и крышкой, открывают корпус. Для облегчения процесса можно предварительно слегка сжать фланец корпуса в тисках, чтобы раскрылась щель между основанием и крышкой.
И эту процедуру надо выполнить с каждым диодом, а их должно быть несколько десятков. В реальных условиях напряжение на одном кристалле будет ниже максимума раза в полтора — около 0.5 В. Чтобы получить на выходе 5 В, надо последовательно соединить в блок 10 кристаллов.
Сама панель должна иметь вид решетки из расположенных в несколько рядов ячеек двух разных диаметров, расположенных поочередно. Большое отверстие — для посадки корпуса, меньшее — для гибкого проводника, которым соединяют в цепь расположенные рядом диоды. Такая заготовка для диодов в металлическом корпусе без крышки глядит так:
Возможны и другие варианты конструкции панели, но принцип прежний — последовательно-параллельное соединение элементов. Принцип как сделать солнечную батарею из диодов был описан еще в советское время. Ниже приведено фото иллюстрации тех времен, на которой показаны способы разборки элементов и принципиальная схема соединения:
Панель из диодов в стеклянных корпусах
У некоторых серий корпус изначально прозрачный, а у тех элементов, корпуса которых окрашены, надо просто смыть краску растворителем.
К таким относятся диоды Д223Б, которые способны при оптимальной ориентации относительно яркого солнца выдавать напряжение около 0,3 В, что почти сопоставимо с более мощными аналогами.
Пошаговый процесс изготовления солнечной панели выглядит так:
- помещают на некоторое время диоды в емкость с растворителем;
- достают из растворителя элементы и счищают с них размягченную краску;
- сгибают под 180° выводы анодов (это необходимо для правильного положения кристалла полупроводника относительно плоскости монтажной платы;
- монтируют на монтажной плате элементы, объединяя их в последовательно параллельные группы согласно схеме соединения.
Вот так выглядит панель, состоящая из 9 параллельно соединенных блоков по 12 элементов в каждом:
Как видно, помещенная на солнце, она выдает напряжение в 2.5 В, а ее мощности хватает, чтобы полностью зарядить за 2 часа ионистор емкостью 0,47 Ф.
Панель из светодиодов
Любой светодиод обладает обратимостью: он не только излучает свет под напряжением, но и наоборот — генерирует электричество под воздействием света. Максимальная ЭДС у сверхярких элементов — до 1.65 В, но ток при этом получается очень маленьким — до 20 мкА. Зеленые индикаторные светодиоды с линзой диаметром 3 или 5 мм при освещении выдают почти 1.6 В. Совсем немного уступают им красные и оранжевые светодиоды с линзой 5 мм.
Но изготовить из них солнечную панель, способную работать как эффективное зарядное устройство, не получится из-за крайне маленького тока.
Панель солнечной батареи из транзисторов
Так же как и у диодов, открытый полупроводниковый кристалл транзистора при освещении образует разность потенциалов на p-n переходах. Если провести измерения, то в результате окажется, что всегда есть пара контактов, которая выдает максимально возможную мощность.
Обычно наибольшая ЭДС возникает между коллектором и базой или эмиттером и базой. Перед сборкой домашней солнечной панели надо протестировать все заготовленные элементы и рассортировать их по группам (блокам) с наиболее близкими значениями суммарных напряжений.
Для увеличения общего напряжения и тока применяют смешанное соединение.
Первый вариант. Соединяют параллельно группы (блоки) с одинаковым суммарным напряжением последовательно собранных элементов, и получают на выходе сумму токов от каждого блока. Схема приведена ниже:
Второй вариант. Элементы с приблизительно одинаковыми напряжениями соединяют в группе параллельно (выходной ток будет равен сумме токов). А чтобы нарастить напряжение, несколько таких групп соединяют последовательно.
В сравнении с диодной солнечной панелью собранный транзисторный блок при одинаковой мощности будет занимать большую площадь.
Сборка корпуса
Самый простой корпус для панели домашней солнечной батареи изготавливают из фанеры или листового пластика:
- Вырезают по размеру лист, к которому крепят панель.
- По периметру листа крепят саморезами или на клей небольшие бортики высотой чуть больше толщины панели.
- Сверлят отверстия под выходной кабель с клеммами для подключения аккумулятора.
- Подключают к панели кабель через диод Шотки (это надо, чтобы обезопасить аккумулятор от короткого замыкания).
- Сверху накрывают лист светопрозрачным листом — оргстеклом или монолитным поликарбонатом. Крепят его к бортам саморезами.
Даже если кристалл полупроводника не лежит в главном фокусе, он все равно расположен на главной оптической оси, а это уже увеличивает концентрацию светового потока. Но такая конструкция оправдана в случае, если размеры панели не имеют значения, а количество диодов или транзисторов ограничено.
Описанные выше схемы не могут служить в качестве источника альтернативной энергии для подключения сколь значимого по мощности потребителя.
Читайте также: