События Дом

Солнечное зарядное устройство для литиевого аккумулятора - своими руками

У меня есть старый друг, который занимается водным туризмом. Давным-давно я подарил ему солнечную батарею для того, чтобы заряжать аккумуляторы видеокамеры. 

Тогда я приобрел пять солнечных элементов от отечественного производителя, последовательно соединил их, а затем добавил диод КД213. В итоге получилась батарея с током около 300 мА напряжением порядка 9 вольт. Механически элементы батареи соединялись с помощью полосок синей изоленты, при этом батарея складывалась в гармошку, а моим другом для нее был сделан самодельный чехол. С той поры прошло лет 15, за это время батарея побывала во многих походах, успешно заряжая различные Ni-Cd аккумуляторы.
Солнечное зарядное устройство для литиевого аккумулятора

В последнее время вошло в моду пользоваться литиевыми источниками питания как для фонарей на светодиодах, так и для фото-видео приборов. Все бы хорошо, но литиевые элементы нуждаются в осторожном обращении. Заряжать их надо аккуратно - до напряжения 4.2 вольта, разряжать тоже до определенного напряжения, поскольку при отклонении от стандартов можно необратимо испортить аккумулятор или даже устроить пожар.
Мой друг берет в поход налобный фонарь, который работает на аккумуляторах 18650. В этом фонаре нет зарядного механизма, поэтому он обратился ко мне с просьбой придумать возможность зарядки этих элементов в походных условиях. Также была поставлена задача подзарядки телефонов-смартфонов и прочих гаджетов.
После изучения предложений на Ebay.com, был обнаружен занятный прибор – аккумулятор емкостью 10000 мАч, в одном корпусе с которым была солнечная батарея и электроника, которая управляла зарядом-разрядом аккумулятора и обеспечивала при токе до 2А напряжение 5 вольт на двух USB разъемах. Прибор был заказан, поскольку цена в 1000 р показалась вполне адекватной. Его полное название: Solar Panel Power Bank Charger Battery for Mobile Samsung Iphone5s HTC 10000mAh.
Кроме того, мной была обнаружена зарядка для 18650, которая состояла из хорошего корпуса-держателя и контроллера зарядки, встроенного в разъем USB. Прибор под названием New USB 18650 Battery Function Charger обошелся мне приблизительно в 80 р.
Исходная идея заключалась в том, что в солнечный день Power Bank заряжал внутреннюю батарею, после чего передавал энергию через зарядку в 18650.
Оба прибора были доставлены из Китая достаточно быстро и я принялся изучать их. Зарядка для 18650 не преподнесла никаких сюрпризов – великолепный корпус, при этом заряжает 18650 емкостью 2400 мАч током около 300 мА от порта USB.
А вот в PowerBank был брак. Я измерил его емкость с использованием метода полной разрядки постоянным током приблизительно 300 мА – получилось 1200 мАч, тогда как было заявлено 10000 мАч.

Тем не менее корпус был сделан на славу! Все подогнано практически идеально, так, что в руках ощущается монолитом. Крышки созданы из металла. Было принято решение разобрать и поглядеть, что внутри.
Солнечное зарядное устройство для литиевого аккумулятора

 
Солнечное зарядное устройство для литиевого аккумулятора

А там оказалась достаточно качественная электроника — плата контроллера зарядки литиевого элемента, которая была совмещена со стабилизатором-преобразователем на 5 вольт 2 А. К сожалению, не получилось определить все типы микросхем, однако сформировалось впечатление, что плата изначально создавалась для литиевой многоэлементной батареи с индивидуальным контролем заряда-разряда каждого из элементов. Но все это богатство оказалось не задействовано, так как литиевые элементы были просто-напросто соединены параллельно. К слову, пайка этой батареи развалилась практически от одного касания паяльника. Потом разглядел элементы отдельно – на мой взгляд, откровенный брак.
Как оказалось, преобразователь на 5 вольт создан на современной микросхеме, которая работает на частоте 500 кгц. Измерил попутно максимальный отдаваемый ток – вышло 1.6А, что выглядит вполне адекватно при заявленных 2А.
Солнечное зарядное устройство для литиевого аккумулятора

На фото выше показана разрядная цепь, которая состоит из переменного проволочного резистора на 33 Ома и пары резисторов по 2 Ома (суммарно 1 Ом), соединенных параллельно, для того, чтобы контролировать ток разряда.
Потребляемый ток достаточно выставить один раз в начале эксперимента, так как в PowerBank есть стабилизатор на 5 в. К тому же на плате есть светодиодный индикатор уровня зарядки батареи, который может работать как в режиме зарядки, так и в режиме разрядки. Как принято – ярко-синего цвета оттенка «вырви глаз».
В целом, все устраивает, кроме батареи. Написал продавцу с требованием возврата части денег за брак батареи. Продавец сначала написал, что мной не были учтены потери из-за неправильной методики измерения емкости, однако после второго письма, в котором все было разложено по полочкам, таки вернул часть денег.
Раз уж PowerBank был разобран, было принято решение попробовать, как он будет функционировать со старой солнечной батареей и 18650. Итоги эксперимента порадовали: контроллер абсолютно нормально работал с 18650, а солнечная батарея пятнадцатилетней давности смогла обеспечить зарядный ток около 370 мА. Измерение было произведено 10 марта в Москве. Есть предположение, что летом солнце сможет дать еще больший ток заряда.
Солнечное зарядное устройство для литиевого аккумулятора
 
Солнечное зарядное устройство для литиевого аккумулятора
 
Солнечное зарядное устройство для литиевого аккумулятора

Измерение тока заряда-разряда было произведено с помощью последовательной установки резистора номиналом 0.1 ом в цепь аккумулятора. В моем случае резистор 0.1 Ом состоял из двух включенных параллельно устройств 0.2 Ома. Падение напряжения на данном резисторе измерялось мультиметром. Ток пересчитывался в миллиамперы из милливольт умножением на 10.
Солнечное зарядное устройство для литиевого аккумулятора

Измерил ток, который отдавал «родной» солнечный элемент – он оказался намного ниже, впрочем, это было ожидаемо, так как площадь поверхности меньше.
В результате оптимальная конструкция стала выглядеть следующим образом: обрезанный корпус с платой, держатель для 18650 и подсоединяемая солнечная батарея отдельно. На держателе 18650 есть штыревой разъем, ответная часть была отрезана от разъема USB и припаяна к солнечной батарее. Из держателя 18650 выходит четыре провода – два от солнечного элемента и два от собственно батареи. В этот раз была использована изолента черного цвета. Синяя в свое время прослужила 20 лет и даже после этого находится в отличном состоянии, посмотрим, как будет вести себя черная.
Пара часов с дрелью, дремелем и слесарными ножницами – и готова вот такая конструкция:
Солнечное зарядное устройство для литиевого аккумулятора
 
Солнечное зарядное устройство для литиевого аккумулятора

Полностью собранный вид:
Солнечное зарядное устройство для литиевого аккумулятора

Получилась система, способная заряжать 18650 от солнечной батареи, а также источника 5 вольт (USB), отдавать стабильные 5 вольт для подзарядки различных гаджетов (в комплект PowerBank включено несколько переходников). Не обошлось и без глюка – если устройство находится без батареи долгое время, то оно не включается от кнопки. Но глюк лечится, если вынуть-вставить аккумулятор один-два раза.
Получившееся устройство планируется испытать в очередном походе по Западным или Восточным Саянам или же по какому-нибудь другому экзотическому месту России.

Источник: http://econet.ru/

Комментарии (Всего: 0)

Добавить комментарий

Что-то интересное

    Больше материалов
    Больше материалов
  • facebook
    Нажмите Нравится,
    чтобы читать Econet.ru в Facebook
    Спасибо, я уже с Econet.ru!