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太陽能電池板的制作方法

[日期:2012-12-04] 來源:  作者: [字體: ]

本刊前幾期介紹了太陽能電池板及相關的小制作,引發了包括筆者在內的許多讀者的興趣。閑來無事,突發奇想,決定利用手頭上的兩塊太陽能電池板DIY一個微型太陽能供電系統,模擬現代化太陽能電源,同時也可以用它給一些小裝置供電玩玩。

 

太陽能電源的基本原理是:平時將收集到的光能轉化為電能儲存起來,在開啟負載時就釋放儲存起來的電能。典型的太陽能電源的例子就是太陽能路燈:在白天有陽光照射時便為蓄電池充電,夜晚就通過蓄電池向燈泡(現多為低功耗高亮LED)供電用以照明。許多城市主干道路燈已開始使用這種太陽能電源。一個實際的太陽能電源是比較復雜的,但不管有多么復雜,其原理是萬變不離其宗的。當然,我們制作一個微型的太陽能電源沒有必要做得那么復雜。

太陽能供電板的原理及設計

在了解了實際的太陽能電源后,筆者就開始設計太陽能供電板了,我的整體思路是:通過太陽能電池板給1.2V可充電電池充電儲能,然后利用升壓電路將1.2V升壓至3V以上供負載使用。有人可能會說了:為什么不直接用幾節充電電池串聯來儲能和輸出呢,這樣不就可以省略升壓電路了?為什么中間要轉這么一道彎呢?因為我們是要用太陽能電池板來給電池充電的,畢竟太陽能電池板產生較高電壓的機會不多,電池自身電壓過高后會導致充電無法進行。對于我手頭的這一種太陽能電池板,在室內靠窗光線比較好的地方輸出電壓便可達到1.2伏以上(連接在電路中時,非空載狀態下),這樣就開始給額定電壓為1.2V的電池充電了,但如果要使它輸出3V以上的電壓就恐怕要拿到太陽底下去了。用一節電池儲能的好處就是可以大大降低充電對光強的要求,延長給電池充電的時間。

太陽能供電板的電路如圖1所示。由D1、BT構成系統的太陽能充電電路。平時,只要達到一定光強,太陽能電池板便通過二極管D1為充電電池BT充電,直至飽和。除了太陽能充電方式外,我還設計了備用的外部直流電源充電接口以防不時之需。外部充電電路由R1、DS1、D2、BT構成,R1選用功率為1W的電阻,當R1為10歐姆的時候,最佳外部充電電壓為3-4伏,DS1為外部充電指示燈,它是利用電阻R1上的壓降來點亮的。后面的升壓電路是運用間歇振蕩器的快速關斷(截止)的特性而實現升壓的。S1為供電開關,當S1閉合后升壓電路開始工作,太陽能供電板便可驅動負載,J1為輸出接口,DS2是輸出指示燈。

 

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  市售的太陽能電池板的價格普遍較高,但我們沒有必要去買很大的太陽能電池板,適中即可。經實測,筆者在本制作中使用的太陽能電池板單個的開路電壓可達到4.2V,短路電流可達38mA。整個系統是在萬用電路板(俗稱“洞洞板”)上搭建的,所以需要準備一塊萬用電路板。圖2是準備好的兩塊太陽能電池板和洞洞板。電池選用一顆額定電壓為1.2V的普通5號鎳氫充電電池即可。升壓電路可以使用單電池高亮LED手電筒里面現成的升壓電路板。筆者就是拆的一支廢棄的單電池高亮LED手電筒里面的升壓電路板。如需自己做,電感T1用Φ0.4mm的漆包線在Φ8mm的小磁環上分別繞15圈和9圈,小磁環可以從廢棄節能燈中拆出,二極管IN5819若找不到可用IN4148代用,C1選用100uF的鉭電容,如果沒有也可用等值電解電容代替,只是效率稍低一些。 

  制作過程

  首先剪一小段金屬絲焊接在太陽能電池板的兩個電極上作為引腳(圖3),以便于連接和固定在電路板上。兩塊太陽能電池板是正極對正極,負極對負極(上面有標識)并聯起來使用的,這樣可以有效地增強太陽能電池板提供電流的能力。安裝好太陽能電池板后如圖4所示。


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