太陽電池の要素とその改善方法についての懐中電灯。スキーム、説明

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太陽光発電の懐中電灯とその改良方法。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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図では、図 1.8 に、RS4 素子を 5415.5 個直列接続した装飾ランプ、1400 mAh の単三電池、および充電制御装置の外観を示します。

外観が異なる他のデザインもあります（たとえば、夏の別荘で地面に直接「突き刺さる」（垂直に取り付けられる）ように設計されたものなど）。異なる種類のランプの目的、電池の容量、および太陽電池の種類（および太陽電池の電力）は設計によって異なりますが、動作原理はすべて同じです。晴天で太陽活動が活発な場合（日中）、デバイスは太陽電池の光電池を使用します。太陽エネルギーを電流に変換し、低出力のバッテリーを充電します。暗くなると自然の太陽活動が低下し、バッテリーの充電が停止します。

太陽電池の懐中電灯とその改善方法
図 1.8 4 つの直列接続要素を備えた装飾用ランプ RS5415 5

内部回路は夕暮れの始まりを「感知」し、オレンジ色の LED である光要素の点滅を可能にします。構造的には、LED はマットなプラスチックのチューブの中に作られており、懐中電灯本体の中でろうそくが揺らめいているように見えます。図では、図 1.9 は、オレンジ色の LED が「隠されている」懐中電灯本体の艶消しチューブの設計を示しています。

ケースのデザイン上の特徴、成功した美的ソリューション、および混沌としたパルスのバーストで LED を制御するデバイスの電子回路のおかげで、揺らめくキャンドルの効果を得ることができました。

新しい照明要素の分野における進歩は不可逆的です。約 10 年前、特別なランプ (E27 カートリッジおよび照明電圧 220 V 用に設計された) がどこでも販売されていました。これは、電球内の不活性 (ネオン) ガスのおかげで、ろうそくのちらつきと同様の効果を生み出しました。今日では、同じ効果が LED からも得られます。

このようなランタンの価格は安く、3〜10ユーロ（ユーロ）の範囲です。ロシアや近隣諸国では、このようなランプは電気製品、土産物売り場、大型スーパーマーケットで販売されています。

太陽電池の懐中電灯とその改善方法
図1 9.オレンジ色のLEDを備えたつや消しチューブの設計

デバイスの電気回路とその主要要素を検討してください。

装置の動作原理

デバイスの電気回路を図 1.10 に示します。 XNUMX。

太陽電池の懐中電灯とその改善方法
図 1 10. 光が点滅し、ソーラーパネルから自動充電される懐中電灯の電気回路

DA1 チップは構造的に「充填」されており、プリント基板上では 1 つのピンを備えた固体構成のドロップです。この超小型回路の機能は、カオス的な繰り返し率とデューティサイクルでパルスを生成することです。スイッチ SB3 で電気回路を閉じて電力を受け取るとすぐに、ピン 1,5 DAI の「OUT」に、振幅 1,6 ～ 3 V の正極性のカオスパルスが発生します (通常充電されたバッテリーの場合)。制限抵抗 R1 は LED HLXNUMX を流れる電流を制限し、夜間にデバイスの省エネ機能を実行します。

マイクロ回路の出力からのカオス的な次数のパルスは、電流増幅器が実装されているトランジスタVT3のベースに入ります。

次に、トランジスタ VT1、VT2 に感光ユニット (フォトリレー) が組み込まれ、ソーラーパネルからの充電によって電流アンプの動作を制御します。

VT2とLED HL1。晴天時や曇りの日（つまり日中）の太陽活動が顕著な場合、素子FB1～FB4を用いた太陽電池は直流発電機となる。その素子の最大合計電圧 (ダイオード VD1 のカソードとコモン線で測定) は 3,4 V 以上です。この電圧は、トランジスタ VT1 (ダーリントン回路に従って VT2 と接続されています) のベースに供給されます。最大電圧乗算係数を使用して）抵抗R4、R1の分圧器を介して。つまり、明るい間は、太陽電池の電圧はトランジスタ VT2 を開き、したがって VT3 をロックするのに十分です。トランジスタ VTXNUMX には電流が流れず、LED は点滅しません。

直列に接続された電池 GB1、GB2 は、SB1 が閉じているとき、ダイオード VD1 を介して微小な電流で充電されます。その XNUMX 番目の機能は、太陽電池素子を介して夜間に電池が放電するのを防ぐことです。

自然光がバッテリーを充電するのに十分でない夕方（暗い）時間帯には、トランジスタ VT1、VT2 のフォトリレーによってトランジスタ VT3 に電流が流れ、LED HL1 が点滅し、ろうそくの燃焼を思い出させます。この場合、LEDには約8mAの電流が流れます。

LED がオフの場合、デバイスは事実上電流を消費しません。したがって、十分に充電されたバッテリーは、LED が夕方と夜のみ (つまり、1 日の半分) に点灯する場合、2 日間 (約 88 時間) 使用できます。

ただし、日中はバッテリーが充電されるため、実際には新しい懐中電灯の動作時間は大幅に増加し、（主に）日中の太陽活動、つまりバッテリーの充電電流に依存します。

原則として、懐中電灯は日中に充電しやすいように部屋の窓に設置されます。実際には、部屋の奥、特に暗い室内に懐中電灯を設置することは不可能です。これは、必要なレベルのバッテリー充電を得ることができず、マニュアルに記載されている「無限の動作」が可能になるためです（操作説明書)、LED のリソースは少なくとも 100 時間あるため、」は真実ではありません。もちろん、LED のせいではなく、単にデバイスの充電に一定の太陽エネルギーが必要です。暗い部屋の隅や部屋ではエネルギーを得ることができず、バッテリーには無限の充放電サイクルがありません。以下では、デバイスのその他の注目されている欠点と、それらをローカライズする方法を見ていきます。

図上。 1.11は、ケース内の太陽電池の設置の図を示しています。

太陽電池の懐中電灯とその改善方法
図 1.11. 住宅内への太陽電池の設置

詳細について

このデバイスには、公称電圧 1,2 V、容量 700 mAh の Ni-Cd 単 XNUMX 電池が装備されています。

トランジスタ VT1 ～ VT3 は、任意の文字インデックスを備えた KT312、KT343 などの国産デバイスや同様のものと置き換えることができます。

作業を改善するための推奨事項

デバイスの動作を改善するには (修正前のような数日間ではなく、数か月連続の長期中断のない動作を含め)、回路にいくつかの簡単な変更を加える必要があります。

VD1 ダイオードと並列に、さらに 2 つの同様のダイオードを取り付けて、バッテリーの充電電流を増やします。重要なことは、XNUMX つのダイオードがすべて似ているということです。
同じ単三ケースに入った、容量 1400 mAh の Ni-Mh 電池と交換します (これにより耐用年数が延長されます)。
回路から抵抗 R4 を取り外します。この場合、フォトリレーはより早く動作し、すでに最小照度で動作し、後で（夕暮れ時）LEDが点灯します。これにより、特に標準的なバッテリーよりも容量が大きいバッテリーの充電時間が長くなります。
日中は、ランタンを（上記のように）最も明るい場所（窓の上など）で使用することをお勧めします。また、夜、ロマンチックなディナーの前夜には、ランタンを部屋の奥に移動することもできます。、人間のコミュニケーションの雰囲気にロマンスと独創性を加えます。

図では、 1.12 は、バッテリーを内蔵したソーラー駆動のポータブルランプを提供します。

太陽電池の懐中電灯とその改善方法
米。 1.12. バッテリー内蔵のポータブルソーラーランプ

適用範囲

太陽電池およびそれをベースにした小型太陽電池の日常生活や自然界における応用範囲は非常に多岐にわたります。

たとえば、デジタルカメラやカメラのショルダーストラップに組み込まれた 2 ～ 3 枚のソーラーパネルでは、デバイスのバッテリーを完全に充電することはできませんが、バッテリーを再充電するのに十分であり、旅行者が移動することはできません。文明から遠く離れた自然の中で写真を撮る機会も与えられず、そこでは自然の太陽光以外に小型バッテリーを充電するものが何もありません。

これを行うには、通常の方法でストラップをカメラに取り付けます。そこから小さなワイヤが出ており、外部電源用の DC 出力コネクタを介してカメラに接続されます。このベルトは、太陽活動に応じて、バッテリーを 10 ～ 12 時間再充電するために使用できます。

著者：カシュカロフA.P.

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