Зарядно устройство на слънчеви батерии: устройство и принцип на работа на зареждане от слънцето

Все повече ценители на активния отдих предпочитат да прекарват отпуските и уикендите си по-близо до девствената природа. Но на съвременния човек му е трудно да се откаже от благата на цивилизацията – кой от нас не взима в пътуване мобилен телефон, лаптоп или камера?

Но ако в багажа ви се окаже зарядно устройство на слънчеви батерии, проблемът с захранването на устройствата ще бъде решен. Остава само да разберете как правилно да изберете уреда. Представената от нас статия ще окаже ефективна помощ за изясняване на всички въпроси.

Какво представлява слънчевото зарядно устройство?

Тези зарядни устройства са способни да преобразуват слънчевата енергия в постоянен електрически ток. Те могат да работят с различни модели навигатори, плейъри, лаптопи, телефони, камери и други преносими уреди.

Но времето за зареждане зависи пряко от мощността на самото устройство и вида на изтощеното устройство, затова, за да изберете наистина практичен и универсален уред, струва си да се запознаете с неговите характеристики.

Конструктивни особености на уреда

Самото устройство се състои от кристален панел, контролер на нивото на заряд/разряд и преобразувател на слънчевата енергия в електрическа.

Някои модели са оборудвани още и с буферен акумулатор от няколко литиеви елемента, който позволява на уреда не само да преобразува, а и да натрупва енергия, за да отдава заряд дори в тъмната част на денонощието.

Само преди няколко години слънчевите зарядни устройства бяха доста скъпи уреди, а днес те са масов продукт с достъпна цена.

Предимства на слънчевите зарядни устройства:

• Универсални – пригодени за различни устройства (на корпуса са предвидени USB конектори, а повечето модели са допълнително оборудвани със специални адаптери за различни видове електроуреди).
• Заемат малко място в пътния багаж.
• Има широк избор от форми, цветове, размери и мощност за различни нужди и естетически вкус.

А най-същественият недостатък за всички слънчеви зарядни устройства е дългото време, необходимо за натрупване на «сила». Освен това, трябва да се разбере, че ако почти всеки модел може да се справи с захранването на мобилен телефон или фотоапарат, то активният «консуматор» на енергия като лаптоп вече ще изисква внушителна мощност от слънчевата батерия и акумулатор с голям капацитет.

Принцип на работа на устройството

Портативните зарядни устройства на слънчеви батерии са автономни системи, които могат да преработват енергия както от слънчевите лъчи, така и от електрическата мрежа, дневните лампи или компютъра. При това много модели не се нуждаят от интензивно слънце – те натрупват заряд дори в облачни дни, въпреки че ефективността, разбира се, спада (от 20 до 70%).

Ако закупите устройство с възможност за свързване към електрическата мрежа, можете значително да спестите време за натрупване на заряд при облачно време.

Уредът работи по следния начин: кристалите на панела поглъщат слънчевата енергия, преобразувателят я «преработва» в електрически ток, който постъпва към източника на захранване. Когато към този източник чрез кабел се свърже мобилен телефон или друг уред, натрупаната енергия постепенно преминава в разреденото устройство.

Видове слънчеви зарядни устройства

Що се отнася до външния вид – тук производителите са се постарали не само да разнообразят цветовата гама и формата на устройствата, но и да направят девайса максимално удобен за използване в различни ситуации. Нека разгледаме най-популярните варианти.

Моноблок – компактно устройство от панел и акумулатор, поместени в твърд корпус от метал или пластмаса. Такъв уред «спасява» разреден телефон на плажа или на пикник и не заема много място в обикновена чанта.

Моноблоковете са удобни за ежедневието – не заемат много място и могат да се зареждат не само от слънце, но и по време на работа на лаптоп или компютър.

Гъвкав панел – тънък сгъваем или разгъваем панел с фотоелементи. Той заема малко място в багажа, а и тежи много по-малко от своя твърд конкурент, поставен в корпус. Но въпреки приличната площ на «обхват», гъвкавите пластини натрупват слънчев заряд почти два пъти по-бавно от моноблоковете.

Освен това, повечето панели работят само от директни слънчеви лъчи, без да натрупват енергия за в бъдеще – те нямат вградена батерия. Въпреки това, винаги можете да допълните своето зарядно устройство с външен акумулатор с необходимата мощност.

Така че гъвкавите панели са добър вариант за решаване на проблема със зареждането на маломощни устройства при „стационарна“ почивка – на вила, риболов, с палатка. А за пешеходен поход е по-добре да потърсите друг вариант.

По време на движение гъвкавият панел може да бъде компактно сгънат и поставен в багажника или прикрепен на покрива на автомобила, а на почивка – просто разстлан под слънчевите лъчи.

Вградено зарядно устройство – устройството се състои от слънчеви батерии, които се закрепват към външната страна на чанти или туристически раници. Те позволяват да зареждате устройствата директно по време на пътуване или да натрупвате заряд във вградена батерия.

А този аксесоар може да се използва и по предназначение – за пренасяне на всякакви предмети или на същата електроника, което е много удобно за тези, които се занимават с пешеходен туризъм или работят на открито.

Въпреки че „енергораниците“ изглеждат привлекателно и стилно, със същия успех можете временно да прикрепите на чанта и всякакъв друг вид зарядно (много модели дори са оборудвани със специални карабини) и да не се притеснявате за запазването на устройството по време на дъжд или почистване.

Разгъваеми устройства – това могат да бъдат както няколко гъвкави панела, компактно сгънати на „купчина“, така и вариант от два моноблока, поставени в твърд корпус във формата на отваряща се книжка.

Основната цел на такова устройство е да минимизира „заемането“ на полезна площ в обема на вашия багаж и да увеличи ефективността благодарение на по-голям брой фотоелементи. Приятен бонус – повечето модели се комплектоват с крепежи за раница или автомобилно стъкло.

Размерът на разгъваемото устройство може да се избере според вашите нужди: за зареждане на мобилен телефон е достатъчно устройство с размерите на самия телефон, а за лаптопи и таблети панелът дори в сгънато състояние ще бъде не по-малък от лист А5.

Но независимо от дизайна, всички слънчеви зарядни устройства работят по един и същ принцип, затова нека разгледаме важните технически нюанси, които ще помогнат при покупката на устройството.

Как да изберем подходящия вариант?

За начало е добре да определите броя и видовете устройства, които планирате да зареждате от слънчевото зарядно. От тези параметри зависи мощността на устройството и видът на изходния порт.

Ако устройството разполага с няколко USB порта, можете едновременно да свързвате и зареждате различни уреди, важното е мощността на батерията да го позволява.

Характеристиките на различните устройства могат да бъдат уточнени, като погледнете в инструкцията за тяхната експлоатация, а при някои уреди работното напрежение е посочено и на зарядното устройство, което е в комплекта, така че ще е лесно да се ориентирате. В краен случай, необходимият преходник винаги може да бъде докупен.

Основни параметри и приятни допълнения

От характеристиките на зарядния ток зависи времето, което ще е необходимо на устройството за зареждане на различни устройства. Този показател се измерва в ампери и е посочен на портовете на уреда.

Стойности:

• 1 ампер – предназначен за мобилни телефони, електронни цигари, часовници, плейъри.
• 2 ампера – подходящ за таблети, смартфони, цифрови фотоапарати и видеокамери.
• 2,5-3 ампера – ще се справи със зареждането на нетбуци и лаптопи.

Също така е важно да знаете и напрежението на изхода, тъй като зарежданите уреди може по мощност да надвишават възможностите на слънчевото зареждане. Така, за повечето телефони и обикновени таблети ще е необходим изход от 5 волта, за цифрови камери и игрови устройства – 9, а за лаптопи и автомобилни хладилници – 12-24.

Но все пак основната характеристика на зарядното устройство е мощността на слънчевия панел. От този показател пряко зависи времето за зареждане на батерията. А тук всичко опира до характеристиките на светоулавящите панели.

Например, при елементи с мощност 5 W (стандартен бюджетен вариант) ще има ток 900 ma часа, а при 10 W – 1500 ma. Тоест, за да заредите телефон от слънчево зарядно от 5 W, ще са необходими 2-3 часа, а панел с мощност 10 W ще се справи и за час и половина.

За мощни устройства като игрови таблети и лаптопи е по-добре да купувате сгъваеми модели от няколко панела, които бързо генерират заряд

Освен това, устройства с панели, чиято мощност не надвишава 2 W, се използват само за натрупване на заряд на вградената батерия. А за да зареждате директно уреди от слънчевите лъчи, са необходими панели с мощност 3 W и повече.

Други важни параметри:

1. Наличие на акумулатор – ако в устройството не е предвиден накопител, то ще може да работи само докато се намира на осветено място. Уредите с акумулатори обаче могат да отдават заряд по всяко време на денонощието, както и да се зареждат от други източници – USB порт на лаптоп или контакт с включване към 220V.
2. Тип на фотоелементите – смята се, че монокристалите поглъщат най-ефективно слънчевите лъчи (тяхната ефективност е на ниво 13-18%). При поликристалите този показател е по-нисък – около 10-12%. Могат да бъдат различавани дори с невъоръжено око – поликристалните панели имат тъмносин оттенък, а конкурентите им – черен.
3. Интерфейс – универсалните слънчеви зарядни устройства са оборудвани с информативни USB, където можете да изберете нужния вариант в зависимост от типа на разреденото устройство. Някои уреди са оборудвани и с индикатор за интензивността на слънчевите лъчи, които ще ви помогнат да определите оптималното местоположение за бързо зареждане.
4. Защита – априори на всички уреди е предвидена система за безопасност, която позволява тяхната експлоатация сред природата. Но за любителите на екстремни приключения си струва да потърсите уред с усилена защита от дъжд, прах, мръсотия, удари и други форсмажорни обстоятелства.

Допълнителните възможности най-често са представени от функция «фенер» или «светило». Това може да е от значение не само за любителите на почивка на открито, но и за автомобилистите – при смяна на гума или ремонт на нощен път ярката светлина ще стане незаменим помощник.

От другите бонуси производителите могат да предложат USB хъб или Wi-Fi точка. Но, разбира се, всякакви допълнения значително увеличават крайната цена на продукта. А дали са ви нужни – решавате вие.

По интензивност на извършване на покупки при нас лидират следните модели:

Общи препоръки за експлоатация на зарядното устройство

Устройствата с вградена батерия преди първата експлоатация трябва да се заредят напълно, при това не на слънце, а от електрическата мрежа. След това свържете към зарядното устройство някакъв прибор, за да приеме енергия и да разреди акумулатора.

След това панелът може да се постави под лъчите и да компенсира изгубения заряд. За моделите, които работят директно от слънцето, това правило не важи – те могат веднага да се поставят на осветени участъци и да се свържат приборите.

Повечето слънчеви зарядни устройства са предназначени за експлоатация в температурен режим от -20 до +45 градуса, но има и специални модели, работещи в условия на екстремен климат, само че те се изработват по поръчка.

За да увеличите максимално ефективността на слънчевото зарядно устройство, препоръчваме следното:

1. Поставете уреда така, че лъчите да падат върху панела под прав ъгъл. Дори ако слънцето не е в зенит, можете да придадете на зареждането правилното положение, като го повдигнете под ъгъл от 40 градуса с помощта на някаква подпора. Така ще съберете с 20-30 % повече заряд, отколкото ако поставите хоризонтално панела на осветено място.
2. Използвайте устройството заедно с акумулатор, и то не само на почивките, но и по време на пътуване с кола или на поход. Такъв тандем може да събере енергия за 2-3 зареждания на телефон дори в облачно време без преки слънчеви лъчи.
3. Имайте предвид, че в повечето сгъваеми устройства панелите са свързани последователно, затова е важно всички елементи да бъдат равномерно осветени. Например, дори ако сянка покрие само половината от първия от четирите панела, мощността на батерията ще падне наполовина.
4. За да достигнат акумулаторите с голям капацитет заявените параметри, препоръчително е да ги «разредите напълно» – да ги разредите докрай, след което да ги заредите до 100%. И така 3-4 пъти.
5. По време на дълга пауза в работата (месец и повече) съхранявайте зарядното устройство при стайна температура. Ако това е уред с вграден акумулатор, предварително трябва да го заредите до 50-70 %.

И последен съвет – дори ако устройството за зареждане започне да работи по-зле или напълно се повреди, не го разглобявайте сами, за да не повредите елементите на системата и самия корпус. Разглобеното устройство автоматично се снема от гаранция, затова е по-добре да се обърнете към оторизиран сервизен център или към доставчика.

Как да направите зарядно устройство със собствените си ръце?

Въпреки че съвременните зарядни устройства вече не са уреди от премиум клас и са напълно достъпни по цена за обикновения потребител, ако искате да спестите, винаги има възможност да изработите такова устройство сами.

Пример за самоделно устройство в твърд корпус от метална кутия, оборудвано с USB конектор и преобразувател на енергия за зареждане на маломощни уреди

 За да направите просто слънчево зарядно устройство, трябва да придобиете няколко основни елемента:

• поли- или монокристален панел;
• държач за акумулатори;
• блокиращ диод на Шотки;
• гнездо за конектор;
• контролер за зареждане (впрочем, ако зареждащото устройство ще произвежда 0,5-5V, можете да използвате вместо контролера по-евтин повишаващ преобразувател на 5V).

Що се отнася до самия панел, тук трябва да направите малко изчисление на броя елементи, въз основа на мощността на уреда, който планирате да зареждате.

Например, ако токът на зареждане за акумулатора е около 10% от неговия капацитет, то за зареждане на 20 000 mAh е необходим ток от 2A, и за захранване на уреда ще са необходими около 14 часа. Ако увеличите тока двойно до 4A, времето за презареждане ще се намали до 7 часа.

Смяната на контролера с преобразувател ще позволи да се сглоби ЗУ дори с помощта на маломощна батерия от слънчев газонен фенер – все пак на изхода ще получим необходимите 5V (все пак ще се зарежда дълго).

В зависимост от параметрите на тока за бъдещото зареждане (2 или 4А) се избират и кристалните елементи. Обикновено 1 детайл произвежда около 0,5V, тоест за да се получи поне 5V са необходими 10-12 елемента.

След това те трябва да бъдат последователно споени помежду си. Ако се използва панел от фенерче, дори стандартен 70*70 см може да дава от 2,5 до 4,5V, затова е по-добре да се провери с волтметър.

Последният етап – да се постави самоделното зарядно устройство в подходяща рамка (подходяща дори кутия от бонбони) и да се оборудва с USB конектор. След това към конектора трябва да се припои блокиращ диод, както и проводници от слънчевия панел към преобразувателя и държача според схемата по-долу.

Диодът на Шотки е необходим, за да не се разтоварват акумулаторите през слънчевата батерия при включване на устройството. Може да се закупи, както и останалите компоненти, на радиопазари или в интернет.

Остава да се провери работата на устройството на слънце с всяко разтоварено устройство. Ако всичко е наред, могат да се използват съответните адаптери и да се зареждат различни уреди.

Фото-инструкция за самостоятелни майстори

Да се сглоби компактно зарядно устройство с USB порт за захранване на телефон може лесно със собствени ръце. Всички компоненти са на свободна продажба, в краен случай могат да се поръчат. Самоделката ще струва десетки пъти по-евтино от заводски произведен продукт, особено ако той е широко рекламиран.

При закупуване на компонентите за сглобяване на устройството трябва да се има предвид, че слънчевата батерия трябва да се купи с напрежение 5 V или повече. Вече говорихме за напрежението на акумулатора – то е 3,7 V. Но не споменахме важна тънкост – в маркировката или техническата документация на акумулатора трябва да пише “PCB protection”. Това означава, че е защитен от дълбоко разреждане и презареждане.

Ще са необходими още два конектора с диаметър 2,5 mm: един с фиксатор за панела, вторият с проводник. Също така ще е необходима повишаваща схема за USB за подаване на постоянен ток.

Снабдихте ли се с всичко необходимо? Пристъпете към сглобяването:

Освен това трябва да запоете диода. Той се свързва от едната страна с проводник към акумулатора, от другата – със средния крак на конектора. Препоръчително е споените съединения да се направят възможно най-близо до диода, всички възли трябва да се защитят с термосвиваеми тръбички или поне с капки лепило.

С правилата за подбор на слънчеви батерии за обзавеждане на частен дом или вила ще ви запознае следващата статия, посветена на този интересен въпрос.

Изводи и полезно видео по темата

За да получите визуална представа за слънчевите зарядни устройства и принципите на тяхната работа, предлагаме да разгледате нашата подборка от видеоматериали:

Практически съвети и насоки как да изберете зарядно за различни устройства. Да погледнете вътре и да изучите схемата на моноблока можете заедно с автора на този видеоклип:

Как да сглобите зарядно устройство, работещо на слънчева светлина, със собствените си ръце:

Благодарим на техническия прогрес и на светлите глави на изобретателите, които направиха слънчевата енергия достъпна за обикновените потребители. Благодарение на такива зарядни устройства можете да не се притеснявате, че по време на почивка в нужния момент ще останете без връзка с цивилизацията.

А ако с избора на устройството възникнат затруднения, винаги можете да се обърнете за консултация към професионалисти, които разбират от електричество.

Разкажете как сте използвали слънчевото зарядно в туристически условия, на пикник или на път. Пишете, моля, коментари в разположения по-долу блок. Задавайте въпроси, споделяйте впечатления и полезна информация по темата, публикувайте снимки.