Заряд аккумуляторов 12 вольт от солнца
Существуют носимый вариант фонарей с люминесцентными лампами, мощностью от 20 до 40 ватт. Питаются такие фонари от аккумулятора напряжением 12 вольт. Такие лампы зделанны на основе высоковольтного преобразователя.
Для зарядки аккумуляторов используется в основном сетевые зарядные устройства.
Но мы пойдем другим путем.
Попробуем использовать для этой цели световую (солнечную) энергию.


Мы будем использовать самые дешевые солнечные батареи, состоящие из нескольких элементов.
Существуют определенные проблемы в использовании солнечных батарей. Они эффективны только тогда, когда освещаются прямым солнечным светом. Малейшее изменение освещенности, появление облаков на небе и прочих подобных ситуаций – все это вызывает значительное понижение выходного напряжения солнечных батарей и невозможность их использования в такие моменты.
Мы же нашли выход из такой ситуации, используя схему генератора-преобразователя низкого напряжения в высокое.
Зачем это нужно? - спросите вы.
Вот вам конкретная ситуация.
Солнце зашло за облака – напряжение солнечной батареи упало с 12 – 15 вольт до 3 – 5-и вольт.
Такое напряжение уже сложно где-либо использовать. Но мы найдем ему применение, подключив его к схеме, показанной выше.
Данная схема не делает ничего необычного, она просто преобразует низкое выходное напряжение солнечной батареи в высокое. Она способна повышать входное напряжение с 2.5 - 3-х до 12 – 15 вольт.
Из этого следует, что мы будем получать нужную нам энергию для зарядки аккумулятора в течение всего дня, вплоть до наступления сумерек. Неплохой выход, не правда ли?
То есть, вы понимаете, что с данным преобразователем можно использовать даже частично поврежденные солнечные элементы и батареи, и найдете им применение прежде, чем просто избавитесь от них как от мусора.

Рассмотрим работу преобразователя.
Схема представляет собой блокинг-генератор, собранный всего лишь на одном транзисторе.
Первичная обмотка трансформатора состоит из 45 витков провода диаметром 0.7мм, намотанных на ферритовом стержне диаметром 10 и длинной 50мм. Вторичная обмотка (обмотка обратной связи) состоит из 15 витков того же провода, намотанных поверх первичной обмотки. Перед намоткой вторичной обмотки, первичную обмотку желательно обернуть парой витков изоляционной бумаги, во избежание возможных замыканий между обмотками.
Нам удалось обойтись без третей, повышающей обмотки трансформатора, так как здесь используется ЭДС самоиндукции, которую развивает первичная обмотка. Напряжение на ее выходе имеет форму очень коротких импульсов. Амплитуда этих импульсов за счет ЭДС может достигать 30 и более вольт, не смотря на то, что на входе схемы может быть всего 3 – 3.5 вольта.
Это напряжение выпрямляется диодом, а затем поступает на заряжаемую аккумуляторную батарею.
Нет ничего опасного в том, что выпрямленное напряжение может быть такой большой амплитуды. Выходной ток преобразователя достаточно мал, поэтому при подключении нагрузки (заряжаемого аккумулятора) это напряжение упадет до уровня, необходимого для зарядки аккумулятора.
В схеме имеются два электролитических конденсатора. Один на 100 мкФ, другой на 10 мкФ. Для чего же они нужны?
Конденсатор 100мкф, включенный параллельно шинам питания устройства, обеспечивает надежную работу преобразователя, так как выходное сопротивление солнечно батареи достаточно высокое и из-за этого преобразователь может работать неустойчиво. Конденсатор в данном случае достаточно решает данную проблему.
Конденсатор на 10мкф используется для компенсации потерь импульсов обратной связи на вторичной обмотке, в цепи обратной связи генератора.
И еще одно преимущество данной схемы.
Почему мы использовали блокинг-генератор, когда с таким же успехом можно было использовать синусоидальный генератор?
Это так же просто объяснить. Блокинг-генератор, в отличие от синусоидального, работает в импульсном режиме. Это в первую очередь немаловажно для транзистора, так как в этом случае транзистору не требуется радиатор охлаждения, что немаловажно в конструктиве всего устройства.

Стабилизация выходного напряжения преобразователя.

Многие аккумуляторные батареи требуют к себе повышенного внимания во время зарядки. Их нельзя перезаряжать, так как это сокращает срок службы аккумуляторов.
В схеме, описанной ниже, используется стабилизация выходного напряжения.
Для того чтобы обеспечить выходное напряжение не выше 12 вольт, нам потребуется добавить в схему еще четыре радиоэлемента.
Это транзистор типа ВС547, стабилитрон на напряжение 12 вольт, резистор на 100ом и конденсатор на 10 микрофарад.
Схема доработанного вышерассмотренного преобразователя показана ниже.

Разберем, как работает данная схема, а точнее, как происходит ограничение напряжения выше 12 вольт.
Когда выходное напряжение превышает порог 12 вольт, стабилитрон начинает пропускать через себя ток. Этот ток поступает на базу транзистора ВС547. Данный транзистор, в свою очередь, начинает открываться и своим сопротивлением шунтировать переход База – Эмиттер транзистора генератора (транзистор ZTX851). Это вызывает уменьшение коэффициента усиления данного транзистора и, соответственно, уменьшается амплитуда выходного сигнала.
Во время были использованы для зарядки 2 аккумулятора напряжением по 6 вольт каждый. Аккумуляторы были взяты от старых сотовых телефонов. В солнечной батарее использовались 8 элементов напряжением по 0.5 вольта каждый.
Об изготовлении трансформатора было рассказано выше. Добавим только то, что при намотке катушек нужно строго соблюдать направление и начала и концы обмоток. Начало каждой обмотки помечено точкой у вывода. При несоблюдении фазировки обмоток генератор не запустится, так как в этом случае нарушится баланс амплитуд и фаз, которые необходимы для генерации.
Транзистор генератора в схеме используется с малым напряжением насыщения переходов. Это способствует меньшему нагреву последнего, меньшим потерям в нем. Другие транзисторы тоже будут работать в данной схеме, но лучшим экземпляром оказался ZTX851, имеющий выше перечисленные характеристики.


Комплектация элементов для проведения испытаний:
Резистор 1 Ом 1Ватт
Транзистор ZTX851
Диод – высоковольтный быстродействующий
Конденсатор 10мкф 16 вольт
Конденсатор 100мкф 25 вольт
Провод длинной 30см для вторичной обмотки диаметром 0.5 – 0.7мм
Провод длинной 100см для первичной обмотки диаметром 0.7мм
Ферритовый сердечник диаметром 10 и длинной 50мм.
Батарея из солнечных фотоэлементов.

Добавочные элементы для схемы стабилизации:
Резистор 100ом 0.25 Ватт
Конденсатор 10 мкФ 25 вольт
Стабилитрон на на пряжение 9 или 12 вольт
Транзистор ВС547

Испытание устройства
Для испытания схемы нам могут потребоваться такие приборы, как мультиметр и осциллограф. Последний в данном случае можно исключить. Он может понадобиться лишь для наблюдения процессов, происходящих в генераторе.
Так как амплитуда напряжения на выходной обмотке может быть достаточно высокой, рекомендуется последовательно мультиметру включить гасящий резистор сопротивлением 10 – 100к. Он поможет предотвратить повреждение прибора во время проведения замеров в различных точках схемы.
Для измерения постоянного напряжения с выхода выпрямительного диода параллельно вольтметру следует включить конденсатор емкостью 10мкф и напряжением не ниже 50 вольт.
В таком случае показания вольтметра будут более точными, так как мы будем измерять импульсное напряжение.
Резюме
Теперь вы можете наблюдать, как работает собранное вами устройство. Вы увидите, как схема выдает напряжение, которое намного выше питающего ее. Это напряжение и будем использовать для зарядки аккумуляторной батареи.

Несколько слов о трансформаторах.
Трансформаторы считаются одними из универсальных приборов в электротехнике и электронике.
Они бывают низкочастотные, высокочастотные, с двумя или более обмотками. Существуют повышающие и понижающие трансформаторы, низковольтные и высоковольтные. Конструктив и назначение могут быть очень разными.
Трансформаторы работают только в цепях переменного и импульсного напряжения. С постоянным напряжением они не работают.
Батарею нельзя подключать непосредственно к трансформатору. Для этого необходима схема генератора, которая преобразует постоянное напряжение в импульсное


Перевод от Flight