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1、太阳能供电板的原理及设计在了解了实际的太阳能电源后,笔者就开始设计太阳能供电板了,我的整体思路是: 通过太阳能电池板给 1.2V 可充电电池充电储能,然后利用升压电路将 1.2V 升压至 3V 以 上供负载使用。有人可能会说了:为什么不直接用几节充电电池串联来储能和输出呢,这 样不就可以省略升压电路了?为什么中间要转这么一道弯呢?因为我们是要用太阳能电池 板来给电池充电的,毕竟太阳能电池板产生较高电压的机会不多,电池自身电压过高后会 导致充电无法进行。对于我手头的这一种太阳能电池板,在室内靠窗光线比较好的地方输 出电压便可达到 1.2 伏以上(连接在电路中时,非空载状态下) ,这样就开始给额定
2、电压为 1.2V 的电池充电了,但如果要使它输出 3V 以上的电压就恐怕要拿到太阳底下去了。用一 节电池储能的好处就是可以大大降低充电对光强的要求,延长给电池充电的时间。太阳能供电板的电路如图 1 所示。由 D1、BT 构成系统的太阳能充电电路。平时,只要 达到一定光强,太阳能电池板便通过二极管 D1 为充电电池 BT 充电,直至饱和。除了太阳 能充电方式外,我还设计了备用的外部直流电源充电接口以防不时之需。外部充电电路由 R1、DS1、D2、BT 构成,R1 选用功率为 1W 的电阻,当 R1 为 10 欧姆的时候,最佳外部 充电电压为 3-4 伏,DS1 为外部充电指示灯,它是利用电阻 R
3、1 上的压降来点亮的。后面的 升压电路是运用间歇振荡器的快速关断(截止)的特性而实现升压的。S1 为供电开关,当 S1 闭合后升压电路开始工作,太阳能供电板便可驱动负载,J1 为输出接口,DS2 是输出指 示灯。元器件选择市售的太阳能电池板的价格普遍较高,但我们没有必要去买很大的太阳能电池板,适 中即可。经实测,笔者在本制作中使用的太阳能电池板单个的开路电压可达到 4.2V,短路 电流可达 38mA。整个系统是在万用电路板(俗称“洞洞板” )上搭建的,所以需要准备一 块万用电路板。图 2 是准备好的两块太阳能电池板和洞洞板。电池选用一颗额定电压为 1.2V 的普通 5 号镍氢充电电池即可。升压
4、电路可以使用单电池高亮 LED 手电筒里面现成 的升压电路板。笔者就是拆的一支废弃的单电池高亮 LED 手电筒里面的升压电路板。如需 自己做,电感 T1 用 0.4mm 的漆包线在 8mm 的小磁环上分别绕 15 圈和 9 圈,小磁环 可以从废弃节能灯中拆出,二极管 IN5819 若找不到可用 IN4148 代用,C1 选用 100uF 的 钽电容,如果没有也可用等值电解电容代替,只是效率稍低一些。制作过程 首先剪一小段金属丝焊接在太阳能电池板的两个电极上作为引脚(图 3) ,以便于连接 和固定在电路板上。两块太阳能电池板是正极对正极,负极对负极(上面有标识)并联起 来使用的,这样可以有效地增
5、强太阳能电池板提供电流的能力。安装好太阳能电池板后如图 4 所示。安装储能用的充电电池,也可以采取图 3 所示的方式将电池正负端连接至电路板,也就是在电池两极焊上引脚固定至电路板,为了稳定,可以用带尖的金属工具在电路板上钻 孔后再用尼龙捆扎带加固(图 5) 。接下来把在废旧单电池高亮 LED 手电筒里拆下来的小块升压电路板连接在电路板上。 拆下来的升压电路板中连接电池的 2 根线正极接图 1 中的 a 点,负极接 b 点;连接 LED 灯 的两根线正极接 c 点,负极接 d 点即可。笔者制作时,升压电路板是通过杜邦排针与下面 的主电路板板连接的(图 6) ,这个你可以采取自己的方法,只要便于制作就行。如果是自 己做升压电路,直接在洞洞板上走线即可,元器件选择在上文已有详细说明,不再复述。 电路不复杂,你可以在洞洞板上自由发挥。图 7 是制成后的太阳能供电板,制成后就可以给一些小东西供电了,比如手电筒、收 音机之类的。接几个白色高亮 LED,就成为一个太阳能 LED 手电筒,图 8 是太阳能供电 板点亮高亮 LED 的情景。由于制作时没有考虑到体积问题也缺乏这方面的经验,电路板选择得有点大也没做外 壳,很不便于携带,所以希望爱好者在制作时发挥想象力,将外形设计得精致小巧,使之 在美观的同时更加便于携带,增加实用性。