Lampka nocna na bazie ogniwa słonecznego

Celem projektu było stworzenie lampki nocnej (np. wykorzystywanej do czytania), której nie trzeba byłoby zasilać z sieci energetycznej. Zamierzenie to zostało zrealizowane w oparciu o niewielki panel słoneczny.
Do wykonania tego projektu autor użył następujących elementów:
- ogniwo słoneczne (moc 1.5-3W, prąd 0.15-1A, napięcie 16-20V);
- żelowy akumulator kwasowo-ołowiowy używany w UPS-ach;
Wykonał także płytkę drukowaną, na której rozmieszczone zostały białe diody LED. Na płytce tej znalazły się także układy pozwalające na regulowanie prądu diod, kontroler ładowania baterii oraz moduł wyłączający lampkę w przypadku rozładowania akumulatora.
Te dwa ostatnie układy autor zastosował w celu ochrony baterii przed skutkami nadmiernego ładowania i rozładowywania, w ten sposób zwiększa się żywotności baterii. Projekt dedykowany był do wykorzystywania akumulatorów kwasowo-ołowiowych, ale zdaniem autora wszystko powinno działać również przy zastosowaniu około 10-ciu baterii NiCd.


Cechy takiego układu:
- prąd ogniwa słonecznego: 0.15-1A (w zależności od ogniwa);
- typ akumulatora: napięcie nominalne 12V, model 3-7Ah;
- prąd diod LED: regulowane 100mA, 25mA na parę diod;
- czas ładowania: typowo kilka godzin, maksymalnie 40h;
- czas świecenia lampki 70h przy wykorzystaniu baterii 7Ah;



Schemat układu.

Kontroler ładowania akumulatora.
Na sekcje kontrolera ładowania składa się układ scalony LM2941CT (regulator stabilizator napięcia) oraz dioda schottky 1N5817. Za pomocą wieloobrotowego potencjometru 5kΩ ustawia się napięcie ładowania akumulatora. Dioda zabezpiecza baterię przed rozładowywaniem się, przez regulator napięcia, w czasie nocy. 1N5817 chroni także układ przed błędnym podłączeniem akumulatora.

Układ LED.
Układ 8 białych diod LED połączony jest szeregowo z układem scalonym LM317L. Ten układ scalony w tym przypadku wykorzystany został do regulowania wartości prądu płynącego przez diody. Rezystory 33Ω zastosowane zostały w celu lepszego zbilansownia prądów płynących przez pary diod. Pozwala to na osiągniecie świecenia, każdej z diod, z niemal takim samym natężeniem. Tranzystor 2N3904, dioda Zenera 1N5239 oraz rezystor 470Ω tworzą układ wyłączający lampkę w przypadku dużego rozładowania akumulatora. Kiedy napięcie akumulatora spadnie do około 10.8V, zacznie też spadać prąd płynący przez diody LED. Jeśli napięcie spadnie poniżej 10V przepływ prądu zostanie zablokowany.

Konstrukcja.
Lampka zbudowana została na bazie niewielkiej drewnianej skrzynki (umieszczony w niej został akumulator) do której autor przymocował pionowo drewnianą płytę. Na płycie umieszczono małą obudowę (jedna jej część wykonana jest z pleksi, a druga z nieprzezroczystego plastiku), w której znajduje się płytka drukowana z diodami LED i resztą elementów. Ogniwo słoneczne do projektu wykonał sam autor, łącząc ze sobą panele słoneczne GM-684. Do wykorzystania w tym projekcie autor poleca zastosowanie ogniwa o parametrach zbliżonych do produktu 08SLC09 firmy Elecronix Express.



Widok płytki z diodami.

Użytkowanie.
W czasie dnia lampka przynajmniej przez kilka godzin powinna znajdować się w nasłonecznionym miejscu. W czasie ładowania lampka powinna być wyłączona. Jeżeli akumulator jest niebywale rozładowany, jego ładowanie potrwać może dosyć długo, nawet kilka dni.
W nocy urządzenie to możemy używać jak zwykłą lampkę nocną. Kiedy światło dawane przez lampkę zaczyna być przyciemnione, oznacza to, że bateria rozładowuje się. Powinniśmy wtedy wyłączyć lampkę, jeżeli zapomnimy o tym, zrobi to za nas układ w chwili gdy akumulator będzie bliski stanu rozładowania.



Źródło artykułu:
http://www.solorb.com/elect/solarcirc/srl1/