Energy and batteries
DIY
Comments 41
0
А светодиодами 5730 на фото плохо не станет? Какой там теплоотвод? И, чисто из интереса, какова температура в корпусе фонарика на солнце в жаркий день?
0
С указанным средним током — нет. Мощный светодиод, в данном случае 5730 применяется чтобы переварить пиковую мощность с преобразователя. Температуру не измерял.
+1
К такому мощному фонарику ещё бы контроллер добавить, чтобы он регулировал яркость в зависимости от заряда, который батарея успела накопить за день. А то ведь дни бывают и пасмурные, тогда мощный светодиод быстро разрядит батарею.
-1
Контроллер потребует переделки всей схемы, иначе каким образом будем контролировать уровень заряда батареи за день? На самом деле всё зависит от задачи, которую выполняет фонарик. В моём случае задача была светить максимально ярко, а если он погаснет за час — два до рассвета, то это не важно. При условии идеального расположения фонарика и среднего пасмурного дня (в смысле с не «свинцовыми» тучами), АКБ будет заряжен примерно на 50%. С солнечной батареей 60х65 мм это будет примерно 0,5 А/ч. Продолжительность ночи летом это 6-8 часов, т.е. рассчётно около 5 часов фонарик будет светить, а если в АКБ осталась энергия от предыдущих солнечных дней, то его хватит на всю ночь.
0
Контролировать уровень заряда батареи за день можно через измерение напряжения на солнечной батарее, и аккумуляторе, табличное вычисление зарядного тока, и его интегрирование. Это не сложно сделать, если запитать контроллер непосредственно от аккумулятора. Для этого нужен контроллер с низким напряжением питания и АЦП, на первый взгляд подойдёт, к примеру C8051F920-G от Silicon Labs — он может питаться от 0,9В. На мой взгляд, несколько сложнее с механизмом управления током — здесь, похоже действительно придётся всё схему переделать — оставить контроллер, ключ (возможно, лучше полевик?) конденсатор и дроссель.
Если использовать фонарик только летом — действительно, всё это не нужно. Но на мой взгляд фонарик нужнее как раз осенью, когда темнеет рано. А тут уже совсем другой расклад. Контроллер же может измерить продолжительность для и ночи, и светить вечером ярко, а потом слабо, но до самого рассвета.
0
Основная идея была сделать фонарик ещё и недорого…
Например если делать фонарик по схеме №11, то электроника фонарика нам обойдётся примерно в 150...200р если всё покупать. Это примерно 120р за солнечную батарею, 15р светодиоды, 2р за микросхему и остальное за АКБ и мелочёвку.

А теперь про перфекционизм…
АКБ все разные по внутреннему сопротивлению и напряжению заряда/разряда при пониженной температуре, поэтому в достоверность этого метода не верится. Не знаю ещё как дела с внутренним источником опорного напряжения C8051F920-G, у AVR помню были отвратительные по разбросу… Управлять полевым ключом напряжением 0,9 вольта, даже если он ТТЛ — совместимый плохая идея.

На мой взгляд электроника «фонарика будущего» должна строится на основе блока заряда по принципу контроллера солнечных панелей с Up/Down конвертером и увеличить количество элементов в АКБ хотя бы до двух Ni-Mn (Li-Po из-за опасности перегрева и взрыва, или отключения контроллером по температурному датчику ставить нет смысла), чтобы поднять КПД преобразователя (у биполярников Uкэ насыщения в 0,6 вольта никто не отменял, ON конечно обещает у некоторых 0,3 вольта, но не пробовал). А вот уже имея номинальные 2,4 вольта напряжения питания уже шире выбор микроконтроллеров, с которых можно формировать управляющий ШИМ, уже можно отказаться от биполярника в ключе, заменив его на полевик. Но за всё это придётся заплатить размерами, ценой, надёжностью… Зато будет где развернуться фантазии с эффектами, датчиками движения и т.д…
0
В C8051F920-G встроен DC/DC, повышающий напряжение от батареи вдвое, и порты контроллера, как и его ядро будут на самом деле запитаны от 2,4В при 1,2В на батарее. На Aliexpress их продают по 117 руб/штука — дороговато, конечно, но как по мне — такой фонарик интересней, и батарея в нём будет жить дольше. Главное чтобы его не унесли :) А с двумя батареями, может и дешевле получится.
0
Я не совсем это имел ввиду. Если поднять КПД блока заряда, сделав его на основе ШИМ и блока повышающего преобразователя, то можно не экономить энергию батареи, её и так хватит. А вот озвученные характеристики контроллера сильно меняют дело! На нём можно как раз можно реализовать контроллер заряда и управление преобразователя светодиодов.

Не совсем в тему конечно, но по поводу Али мне не везёт. BC817 приехали совсем левые в прошлом году, в статье я об этом предупредил. В начале года TMS320F28035PNT, все 5 штук приехали с не подключенными к кристаллу выводами АЦП. Программист всю голову сломал, не работает блок и всё! Заказал в Чипидипе, поменяли — всё нормально.
0
может быть, не жертвовать простотой схемы 11 и ввести ручную «трехступенчатую регулировку» переключением числа нагрузочных светодиодов? «лето — осень/весна — зима»
0
Ручная «трехступенчатая регулировка», на схеме 11 может быть реализована переключением номиналов дросселей, которые можно подобрать из таблицы под схемой 5. Три светодиода у меня применяется не для того чтобы увеличить яркость фонарика, а для того чтобы обеспечить более-менее ровное рассеивание света на 360 градусов. Изначально были попытки сделать круговой рассеиватель из каких то осколков зеркал, кусочков CD-дисков и фольги, но в итоге оказалось проще всего поставить впараллель три светодиода с углом рассеяния 120 градусов.
+1
Тоже считаю, что контроллер не нужен — проще поставить помощнее аккум и побольше панельку… Насчёт аккумов — лучше 18650, чтобы можно было использовать везде одинаковые и пользоваться отжившими своё в фонариках, ноутбуках, теслах.
0
Про Li-Po & Li-Ion.
Использовать эти АКБ, тем более разной степени Б/У без контроллера заряда напрямую опасно. Фонарик находится под прямыми солнечными лучами и сильно нагревается и при перезаряде фонарик может неожиданно превратиться в ракету, или кумулятивную гранату. Использовать эти АКБ с контроллером тоже бесполезно, ибо контроллер из-за нагрева от солнечных лучей термодатчика может «на самом интересном/солнечном месте просто прекратить заряд АКБ. Ещё придётся подбирать новый тип солнечных панелей (напряжения в 2 вольта будет уже маловато) и потребуются уже другие схемы.
0
батарейку можно и перепрятать (например, в стойку), и экранировать (что снизит прямой нагрев). ну и схемотехника другая, да — возможно, будет выгоднее за счет емкости и «доиспользования полуживых»
0
Если прятать батарею в стойку и термоизолировать например пенопластом толщиной хотя бы 10 мм, то 18+2*10=40 мм. Т.е. теперь мы ограничены 40 и 50 миллиметровыми стойками, что не для всех фонариков эстетически подходит, а во многие просто не влезёт. И имеем проблемку как это всё вентилировать чтоб не скапливалась влага. А вот платку по мотивам схемы 11 и Ni-Mn аккумулятор формата ААА, можно запихнуть практически куда угодно.

От увеличения ёмкости и «доиспользования полуживых» АКБ 18650 выгода не очевидна. В тех же центрах по ремонту можно также «за пиво», или «просто так» набрать Ni-Mn, или Ni-Cd АКБ вполне достаточной ёмкости. По крайней мере в моих фонариках, а их примерно 25, ни одного купленного АКБ нет…
0
не, не «термоизолировать», а экранировать от солнца простой белой пластиковой (а то и полированой/никелированой металлической) трубкой чуть большего диаметра, миллиметров на 5. прямой нагрев лучами снизится.
0
Сомневаюсь, что отражатель поможет в замкнутом внутреннем пространстве стойки.
0
он не даст нагревать стойку прямыми солнечными лучами. точнее, изрядно снизит этот нагрев.
типа как «жалюзи _за_ окном» (снаружи).
0
Нагрев солнцем современным АКБ не опасен. Даже в самых «нежных» вариациях литиевой химии разные описанные вами «спец.эффекты» могут начинаться только после достижения аккумулятором температуры в 110-130 градусов (в более надежных этот порог отодвигается до 150-200 градусов), что абсолютно недостижимо даже на долгом прямом солнцепеке и идущей зарядке от СБ (которая в принципе не может дать больших зарядных токов).

Градусов до 50-55 может нагреть солнце в худшем случае (например если в черный цвет выкрасить и вентиляция нулевая). И несколько градусов сверху даст идущий заряд небольшими (по меркам лития) токами. Остается еще порядка 50 градусов запаса до опасных уровней.

Хотя с точки зрения срока службы и 50-60 градусов нежелательны — деградация аккумулятора в таких условиях ускоряется, но с точки зрения безопасности — это вообще не проблема.
0
Насколько современным АКБ не опасен нагрев, можно какие-то конкретные типы?
Взял навскидку документ на АКБ NCR18650PF Панасоник 2016 года (идея же была применить халявные Б/У АКБ 18650?) и что же мы имеем?
Заряд (с оговорками нам не важными) от 0 до +45 градусов.
Разряд от -20 до +60 градусов.
Хранение от -20 до +50 градусов.

Какие 100-200 градусов?

А вообще я как бы не спорю, АКБ 18650 можно использовать в солнечных фонариках, но на мой взгляд обеспечение их нормальной работы слишком трудоёмко конструктивно и схемотехнически.
0
Это допустимая температура внешней среды, т.е. окружающего воздуха. А не самих аккумуляторов. Плюс сверх этого нагрев самих аккумуляторов в процессе работы (заряда/разряда), который естественно всегда выше температуры среды и на максимально допустимых токах может быть очень сильным.
Например производитель пишет допустимые условиях эксплуатации от 0 до 60 градусов(это довольно типичный диапазон), разрешенный длительный ток разряда 15 Ампер. При нахождении аккумулятора в воздухе температурой +60 и длительном разряде током 15А, он нагревается самый минимум до 90-100 градусов.
И это еще считается штатный(хотя и нежелательный) режим работы, в котором аккумулятор выдержит несколько сотен подобных циклов.

А 130-200 градусов — это уже не штатные режимы конечно, а температура начала необратимого разрушения. При 120-140 градусах аккумуляторы обычно испытывают в тестах безопасности. Тут уже сохранение тех. характеристик (емкости, внутреннего сопротивление) не гарантируется, но аккумулятор должен это выдерживать не загораясь/не лопаясь.

Вот например аккумуляторы которые недавно использовал (Samsung INR 18650-25R, тип/химия те же что у ваших панасоников — NCA и это далеко не самая надежная/безопасная химия, хуже может быть только обычный самый старый литий-кобальт, все остальные виды лучше):
image
При температуре воздуха +23гр под предельными(но еще допустимыми — 20А достустимый длительный ток разряда для этой модели заявленный производителем) аккумуляторы к концу цикла нагреваются почти до +100гр. После нескольких сотен подобных циклов, аккумулятор теряет порядка 30% емкости, но еще вполне в рабочем состоянии.

При этом если окружающий воздух будет у верхней допустимой границы, то аккумуляторы нагреются к концу цикла соответственно уже где-то до 120-130.
Так делать конечно не надо — акумулятор в таких жестких условиях будет очень быстро портиться. Но не сгорит и тем более не взорвется. Самсунг их тестирует (выборочно из каждой партии) на безопасносность нагревая полностью заряженные аккумулятры в духовке до +140 градусов.

Или из более старых, которые раньше использовал LG ICR18650E1, подробных температурных графиков в даташите нет, но прогрев в печке до 130гр так же входит в стандартный набор тестов безопасности:
image
0
Я бы предложил закинуть данный пост также в «Энергия и элементы питания».
А пост очень показательный, спасибо
0
Автор, как насчет заказов на 5-7 штук? В комментариях увидел цены только на электронику, а какова себестоимость фонарика в сборе (электроника+светодиоды+корпус+...)?
0
Сразу отвечу на все вопросы про электронику и конструктивы в одной ветке.
У меня в планах ещё примерно 5 статей на тему «как из ничего и каких то палок сделать солнечный фонарик», накопился ряд на мой взгляд интересных решений.
Стоимость электроники в общем то описана, а стоимость материалов конструктивов фонариков зависит от исполнения и колеблется от 0 до 200..250р.
Два примера:
на заглавном фото этой статьи«лилия E14», купленная в Леруа;
на заглавном фото предыдущей статьи используется полусфера от какого-то детского подарка, старая палка типа лыжной, кусок шпильки М6, кусок термоусадки. Т.е. себестоимость конструкции около 0 рублей.

Самые глобальные инструменты, которые потребуются при самостоятельной сборке это электролобзик, шуруповёрт и ножовка.
Я таким образом наверно сделал максимум фонарика три, затем начал выпиливать детали на ЧПУ, благо он есть. Понятно что не у всех есть инструменты, не всем охота пылить, возиться, и т.д., нужное подчеркнуть:) Поэтому после обещаных статей по сборке можно подумать про что-то типа нескольких видов КИТ-наборов для самостоятельной сборки.
0
На самой первой схеме часом не перепутана полярность включения светодиода?
0
Да, действительно перепутана. Схемы из разряда «археологии», потому особо в них не вглядывался :)
0
В схеме 11 солнечная батарея совсем не по даташиту включена, или это ошибка…
0
Спасибо за бдительность, исправил!
Схема изначально была нарисована по ГОСТ как Э3, с соединителем под АКБ и выходами как «неразъёмные паяные соединения» для солнечной панели. При переработке в человеческий вид засмотрелся на даташит YX801 :)
0
Я бы то же купил.
Раньше паял-лудил, теперь банально нет времени на это, автор, подумай о продаже наложенным платежом.
0
Жаль что такие сходу не купить! Может надо начать производство мелких партий для желающих?
PS
У меня стоят на даче обычные с лампочками сберегайками на 10 Вт, я вот иногда думаю что было бы здорово добавить в них небольшой аккумулятор и диод мелкий — что бы при выключении они горели хоть и еле еле но контур дорожки обозначали… такое аварийное освещение:)
0
ну если вы откуда-то питаете эти лампы (несколько 10-ватток — явно не солнечная батарея) — там и поставьте бесперебойник, и ваша проблема решена.
0
Ну так их можно тогда просто всю ночь не выключать:)) Их не одна и не две, а около двадцати — и не хочется оставлять такое яркое освещение — хочется именно что бы чуть светились…
0
поставить резистор в цепь измерения напряжения бесперебойника (чтоб опустить выдаваемое напряжение до нужного), контактами обычного реле, запитаным от входного напряжения, шунтировать этот резистор. ну и лампочки — поставить не сберегайки, а светодиодные низковольтные. Т.е. никакой электроники, простая электротехника.
да, под «бесперебойником» я мел ввиду что-то типа БИРП-12/4 или типа того
0
Если наберётся количество желающих, то впринципе обсуждаемо.

В Вашем случае проще сделать блок состоящий из схемы заряда аккумулятора от 220 вольт, датчика света и преобразователя питания светодиодов. Блок будет включаться по условию отсутствия напряжения 220 вольт и датчику света. Размеры должны получиться небольшие, что позволит установить этот блок прямо в плафон. А если на готовые плафоны навешивать солнечные батареи, то имхо выглядеть это будет колхозно…
0
Про мои фонарики эт понятно, я так — поделиться хотелками:) Но мне есть куда воткнуть именно солнечные — так что если соберетесь — пишите!
0
Диоды можно и помощней поставить, есть там забавный финт с кпд на малых нагрузках.
0
7 байтам очень сложно придать эффект «соучастия» в экспериментах ;)
Only those users with full accounts are able to leave comments., please.