Solcellsladdare: konstruktion och funktionsprincip för solcellsladdning

Allt fler älskare av aktiv fritid föredrar att tillbringa semestrar och helger närmare den orörda naturen. Men det är svårt för den moderna människan att avstå från civilisationens bekvämligheter – vem av oss tar inte med sig en mobiltelefon, bärbar dator eller kamera på resan?

Men om du har en solcellsladdare i bagaget är problemet med strömförsörjning av enheter löst. Det återstår bara att ta reda på hur du väljer rätt apparat. Vår artikel ger effektiv hjälp med att klargöra alla frågor.

Vad är en solcellsladdare?

Dessa laddare kan omvandla solenergi till likström. De fungerar med olika modeller av navigatorer, spelare, bärbara datorer, telefoner, kameror och andra bärbara enheter.

Men laddningstiden beror direkt på enhetens effekt och typen av urladdad enhet, så för att välja en verkligt praktisk och mångsidig apparat bör du sätta dig in i dess egenskaper.

Konstruktionsegenskaper hos enheten

Själva enheten består av en kristallpanel, en laddnings-/urladdningskontroll och en omvandlare av solenergi till el.

Vissa modeller är också utrustade med ett buffertbatteri bestående av flera litiumelement, vilket gör att apparaten inte bara omvandlar utan också lagrar energi för att kunna ladda även under mörka timmar.

För bara ett par år sedan var solcellsladdare ganska dyra apparater, men idag är de en massprodukt med överkomligt pris.

Fördelar med solcellsladdare:

• Universella – anpassade för olika enheter (USB-uttag finns på höljet, och de flesta modellerna är dessutom utrustade med speciella adaptrar för olika typer av elektronik).
• Tar liten plats i resväskan.
• Det finns ett brett urval av former, färger, storlekar och effekt för olika behov och estetisk smak.

Men den mest betydande nackdelen för alla solcellsladdare är den långa tid som krävs för att ladda upp. Dessutom bör man förstå att medan nästan alla modeller klarar av att driva en mobiltelefon eller kamera, så kommer en aktiv energislukare som en bärbar dator att kräva en betydande effekt från solpanelen och ett kapacitivt batteri.

Enhetens funktionsprincip

Bärbara solcellsladdare är autonoma system som kan omvandla energi från både solstrålar och elnätet, lysrör eller dator. Dessutom kräver många modeller inte intensiv sol – de samlar laddning även på molniga dagar, även om verkningsgraden naturligtvis sjunker (från 20 till 70%).

Om du köper en enhet med möjlighet att ansluta till elnätet kan du spara mycket tid på laddning vid molnigt väder.

Enheten fungerar så här: Kristallerna på panelen absorberar solenergi, en omvandlare omvandlar den till elektrisk ström som går till strömkällan. När en mobiltelefon eller annan enhet ansluts till denna källa med en sladd, överförs den lagrade energin gradvis till den urladdade enheten.

Typer av solcellsladdare

När det gäller utseendet har tillverkarna inte bara försökt variera färgspektrat och formen på enheterna, utan också göra enheten så bekväm som möjligt för användning i olika situationer. Låt oss titta på de mest populära alternativen.

Monoblock – en kompakt enhet med panel och batteri inneslutna i ett hårt hölje av metall eller plast. En sådan apparat «räddar» en urladdad telefon på stranden eller picknicken och tar inte mycket plats i en vanlig väska.

Monoblock är praktiska för vardagen – de tar inte mycket plats och kan laddas inte bara från solen utan även under arbete på en bärbar dator eller stationär dator.

Flexibel panel – en tunn vikbar eller utfällbar panel med fotoceller. Den tar liten plats i bagaget och väger mycket mindre än sin hårda konkurrent som sitter i ett hölje. Men trots en anständig täckningsyta, flexibla plattor laddas med solenergi nästan dubbelt så långsamt som monoblock.

Dessutom fungerar de flesta paneler endast med direkt solljus och lagrar inte energi för framtiden – de har inget inbyggt batteri. Man kan dock alltid komplettera sin laddare med en extern batteribank med önskad kapacitet.

Så flexibla paneler – är ett bra alternativ för att ladda små enheter vid «stationär» vistelse – på landet, fiske, med tält. Men för vandring är det bättre att titta på ett annat alternativ.

Under rörelse kan den flexibla panelen kompakt vikas och placeras i bagageutrymmet eller fästas på bilens tak, och vid rast kan den bara bredas ut i solens strålar.

Inbyggd laddning – enheten består av solpaneler som fästs på utsidan av väskor eller vandringsryggsäckar. De gör det möjligt att ladda enheter direkt under resan eller samla laddning i ett inbyggt batteri.

Och ett sådant tillbehör kan användas för sitt ursprungliga syfte – för att bära alla föremål eller samma elektronik, vilket är mycket praktiskt för dem som ägnar sig åt vandring eller arbetar utomhus.

Även om «energiryggsäckar» ser attraktiva och snygga ut, kan man lika gärna tillfälligt fästa någon annan typ av laddare på väskan (många modeller är till och med utrustade med speciella karbinhakar) och inte oroa sig för enhetens säkerhet under regn eller rengöring.

Fällbara laddare – det kan vara antingen flera flexibla paneler kompakt vikta i en «stack», eller en variant med två monoblock i ett hårt hölje format som en öppningsbar bok.

Huvudsyftet med en sådan enhet är att minimera «intaget» av användbar yta i bagagevolymen och öka verkningsgraden genom fler solceller. En trevlig bonus är att de flesta modeller levereras med fästen för ryggsäck eller bilglas.

Storleken på den fällbara laddaren kan väljas utifrån dina behov: för att ladda en mobil räcker en enhet i storlek med själva telefonen, medan panelen för bärbara datorer och surfplattor även i ihopfällt tillstånd inte är mindre än ett A5-ark.

Men oavsett design fungerar alla solcellsladdare enligt samma princip, så låt oss titta på viktiga tekniska nyanser som hjälper dig vid köp av en enhet.

Hur du väljer rätt alternativ?

Först bör du bestämma antalet och typerna av enheter du planerar att ladda från solcellsladdaren. Enhetens effekt och typ av utgångsport beror på dessa parametrar.

Om enheten har flera USB-portar kan du samtidigt ansluta och ladda olika enheter, så länge batterikapaciteten tillåter.

Du kan kontrollera specifikationerna för olika enheter genom att titta i bruksanvisningen, och på vissa apparater finns driftspänningen angiven på laddaren som ingår, så det är lätt att orientera sig. I värsta fall kan du alltid köpa en lämplig adapter.

Grundläggande parametrar och trevliga tillägg

Laddströmmen avgör hur lång tid enheten behöver för att ladda olika apparater. Detta värde mäts i ampere och anges på enhetens portar.

Värden:

• 1 ampere – avsedd för mobiltelefoner, e-cigaretter, klockor, spelare.
• 2 ampere – passar för surfplattor, smartphones, digitalkameror och videokameror.
• 2,5-3 ampere – klarar av att ladda netbooks och bärbara datorer.

Det är också viktigt att känna till utgångsspänningen, eftersom de enheter som ska laddas kan ha högre effekt än solcellsladdaren klarar. Exempelvis kräver de flesta telefoner och enkla surfplattor en utgång på 5 volt, digitalkameror och spelenheter 9 volt, och bärbara datorer samt bilkylskåp 12–24 volt.

Men den viktigaste egenskapen hos en solcellsladdare är solpanelens effekt. Denna parameter påverkar direkt laddningstiden för batteriet. Och här handlar allt om egenskaperna hos de ljusinsamlande panelerna.

Till exempel har element med 5 W (standard budgetalternativ) en ström på 900 mA, och vid 10 W – 1500 mA. Det innebär att för att ladda en telefon med en 5 W solcellsladdare behövs 2–3 timmar, medan en 10 W panel klarar det på en och en halv timme.

För kraftfulla enheter som spelplattor och bärbara datorer är det bättre att köpa vikbara modeller med flera paneler som snabbt genererar laddning.

Dessutom används enheter med paneler som har en effekt på högst 2 W endast för att ladda den inbyggda batteriackumulatorn. För att direkt ladda apparater med solljus behövs paneler med en effekt på 3 W eller mer.

Andra viktiga parametrar:

1. Batteri – om enheten inte har ett inbyggt batteri kan den bara fungera när den befinner sig på en belyst plats. Apparater med batteri kan däremot avge laddning när som helst på dygnet och även laddas från andra källor – USB-port på en bärbar dator eller ett eluttag med 220 V.
2. Typ av fotoceller – man anser att monokristaller absorberar solljus mest effektivt (deras verkningsgrad ligger på 13–18%). Polykristaller har lägre värde – cirka 10–12%. Du kan skilja dem åt även med blotta ögat – polykristallina paneler har en mörkblå nyans, medan deras konkurrenter är svarta.
3. Gränssnitt – universella solcellsaddare är utrustade med informativa USB-portar där man kan välja rätt alternativ beroende på vilken typ av enhet som behöver laddas. Vissa enheter har även en indikator för solstrålningens intensitet som hjälper till att bestämma den optimala placeringen för snabb laddning.
4. Skydd – alla enheter är som standard utrustade med ett säkerhetssystem som möjliggör användning utomhus. Men för älskare av extrema äventyr bör man söka efter en enhet med förstärkt skydd mot regn, damm, smuts, stötar och andra force majeure.

Extra funktioner presenteras oftast som en 'ficklampa' eller 'lampa'. Detta kan vara relevant inte bara för friluftsentusiaster utan även för bilister – vid däckbyte eller reparationer på en mörk väg blir starkt ljus en ovärderlig hjälpare.

Bland andra bonusar kan tillverkarna erbjuda en USB-hubb eller en Wi-Fi-punkt. Men självklart ökar alla tillägg den slutliga kostnaden för produkten avsevärt. Och huruvida de behövs – det är upp till dig att avgöra.

När det gäller köpintensitet är följande modeller ledande hos oss:

Allmänna rekommendationer för användning av laddaren

Enheter med inbyggt batteri måste laddas fullt före första användning, och inte i solen utan från elnätet. Anslut sedan någon enhet till laddaren så att den tar emot energi och laddar ur batteriet.

Därefter kan panelen placeras i solljuset för att kompensera förlorad laddning. För modeller som fungerar direkt från solen gäller inte denna regel – de kan genast placeras på soliga platser och anslutas till enheter.

De flesta solcellsaddare är avsedda för användning i temperaturer från -20 till +45 grader, men det finns även specialmodeller som fungerar i extrema klimatförhållanden, men de tillverkas på beställning.

För att maximera verkningsgraden hos solcellsaddare rekommenderar vi följande:

1. Placera enheten så att ljusstrålarna träffar panelen i rät vinkel. Även om solen inte står i zenit kan du ge laddningen rätt läge genom att vinkla den 40 grader med hjälp av ett stöd. På så sätt kan du samla in 20–30 % mer laddning än om du lägger panelen horisontellt på en solig plats.
2. Använd enheten tillsammans med en energilagring, inte bara under raster utan även under bilresa eller vandring. En sådan kombination kan samla in energi för 2–3 mobilladdningar även i molnigt väder utan direkt solljus.
3. Tänk på att de flesta hopfällbara enheter har panelerna seriekopplade, så det är viktigt att alla element är jämnt belysta. Om exempelvis skuggan täcker bara hälften av den första av fyra paneler, sjunker batteriets effekt med hälften.
4. För att batterier med stor kapacitet ska nå de angivna parametrarna rekommenderas det att 'aktivera' dem – ladda ur helt och sedan ladda till 100 %. Upprepa detta 3–4 gånger.
5. Förvara laddaren i rumstemperatur vid längre uppehåll (en månad eller mer). Om enheten har ett inbyggt batteri ska det laddas till 50–70 % i förväg.

Och ett sista råd – även om laddaren fungerar sämre eller helt har gått sönder, ta inte isär den själv för att undvika att skada systemets komponenter och själva höljet. En isärtagen enhet förlorar automatiskt garantin, så det är bäst att kontakta en auktoriserad serviceverkstad eller leverantören.

Hur du gör en solcellsladdare själv?

Även om moderna laddare inte längre är premiumprodukter och är fullt överkomliga för en vanlig konsument, om du vill spara pengar finns det alltid möjlighet att tillverka en sådan enhet själv.

Exempel på en hemmagjord enhet i ett styvt hölje av en metallburk, utrustad med USB-uttag och energiomvandlare för laddning av lågeffektsenheter

 För att göra en enkel solcellsdriven laddare behöver du köpa några grundläggande komponenter:

• poly- eller monokristallin panel;
• hållare för batterier;
• Schottky-blockeringsdiod;
• uttag för kontakt;
• laddningsregulator (om laddaren producerar 0,5–5 V kan du dock använda en billigare 5 V boost-omvandlare istället för regulator).

När det gäller själva panelen måste du göra en enkel beräkning av antalet element baserat på effekten hos den enhet som ska laddas.

Om exempelvis laddningsströmmen för batteriet är cirka 10 % av dess kapacitet, behövs en ström på 2 A för en laddning på 20 000 mAh, och det tar cirka 14 timmar att ladda enheten. Om du fördubblar strömmen till 4 A minskas laddningstiden till 7 timmar.

Att byta ut regulatorn mot en omvandlare gör det möjligt att bygga en laddare även med ett svagt batteri från en solcellsgräslampa – vi får ändå ut de önskade 5 V (det kommer dock att ta lång tid att ladda)

Beroende på strömparametrarna för framtida laddning (2 eller 4A) väljs även kristallelementen. Vanligtvis producerar en komponent cirka 0,5V, så för att få minst 5V behövs 10-12 element.

Sedan måste de lödas ihop i serie. Om en panel från en ficklampa används, kan även en standard 70*70 cm ge mellan 2,5 och 4,5V, så det är bättre att kontrollera med en voltmeter.

Sista steget – att placera den hemmagjorda laddaren i en lämplig ram (även en godisburk duger) och utrusta den med en USB-kontakt. Sedan måste en blockeringsdiod lödas till kontakten, liksom ledningar från solpanelen till omvandlaren och hållaren enligt schemat nedan.

En Schottky-diod behövs för att batterierna inte ska laddas ur genom solpanelen när enheten är påslagen. Den kan köpas, liksom andra komponenter, på radiomarknader eller på internet.

Det återstår att testa enhetens funktion i solen med en valfri urladdad enhet. Om allt är i sin ordning kan du använda lämpliga adaptrar och ladda olika apparater.

Fotoinstruktioner för gör-det-självare

Att bygga en kompakt laddare med USB-port för att driva en telefon är lätt att göra med egna händer. Alla komponenter finns att köpa fritt, i värsta fall kan de beställas. Den hemmagjorda laddaren kostar tiotals gånger mindre än en fabrikstillverkad produkt, särskilt om den är brett marknadsförd.

När du köper komponenter för att bygga enheten måste du ta hänsyn till att solpanelen måste köpas med en spänning på 5 V eller mer. Om batterispänningen har vi redan pratat, den är 3,7 V. Men vi nämnde inte en viktig detalj – i batteriets märkning eller tekniska dokument måste det stå “PCB protection”. Det betyder att det är skyddat mot djupurladdning och överladdning.

Det kommer också att behövas två 2,5 mm-kontakter: en med lås på panelen, den andra med kabel. Det behövs också en boost-krets för USB för att leverera likström.

Har du skaffat allt som behövs? Då börjar vi monteringen:

Dessutom måste du löda fast dioden. Den ansluts med ena sidan via en kabel till batteriet, med den andra – till kontaktens mittben. Lödningarna bör göras så nära dioden som möjligt, och alla noder ska skyddas med krympslang eller åtminstone limdroppar.

Om reglerna för att välja solpaneler för att utrusta ett privat hus eller sommarstuga informerar följande artikel, tillägnad denna intressanta fråga.

Slutsatser och användbar video om ämnet

För att få en visuell föreställning om soladdare och deras arbetsprinciper, föreslår vi att titta på vår samling av videomaterial.

Praktiska råd och tips om hur man väljer en laddare för olika enheter. Att titta innanti och studera kretsen för monobloken kan man göra tillsammans med upphovsmannen till denna videoklip.

Hur man bygger en laddare som drivs av solstrålar själv.

Tack vare teknisk framsteg och de ljusa hjärnorna hos uppfinnare som gjorde solens energi tillgänglig för vanliga användare. Tack vare sådana laddare kan man vara utan oro för att man på semestern i rätt ögonblick blir utan kontakt med civilisationen.

Nå, om du har svårigheter med att välja enhet, kan du alltid vända dig till proffsionella som kan elektrik.

Berätta om hur du använde soladdare under campning, på picknick eller på resa. Skriv gärna kommentarer i bloken nedan. Ställ frågor, dela dina intryck och nytiga insikter om ämnet, publisera foton.