4.  Преобразование энергии солнца в электричество.


    х.х.х Садовый фонарик Siemens Pathmarker 16953.


Замечательный "садовый фонарик", точнее - "указатель пути" (световой маркер). Сделан компанией Siemens, 9 лет назад и продолжает работать по сей день.

 

Line of Siemens Pathmarker

  Световой указатель пути "Siemens Pathmarker" назвать садовым фонариком можно с большой натяжкой. Так как на освещение он не рассчитан. За то обозначить дорожку или направление - это его задача. В темноте - самое оно.

  Один из таких "маркеров" на фотографии ниже.

Siemens Pathmarker Model 16953

  Для меня эти устройства представляют интерес по нескольким причинам.

- Они слишком долго работают. Общеизвестно, что аккумуляторы, в данном случае никель-кадмиевые "не живут" более 5 лет. В данном случае, они проработали 9 лет и это еще не предел.

- Схема. Эти маркеры работают на улице. На дождь, снег и  холод - никак не реагируют. За это время должно что то поржаветь, корродировать или просто отвалиться. Интересно посмотреть что.

- Интересно какой тип солнечной батареи устанавливали в такие устройства 10 лет назад.

  Последнее. Их надо почистить. За долгое время, под стеклом, скопилось много пыли, песка, мусора.

  Итак. Вскрытие показало наличие тонкопленочной солнечной батареи.

Siemens Pathmarker solar battery

  Цвет - темно коричневый (левое фото). Отпечатана на стекле 75х55мм. Рабочая поверхность 70х50мм.

Thin-film Solar Cell Siemens

  Производительность. При ярком свете, эквивалент 1000Ватт/м.кв. - без нагрузки - 5,4V. ток короткого замыкания - 0,08A.

  Открыть такое устройство и не "снять" схему - это "не по нашему". Простота граничащая с изяществом на фотографии ниже.

schematic diagram Siemens Pathmarker Model 16953

  Никаких "архитектурных излишеств", преобразователей, "вампирчиков" высаживающих аккумулятор в "ноль" и так далее. Просто и лаконично. В темноте, транзистор открывается через резистор 18кОм и включает светодиод (RED).  Солнечная батарея заряжает аккумулятор через диод 1N4001. На диоде возникает падение напряжения таким образом, что на базе транзистора появляется отрицательное напряжение относительно эмиттера. Оно закрывает транзистор и светодиод выключается. Ток светодиода ограничен резистором 51 Ом, на уровне 13 мА.

  Печатная плата залита силиконом с обеих сторон. Небольшая коррозия, только, на ножках элементов и выводах аккумулятора.

  Мой варварский способ чистки заключается в том, что вся электроника вынимается из корпуса (ничего не распаивая и не отключая) и кладется в пластиковое ведро с водой. Туда же помещаются пластиковые детали. Дальше - зубная щетка, немного мыла или шампуня... Интересно, что вода не является помехой в работе этого устройства. Под водой оно прекрасно работает, проверено.

  Закончив с мойкой, высушив и собрав все вместе я решил посмотреть как это работает. Точнее меня интересовало как солнечная батарея будет вести себя при плохом солнечном освещении, которого "часто и густо". На фото результаты измерений и погода, при которой они были сделаны.

  Результат измерений.  При сильной облачности ток заряда аккумулятора 14,2 мА (меняется в диапазоне 8-18мА). Напряжение на аккумуляторе - 2,599В.  P.S.* При ярком солнце ток заряда - не менее 40 мА (60 мА по результатам измерений).

    Итог.

- С. Батарея. Пленочная солнечная батарея подтвердила свою малую чувствительность к облачности. При плохой погоде, когда кремниевый кремниевая батарея теряет 90% зарядного тока, пленочная потеряла только 60%.

- Аккумуляторы. Схема устроена так, что аккумуляторы не могут разрядиться ниже 1,8В или 0,9В на аккумулятор. Светодиод, являющийся нагрузкой аккумуляторов, при напряжении ниже 1,8В ток не потребляет. Таким образом аккумуляторы защищены от пере-разряда. А с пере-зарядом они справляются самостоятельно, превращая лишний ток в тепло.

- Схемотехника - простая, красивая и ничего лишнего (Siemens, все таки).

- Исполнение - заливка печатной платы силиконом (не клеем) позволяет работать, даже, под водой.

- Работоспособность. Siemens говорит о рабочем времени - 12 часов в сутки. Это не проверялось. Но на сегодняшний день, по прошествии 9 лет, 12 таких фонариков работают и 11 из них регулярно выключаются только с рассветом (только один "болеет" и нет времени / желания разбираться почему). 

    Для любителей посчитать.

  Солнечная батарея, в солнечный день, выдает, не меньше 40 мА. Слабая облачность, утро / вечер – не имеет значения. За 8 солнечных часов она выдает 320 мА/час. Никель-кадмиевые аккумуляторы, при КПД 50%, “усваивают” только половину, или 160 мА/ч. Средний ток потребления светодиода – 10 мА. Должно хватать на 16 часов. А дальше? Дальше утро, и снова заряд.


P.S. Siemens Pathmarker Model 16953 был снят с производства много лет назад и купить его нельзя, даже на ebay.




11.04.2011  SKootS

_

 
 
Make a Free Website with Yola.