Comments 41
UFO just landed and posted this here
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.
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.
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.
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.
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…
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…
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.
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.
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.
может быть, не жертвовать простотой схемы 11 и ввести ручную «трехступенчатую регулировку» переключением числа нагрузочных светодиодов? «лето — осень/весна — зима»
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.
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.
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.
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.
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»
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…
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…
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.
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.
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.
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.
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):
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:
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):
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:
Я бы предложил закинуть данный пост также в «Энергия и элементы питания».
А пост очень показательный, спасибо
А пост очень показательный, спасибо
Вот бы такие сразу купить :(
Автор, как насчет заказов на 5-7 штук? В комментариях увидел цены только на электронику, а какова себестоимость фонарика в сборе (электроника+светодиоды+корпус+...)?
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.
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.
На самой первой схеме часом не перепутана полярность включения светодиода?
Я бы то же купил.
Раньше паял-лудил, теперь банально нет времени на это, автор, подумай о продаже наложенным платежом.
Раньше паял-лудил, теперь банально нет времени на это, автор, подумай о продаже наложенным платежом.
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:)
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:)
ну если вы откуда-то питаете эти лампы (несколько 10-ватток — явно не солнечная батарея) — там и поставьте бесперебойник, и ваша проблема решена.
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…
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
да, под «бесперебойником» я мел ввиду что-то типа БИРП-12/4 или типа того
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…
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…
Диоды можно и помощней поставить, есть там забавный финт с кпд на малых нагрузках.
64133 байт:
«32.0 мА» — 7 байт
Но статья интересная )
«32.0 мА» — 7 байт
Но статья интересная )
Штук 5 взял бы, если рублей по 300-500 было бы ))
Очень интересный опыт
Sign up to leave a comment.
Солнечные фонарики — нам надо ярче