本刊前几期介绍了太阳能电池板及相关的小制作.doc

本刊前几期介绍了太阳能电池板及相关的小制作，引发了包括笔者在内的许多读者的兴趣。闲来无事，突发奇想，决定利用手头上的两块太阳能电池板DIY一个微型太阳能供电系统，模拟现代化太阳能电源，同时也可以用它给一些小装置供电玩玩。太阳能电源的基本原理是：平时将收集到的光能转化为电能储存起来，在开启负载时就释放储存起来的电能。典型的太阳能电源的例子就是太阳能路灯：在白天有阳光照射时便为蓄电池充电，夜晚就通过蓄电池向灯泡（现多为低功耗高亮LED）供电用以照明。许多城市主干道路灯已开始使用这种太阳能电源。一个实际的太阳能电源是比较复杂的，但不管有多么复杂，其原理是万变不离其宗的。当然，我们制作一个微型的太阳能电源没有必要做得那么复杂。 太阳能供电板的原理及设计在了解了实际的太阳能电源后，笔者就开始设计太阳能供电板了，我的整体思路是：通过太阳能电池板给1.2V可充电电池充电储能，然后利用升压电路将1.2V升压至3V以上供负载使用。有人可能会说了：为什么不直接用几节充电电池串联来储能和输出呢，这样不就可以省略升压电路了？为什么中间要转这么一道弯呢？因为我们是要用太阳能电池板来给电池充电的，毕竟太阳能电池板产生较高电压的机会不多，电池自身电压过高后会导致充电无法进行。对于我手头的这一种太阳能电池板，在室内靠窗光线比较好的地方输出电压便可达到1.2伏以上（连接在电路中时，非空载状态下），这样就开始给额定电压为1.2V的电池充电了，但如果要使它输出3V以上的电压就恐怕要拿到太阳底下去了。用一节电池储能的好处就是可以大大降低充电对光强的要求，延长给电池充电的时间。太阳能供电板的电路如图1所示。由D1、BT构成系统的太阳能充电电路。平时，只要达到一定光强，太阳能电池板便通过二极管D1为充电电池BT充电，直至饱和。除了太阳能充电方式外，我还设计了备用的外部直流电源充电接口以防不时之需。外部充电电路由R1、DS1、D2、BT构成，R1选用功率为1W的电阻，当R1为10欧姆的时候，最佳外部充电电压为3-4伏，DS1为外部充电指示灯，它是利用电阻R1上的压降来点亮的。后面的升压电路是运用间歇振荡器的快速关断（截止）的特性而实现升压的。S1为供电开关，当S1闭合后升压电路开始工作，太阳能供电板便可驱动负载，J1为输出接口，DS2是输出指示灯。元器件选择市售的太阳能电池板的价格普遍较高，但我们没有必要去买很大的太阳能电池板，适中即可。经实测，笔者在本制作中使用的太阳能电池板单个的开路电压可达到4.2V，短路电流可达38mA。整个系统是在万用电路板（俗称“洞洞板”）上搭建的，所以需要准备一块万用电路板。图2是准备好的两块太阳能电池板和洞洞板。电池选用一颗额定电压为1.2V的普通5号镍氢充电电池即可。升压电路可以使用单电池高亮LED手电筒里面现成的升压电路板。笔者就是拆的一支废弃的单电池高亮LED手电筒里面的升压电路板。如需自己做，电感T1用0.4mm的漆包线在8mm的小磁环上分别绕15圈和9圈，小磁环可以从废弃节能灯中拆出，二极管IN5819若找不到可用IN4148代用，C1选用100uF的钽电容，如果没有也可用等值电解电容代替，只是效率稍低一些。制作过程首先剪一小段金属丝焊接在太阳能电池板的两个电极上作为引脚（图3），以便于连接和固定在电路板上。两块太阳能电池板是正极对正极，负极对负极（上面有标识）并联起来使用的，这样可以有效地增强太阳能电池板提供电流的能力。安装好太阳能电池板后如图4所示。安装储能用的充电电池，也可以采取图3所示的方式将电池正负端连接至电路板，也就是在电池两极焊上引脚固定至电路板，为了稳定，可以用带尖的金属工具在电路板上钻孔后再用尼龙捆扎带加固（图5）。接下来把在废旧单电池高亮LED手电筒里拆下来的小块升压电路板连接在电路板上。拆下来的升压电路板中连接电池的2根线正极接图1中的a点，负极接b点；连接LED灯的两根线正极接c点，负极接d点即可。笔者制作时，升压电路板是通过杜邦排针与下面的主电路板板连接的（图6），这个你可以采取自己的方法，只要便于制作就行。如果是自己做升压电路，直接在洞洞板上走线即可，元器件选择在上文已有详细说明，不再复述。电路不复杂，你可以在洞洞板上自由发挥。 图7是制成后的太阳能供电板，制成后就可以给一些小东西供电了，比如手电筒、收音机之类的。接几个白色高亮LED，就成为一个太阳能LED手电筒，图8是太阳能供电板点亮高亮LED的情景。 由于制作时没有考虑到体积问题也缺乏这方面的经验，电路板选择得有点大也没做外壳，很不便于携带，所以希望爱好者在制作时发挥想象力，将外形设计得精致小巧，使之在美观的同时更加便于携带，增加实用性。