Ładujemy komórkę prosto ze słońca - panele słoneczne

[Manekinen]

Zakładam nowy temat bo tak na próbę zamówiłem sobie od Chińczyka panel słoneczny, który dał by radę ładować telefon bezpośrednio ze słońca, bez żadnych dodatkowych akumulatorów, przetwornic, strat.

http://www.banggood.com/3_5W-6V-Epoxy-S ... 44281.html

Okazało się że panel jałowo daje do 7V, a w pełnym zwarciu do 490mA - słońce dzisiaj pięknie smali więc raczej to max co może dać. Panel jest ciut za słaby do ładowania komórki, no i trzeba jakoś to napięcie zbić. Na próbę dałem 78L05 ale spadek jest za duży. Myślałem nad jakimiś przetworniczkami step-down, np:

http://www.ebay.com/itm/10PCS-3A-DC-DC- ... 5d43efdac7

Ale to ma 1,5V spadku. Są też stabilizatory z naprawdę niskim dropout, rzędu 200-300mV, ale kosztują trochę więcej, no ale i tak będą wprowadzały straty, do tego wykonane są w technologii CMOS i chyba nie są zbyt trwałe, kilka już ubiłem.

Inny pomysł to podpięcie się bezpośrednio gniazdem USB do wyjść panela, a te spiąć zaporowo zenerkami na 5,1V, więc napięcie jałowo nie powinno przekroczyć tego progu, a po podłączeniu telefonu spadnie sobie do odpowiedniej wartości i zenerki przestaną się grzać - niestety w praktyce nawet 4 zenerki zbijają napięcie tylko do 5.5V, i choć powerbank się z tego ładuje, to telefon jest już bardzo wybredny.

Przypomniało mi się o układziku który sobie zrobiłem na potrzeby balansowania ogniw:

http://mdiy.pl/bardzo-prosty-balancer-do-ogniw-li-ion/

Ustawiłem to na 5V na pełnym słońcu, no i napięcie jest ładnie ograniczane. Powerbank ładuje się przy 4,75V 440mA co daje ciutkę ponad 2W (w opisie jest że panel daje 3,5W). Telefon wybredny, przy 4,90V pobiera 280mA (1,4W) i twierdzi że się ładuje, może i ładuje ale trochę mu to zajmie (linie data zwarte). Kamera Xiaomi ładuje podobnie jak telefon, czyli kiepsko. Powyższe są troche zaniżone bo energię ciągnął dodatkowo charger doctor, stąd pewnie były większe spadki jak bez niego.

Gdyby chcieć z tego ładować bezpośrednio jakiś li-ion to nie ma problemu bo TP4056 pracuje do 8V i myślę że pięknie by się zaprzyjaźnił z takim panelem, bo tutaj nie dość że współpraca bezpośrednia to i wymaga 4,3V a nie 5V więc można sobie pozwolić na większe spadki.

Wniosek - trzeba kupować panele opisane jako 5W, powinny być wystarczające, lub 10W aby zapewnić już jakiś normalny prąd ładowania.

A czemu chciałem zrobić to sam a nie kupować gotowca? Bo taki panel kosztował mnie 25zł, a w zasadzie to nic bo za punkty kupiony, wiem że na ebay na pewno są lepsze oferty. A gotowe rozwiązanie do ładowania komórki to 100-200zł w Chinach.

[GanzConrad]

parę słów wrzucałem tutaj
U mnie pracuje na przetwornicy LM2596. Na jej wejściu dołączyłem elektrolit 2200uF. Nie robiłem nic z liniami data, więc telefon zgłasza "wolne ładowanie" i tester usb pokazuje około 1,5W (przy lekkim zachmurzeniu, więc pewnie da więcej).
Jak używałem bez przetwornicy to telefon pobierał więcej, ale samo załączenie ładowania już było totolotkiem. Nawet doszedłem do sposobu z zasłanianiem połowy panela ręką - załączał ładowanie i dopiero wtedy dawałem go na pełne słońce.
Tak jak piszesz, dużo lepiej działa z TP4056. Ładuje od razu, jeśli mnie pamięć nie myli, daje prąd około 350mA. Dokładnych pomiarów nie robiłem, ale dużo szybciej ładuje ogniwo 18650 niż telefon.

[Manekinen]

LM2596 no dla 500mA pokazują 1V spadku, ale jak ma się 6.5v-7v no to ten 1V to bardzo dużo. Telefon już jest nafaszerowany elektroniką i on sobie pomierzy co to za źródełko i wymyśli sobie jakiś prąd ładowania. Tak jak piszesz, jak jeszcze nie miałem ogranicznika napięcia, to był problem ze startem ładowania. Przy 5,5V telefon pokazywał że ładuje, ale pobierany prąd to 0mA. Też przysłaniałem lekko panel żeby napięcie wynosiło coś w okolicach 5V i wtedy podłączałem telefon i od razu odsłaniałem, ale to można obejść dodając ogranicznik napięcia jak w pierwszym poście.

Dodanie jakiegoś supercapa to nie głupi pomysł, na pewno będzie trochę prądu na start no i telefon nie będzie głupiał jak przejdą dwie chmurki. Bo teraz bez stabilizatora to napięcie przysiada jak chce i telefon nie wie jakim prądem ma ładować. Kondensator myślę by tu pomógł. Bardziej "głupie" urządzenia jak powerbank problemu nie widzą i prąd leci taki, aby napięcie nie siadło poniżej 4.3 czy 4.4V dla układu ładującego liion.

Gdybym trafił na Twój post wcześniej to nie brał bym tego 3.5W bo moje pomiary całkiem dobrze pokrywają się z Twoimi - dane mocno zawyżone, faktyczna moc do wykorzystania to 1,5-2W.

A ma ktoś może namiar na jakiś nieco bardziej wydajny panel od Chińczyka, w rozsądnej cenie?

[Doctore]

Manekinen, mój telefon pobiera max 2A, więc gdy go podłącze do powerbanka 1A max to ten telefon bierze 500mA bo napięcie przysiada do ok. 4,8V.
No i telefon co kilkanaście sekund wyłącza obciążenie na 1s i tak przez ok. 5 miniut ale potem przestaje rozłączać i pobór zwiększa się do 700mA.
Może twój telefon też tak robi?
Myślę że najlepiej ładować ogniwa tymi panelami a potem w razie potrzeby ładować z ogniwa.
Może i nawet 40% energii się marnuje przez przetwornice ale za to ogniwo jest cały czas ładowane i możemy ciągnąć nawet te 2A z ogniwa.

[GanzConrad]

Ja traktuję ten panel jako alternatywa wycieczkowa, nosząc na plecaku, więc wymiary i masa są na tyle małe, że nie planuję nosić większego klamota. Tak jak pisałem, przy zachmurzonym niebie panel daje odwrotny skutek, ale w słoneczne dni podtrzymuje telefon w okolicach 100% bez względu na intensywność używania gps itp. (oczywiście nie idąc z oczami wlepionymi w komórkę ). W tym roku planuję bieszczady, więc może dokładniej go przetestuję.

[Manekinen]

Nie jest tak źle, w 2,5 godziny nabiło mi z 10% do 60%, ale dalej idzie już strasznie mozolnie. Napięcie baterii rośnie i układ także wymaga wyższego napięcia do poprawnego ładowania. Myślę że jak by dodać drugi taki sam panel i umieścić je w jakimś rozkładanym pokrowcu to by spokojnie dały radę ładować komórkę tymi 500mA. Wtedy koszt to 50zł + praca własna, całkiem rozsądnie.

A co myślicie o polepszaniu chłodzenia - np, o podklejeniu jakichś niewielkich radiatorków po drugiej stronie panela? Pytanie tylko czy ochłodzenie go o te 2-3 może 5 stopni da na zauważalny wzrost prądu? Nigdzie nie widziałem takiego patentu więc chyba niewiele to warte...

[GanzConrad]

2-3 może 5 stopni da na zauważalny wzrost prądu?

Raczej nie. Podczas testów, prąd wzrastał do 460mA przez krótką chwilę gdy panel miał temperaturę niższą od 0st (wyjęty z zamrażarki). Temperatura na zewnątrz była w okolicach 30st, panel nagrzewał się spokojnie do 50, ponieważ parzył i cały termoglut mocujący tylną osłonę się roztopił.
Poza tym, doczepiając radiatorki, zwiększasz masę czyniąc już z niego sprzęt stacjonarny, a w tym wypadku użyteczność ogranicza się do działki itp. gdzie dużo lepiej będzie się sprawował panel 20W za jakieś 100pln.

[rymek]

Jest to raczej bajer niż rzeczywista alternatywa dla energii elektrycznej z sieci.

[GanzConrad]

Jestem po kilku dniach testowania panela i muszę stwierdzić, że nie jest to najlepszy sprzęt i nie jest to tylko wina samego panela.
Najlepsze efekty przy ładowaniu telefonu bezpośrednio (oczywiście poprzez przetwornicę stabilizującą napięcie) osiąga leżąc w jednym miejscu, ponieważ wtedy da się zauważyć realne ładowanie.
Nosząc go na plecaku, spełnia swoją rolę, gdy idziemy przez dłuższy czas mając słońce za plecami.
Jeśli chcemy go używać w ruchu, to IMO tylko do ładowania ogniw Li-ion ładowarką liniową (z pominięciem przetwornicy). Nie testowałem tego rozwiązania, ale wydaje się najlogiczniejsze, ponieważ wszystkie straty wynikające z panela w ruchu są spowodowane niedostosowaniem softu telefonu (przynajmniej mojego) do oszczędzania energii i ładowania ze źródeł niskoprądowych.
Podczas załączania ładowania, telefon włącza ekran i wibrację informując o wolnym ładowaniu i nie da się tego cholerstwa wyłączyć...
Dochodzi do sytuacji, w której stojąc w półcieniu pojawia się napięcie na panelu, telefon załącza ładowanie, wzrasta prąd (spada napięcie) i ładowanie się wyłącza i tak co 2-3 sek, więc w ciągu 30s marnujemy cały efekt na wibrację.
Sprawą dyskusyjną jest używanie go na wycieczki 1-dniowe, gdy zabezpieczyć możemy się najprostszym powerbankiem na 1 szt 18650, a ryzyko rozładowania telefonu jest minimalne.
Można polecić pod namiot, na dłuższe wypady bez prądu itp.

[Manekinen]

Panel słoneczny będzie niemal jedynym źródłem prądu tam, gdzie nie ma elektryczności - po to ten temat.

Na te przerwy w zasilaniu spowodowane ciągłym ruchem czy tam chmurkami przetestuję dodanie kondensatora 6 faradów, właśnie w piątek przyszły 2szt 2.7V 6F. Nie są to typowe magazyny energii bo dosyć szybko się rozładowują (po dobie z 2.7V do 1.5V, kolejna doba z 1.5V do 1.3V) ale myślę że powinny dostarczyć przez kilka sekund te 500mA dla telefonu, aby nie głupiał. No i zapewnią jakiś konkretny prąd chwilowy gdyby telefon chciał sprawdzać możliwości "ładowarki", a jak wiadomo na panelach napięcie siada jak chce. Kondensatory malutkie, do zabudowy w "pokrowiec diy" paneli który na razie mam tylko w planach. Czekam jeszcze na drugi taki sam panel aby zrobić z nich rozkładaną ładowarkę, mam nadzieję że dojdzie zanim skończą się te słoneczne dni. Małe gabaryty i waga są priorytetem.

Jeśli chodzi o dorobienie aku i przetwornicy 5V, to równie dobrze można z tego ładować PB który nie będzie tak wybredny, także można zabrać ze sobą jedno i drugie. Wtedy taki panel może bez trudu podładować PB, bo te gotowe z wbudowanymi panelami to o kant rozbić.

No i absolutnie żadnych przetwornic, ten LM2596 ma sprawność na poziomie 77-79% przy takich napięciach, a to malutko jak na step-down. Będzie tylko układ ograniczający napięcie, tzw zenerka dużej mocy.

Rozmyślam też nad trzema takimi panelami, trzema układami TP, i ładowaniem aku 3S na działce do oświetlenia czy czego tam. Przez cały tydzień powinno natłuc tyle energii że powinna wystarczyć na cały weekend.

[Hahar]

Manekinen zaglądałeś tu ?
Zestaw podłączony do telefonu daje 1280mA ale tak jak piszesz- każda chmurka = wachania ...
Czekam na Twoje testy z kondensatorem

[Manekinen]

O widzisz nie widziałem tego tematu, gdybym go znalazł to bym dopisywał tam zamiast robić nowy...

Może nawet jutro sprawdzę działanie tych supercapów na jednym panelu, tzn na ile to podtrzyma mi stan ładowania w telefonie. Musze tylko jeszcze znaleźć jakieś zenerki na 2.7V i dać im po jednej, gdyby kondensatory po którymś "cyklu" postanowiły się "rozbalansować", wtedy jeden mógłby przekroczyć swoje dopuszczalne napięcie i... nie wiem, chyba nie wybuchnie, ale lepiej nie sprawdzać...

Ciekawe też jaki wpływ ma na nie podwyższona temperatura, która przecież z pewnością będzie na nie oddziaływała... na obudowie nie ma temp pracy, nie wiem też czy "leżenie i bycie naładowanym" to dla nich praca? Zwykłe kondensatory ciągle pracują, wygładzanie napięcia itp i ciągle są pod obciążeniem, ale te chyba nie powinny mieć zbyt ciężko

[Hahar]

Do puki panel nie naładuje kondensatorów - nie rozpocznie się ładowanie, pytanie ile to potrwa po "chmurce" i czy fon przestanie ładować czy bufor da radę.
Testy pokażą
Podczas ładowania mojego fona jak jest pusty napięcie spada do 4,7-4,8V a prąd tak jak pisałem wyżej- nie wiem czy kondensator by tu pomógł...

[GanzConrad]

Supercap to trochę kosztowny dodatek do tak prostej konstrukcji. Sam chciałem go zastosować bo mam pod ręką parę szt na 6V, ale jego funkcja będzie polegała głównie na zmniejszeniu strat spowodowanych przez głupiejącego smartfona. Poza tym nie wyeliminuje skutków ruchu panela i chmur, a jedynie je ograniczy. Łatwiej i taniej jest ładować bezpośrednio ogniwa z pominięciem wszystkich energochłonnych układów (czyli zostawić sam TP).
Co do wpływu ich pracy na zużywanie: przecież zostały stworzone do tego aby pobierać i oddawać duże prądy.

[Manekinen]

Dostałem drugi panel i mogłem sprawdzić jak to wszystko działa. Zamontowałem dwa kondensatory 2.7V 6F. Dla każdego dołożyłem TL431 z nogą vref zwartą do katody, czyli dostajemy napięcie przewodzenia 2.5V, wtedy dwa takie zestawy ograniczają prąd do 5V i kondensatory są bezpieczne. Oczywiście wiem że ich wydajność prądowa się do tego nie nadaje, chciałem aby tylko pilnowały kondensatorów. Na wyjściu i tak musiałem dać układ z tranzystorem ograniczający napięcie bo jałowo TL431 szybko się poddawały i napięcie leciało w górę.

Powerbank xiaomi ładuje się przy 5.07V i 0.58A = 2.94W
Powerbank aili ładuje się przy 4.90V i 0.73A = 3.57W
Układ TP4056 ustawiony na 1A ładuje przy 4.80V i 0.89A = 4.27W
Smartfon ładuje się przy 4.99V i 0.56A = 2.79W
Kamerka xiaomi ładowanie i praca 4.87V i 0.75A = 3.65W
Kamerka xiaomi samo ładowanie 4.95V 0.70A = 3.46W

Wszystkie króliki doświadczalne ładują się przy podobnych mocach ze zwykłego USB.

Teraz zasadnicze pytanie, czy kondensatory coś pomogły jeśli chodzi o smarfona? Nie. Po zasymulowaniu bardzo małej chmurki telefon stara się nadal ładować i ciągnie te 0.5A nawet przy 4.6V, ale po powrocie słońca głupieje i pobiera 0.18A przy 5.1V i od tej pory ani mu się śni ładować normalnie. Kondensatory tego nie rozwiązują. Inne urządzenia takiego problemu nie mają.

Po dołożeniu drugiego panela prąd jest na tyle duży że mój układ ograniczający napięcie bardzo się grzeje gdy całość pracuje bez obciążenia, ale po podłączeniu obciążenia problem znika i 100% energii jest przekazywanej do odbiornika. Więc albo trzeba uważać i nie wystawiać niepodłączonych paneli na zewnątrz, albo zamontować jakiś porządniejszy step-down tracąc przy tym te 10% energii.

Po za tym dwa takie panele, do tego jakiś pokrowiec, i spokojnie wystarczy do ładowania rzeczy w terenie

Noooo i zachmurowało się