Таким образом, звенья контрольной цепочки R5-R8, HL1-HL4, VD5-VD8 в диапазоне рабочих напряжений аккумулятора обладают резкой зависимостью силы тока (а, следовательно, и яркостью свечения светодиодов) от напряжения. Поэтому будьте очень внимательными при ее подключении - если на одно звено поступит напряжение не с одного, а с нескольких элементов батареи, то оно выгорит. Промежуточные точки платы соединятся тонкими проводами с монтажными лепестками, которые вставляются в винтовые соединения между элементами батареи. Также тщательно проверьте полярность диодов и светодиодов при монтаже на плату. Чертеж платы приведен ниже. Обозначения отверстий диаметром 1 мм, 1,5 мм и 3,2 мм вам уже знакомы.
Тщательно облудите контактные площадки, припаяйте диоды и резисторы. А вот светодиоды в SMD-исполнении припаивайте со стороны фольги. Прижмите светодиод ногтем, тщательно выровняв его положение, капните на торец жидким флюсом, например ЛТИ-120, и кратковременно прикоснитесь паяльником с тонким жалом. Кстати, резисторы и диоды указанных типов также выпускаются в SMD-исполнении, так что вы можете и их тоже припаять со стороны фольги, получив этот модуль в виде своеобразной гибридной микросхемы - конфигурация дорожек это позволяет. Помимо указанных на схеме, возможно применять старые советские диоды типов КД503, КД521, КД522.
Готовый модуль установите в корпусе перед прорезью в лицевой панели. Теперь вам будет достаточно одного взгляда на линию из 4-х светодиодов, чтобы убедиться, находится ли батарея в балансе. При средней степени заряда разница не будет сильно проявляться, но при значительном разряде батареи разница в яркости станет заметной. Кроме того, больший потребляемый ток от элементов с большим напряжением будет слегка способствовать приведению батареи в баланс. Автор специально не стал использовать обычные светодиоды в пластмассовом корпусе-линзе, так как они дают слишком направленный свет. Вряд ли направления всех четырех будут полностью совпадать после их припайки, так что это может произвести ложное впечатление о состоянии батареи.
Все это особенно важно, поскольку данные мощные аккумуляторы на 12,8 Ач с резьбовыми соединителями, даже взятые из одной партии, к сожалению, обладают большим разбросом степени заряда, чем 7 Ач цилиндрические, рекомендованные в вышеупомянутой журнальной статье. Так что будьте особенно внимательны первые 2-3 разряда батареи в ходе опытной эксплуатации. Если при разряде станут гаснуть не все светодиоды одновременно, а некоторые раньше - прекратите использование станции и выровняйте элементы батареи, например, подсаживая сохранившие больший заряд с помощью небольшой лампочки. Или заряжая от блока питания сильно севшие. Как это делать - рассказано здесь.
От общего глубокого разряда батарею защищает специальный контроллер типа SDC009. Он программируется переставными перемычками - джамперами, как написано в приложенной к нему инструкции. Как заметил автор, при обычном токе заряда напряжение на аккумуляторе поднимается на 0,2 В, а при умеренной нагрузке - на столько же падает. Чтобы избежать частых ложных включений-выключений контроллера, разность между порогами его срабатывания (гистерезис) должна быть несколько выше. То есть 0,6 - 0,8 В. Напряжение включения аккумулятора следует установить на уровне около 12,4 В.
Этот контроллер продается готовым, его достаточно только настроить, установить в корпусе и подключить. А вот плату с микросхемами-стабилизаторами вам придется не только изготовить, но и сконструировать самим, учитывая размеры тех радиаторов и конденсаторов, которые вы достали. Думаю, справитесь, схема там несложная. Для эффективного охлаждения радиаторы должны располагаться так, чтобы их ребра были вертикальными, а конвекционные потоки воздуха могли свободно подходить снизу и уходить вверх. То есть, их ребра должны выходить за край платы. Отверстие для крепления микросхемы винтом М3 (лучше резьбовое) сделайте на такой высоте, чтобы выводы микросхемы спускались ниже радиатора на 5-6 мм - этого хватит, чтобы вставить их в плату и надежно припаять. Для крепления радиатора можно сделать в его толстом основании глухие резьбовые отверстия либо использовать скобы для крепления (можно из детского металлического конструктора).
Учтите, что ввиду солидной рассеиваемой мощности, нам теперь уже требуется очень хороший теплоотвод и хорошая теплопередача от микросхемы к радиатору. Поэтому после сверления отверстий убедитесь с помощью мелкого плоского напильника, что контактирующая с микросхемой поверхность ровная и гладкая. Но даже и в этом случае заполненные воздухом микронеровности снизят эффективность теплопередачи. Их надо заполнить чем-то более теплопроводным. В радиомагазинах для этого продают в маленьких тюбиках специальную пасту КПТ-8 белого цвета. Однако наносить ее следует совсем немного. Дело в том, что она довольно вязкая и ее избыток сделает только хуже, не давая микросхеме плотно прижаться к радиатору. Так что начинающим можно порекомендовать обычный косметический вазелин, также дающий некоторую пользу. Только убедитесь, что в нем нет никаких песчинок или опилок, не дающих прижаться микросхеме.
Итак, собирайте микросхемы на радиаторах, конденсаторы и прочие детали, берите простой карандаш, лист бумаги в клетку, ластик и начинайте располагать детали и дорожки между ними. Только учтите, что радиаторы и винты их крепления электрически соединены со средними выводами микросхем - их выходами. Так что проследите, чтобы они не замыкались ни с какими другими цепями. Учтите также, что вы ставите детали сверху, а чертеж нам будет нужен со стороны фольги, так что не забудьте отзеркалить рисунок.
Высверлив и вытравив плату, паяйте на ней детали, но кроме диодов VD3 и VD4. Подайте на вход стабилизаторов напряжение 17-20 В от какого-нибудь блока питания или хотя бы от пары батареек "Крона" и подстроечными резисторами установите на выходах микросхем напряжение в 14,5 В. После чего собирайте схему окончательно.
Для эффективного и надежного использования солнечной электросистемы, для долговечности аккумулятора очень важны контрольные приборы. Готовые цифровые вольтметры продаются в виде такой вот миниатюрной детальки. Правда ток, потребляемый им великоват для того, чтобы оставлять его постоянно включенным, так что в схему введена специальная кнопка, нажимаемая на время измерения. Благодаря ему вы сможете оценить запас энергии в аккумуляторе. Большую часть энергии литий-железо-фосфатные аккумуляторы отдают при практически неизменном напряжении около 12,8 В.
Также необходим стрелочный амперметр РА2 на 3-5 А с нулем посредине шкалы. Так вы сможете видеть ток заряда или разряда аккумулятора. Автор сомневается, что вы найдете именно такой прибор. Так что берите какую-нибудь более чувствительную измерительную головку с нулем посреди шкалы - миллиамперметр или даже микроамперметр. Вообще-то, что с ней делать описано даже в обычном школьном курсе физики. Но автор все же выдаст на днях конкретные практические рекомендации, как это все осуществить.
Также полезен вольтметр на 20-30 В, лучше экономичный стрелочный, измеряющий напряжение на солнечной параллели. Его показания несут важную информацию о режиме работы системы. 14 вольт и меньше - ток от солнечных панелей меньше потребления, работа от аккумуляторов. 14-17 - идет зарядка аккумуляторов, но солнечные панели дают меньше, чем может забрать система, 17-18 В - солнечные панели с запасом обеспечивают текущее потребление. Выше 18 В - выработка энергии солнечными панелями намного больше потребления, система работает практически вхолостую.
Солнечные панели устанавливаются на южной или юго-западной, или юго-восточной стороне здания. Учтите, что и при отсутствии прямых солнечных лучей - в пасмурную погоду или в тени, они тоже работают, но выработка энергии снижается в 20-30 раз. Поскольку для данной системы характерны низкие напряжения, но довольно большие токи, то постарайтесь сделать проводку достаточно толстым проводом. А на дачном участке - установите надежную грозозащиту.
Набор выходных гнезд аккумуляторного блока выбирайте в соответствии со своими потребностями. Там могут быть и обычные клеммы, и гнезда автомобильного прикуривателя - эта система способна обеспечить работу практически любых гаджетов имеющих переходник для такого питания. От этих же выходов сделайте проводку освещения. Для него можно использовать светодиодные ленты либо имеющиеся на Али 12 В светодиодные лампочки с обычным резьбовым цоколем. Только учтите, что им требуется правильная полярность подключения - минус на резьбе патрона и плюс на центральном контакте. Кстати, 12-вольтовые светодиодные лампы, не имеющие напряженных высоковольтных узлов, намного проще и надежнее ламп на 220 В, и это даст вам экономию не меньше, чем на счетах за электричество.
Понятно, что сейчас важной частью обеспечения электроэнергией являются USB-зарядки. Вы можете взять обычный переходник и просто вставлять его в гнездо прикуривателя. Но автор советует вам купить переходник, выдерживающий до 24 вольт и встроить в корпус аккумуляторного блока, подключив его при помощи диодов VD3, VD4, как показано на схеме. Дело в том, что нынешние преобразователи плавно трансформируют питающее напряжение, поэтому, питаясь днем не от 12 В аккумулятора, а прямо от панелей с их 17 В, они будут потреблять меньший ток. Также не будет расходоваться ресурс аккумуляторов. Для надежной и экономичной работы USB-зарядка включается только на время использования тумблером SA1.
Как уже было сказано, вы можете сделать два аккумуляторных блока, удвоив свой запас энергии. Один пусть работает на осветительную сеть, другой - на USB-зарядку и все остальные потребители. Вольтметр РА1 можно ставить только в одном из них. Соответственно и суммарную мощность солнечных панелей можно будет удвоить, доведя до 100-120 Вт. Достоинством данной архитектуры является то, что большая часть зарядного тока от панелей пойдет в наиболее разряженный блок.
Также закажите на Али преобразователь-инвертор ватт на 40-50, превращающий 12 В постоянного тока в 220 В переменного. Так вы сможете питать маломощные сетевые устройства, для которых никакого другого питания, кроме 220 В не предусмотрено. Только не оставляйте инвертор включенным без нужды - его потребление на холостом ходу весьма значительно.
Конечно, данная система в принципе не способна питать утюги и стиральные машины, но потребности в освещении и зарядке переносных гаджетов она способна удовлетворить практически полностью.
