У меня есть наружный датчик (который должен будет работать зимой в Польше, однако у нас обычно температура намного выше -10 градусов по Цельсию), которому нужно 5В.
Датчик работает 24 часа в сутки и потребляет
около 300 мА при работе, в течение примерно 10 секунд каждые 5 минут и
менее 1 мА в остальное время.
Я хочу питать его от солнечных батарей.
Какие солнечные панели следует использовать (какое напряжение)?
Нужны ли мне повышающие преобразователи постоянного тока? Шаг вниз? шаг вперед? Не могли бы вы назвать несколько примеров? Как их искать?
Существуют ли какие-либо ИС для этой цели? Например, поможет ли здесь BQ25504 ?
Какой тип перезаряжаемых батарей следует использовать? Являются ли Ni-MH хорошим выбором?
У меня есть наружный датчик (который должен будет работать зимой в Польше, однако у нас обычно температура намного выше -10 градусов по Цельсию), которому нужно 5В.
Датчик работает 24 часа в сутки и потребляет около 300 мА при работе, около 10 секунд каждые 5 минут и менее 1 мА в остальное время.
Требуемая энергия:
Работа: 10 с за 5 мин = 10/300 = 1/30 рабочего цикла.
Спящий режим: 1 мА, когда он не работает.
Можно рассматривать как 1 мА непрерывный + 299 мА x 10/300 = 10,97 ~= 11 мА в среднем
мАч/день = 24 часа x 11 мА = 264 мАч.
Скажем 250 мАч/день для расчетов.
В Варшаве в декабре в среднем 0,67 солнечных часов в день - Вау! - это низко.
Из-за потерь от выравнивания панели к солнцу, согласования панели с батареей, эффективности хранения и извлечения батареи и т. Д., Сохраняемая солнечная энергия составляет около 50% от номинальной максимальной емкости панелей или меньше.
Чтобы получить 250 мАч в день, вы хотите, скажем, 500 мАч + от фотоэлектрической панели.
Если вы используете панель 9 В с линейным регулятором, это энергия
9 В x 500 мАч = 4,5 Вт в день.
Поскольку средний размер солнечной панели составляет всего 0,67 часа, он должен составлять
4,5 Вт/ч/0,67 SSH ~= 6,5 Вт.
10-ваттная фотоэлектрическая панель может быть «безопасной».
Это намного больше, чем многие считают необходимым. А может и не быть.
Я сказал панель 9В выше. Я имел в виду аккумулятор LiIon 7,4В - 2 элемента подряд. Это будет заряжаться от 9v. Он может использовать линейный регулятор. Это расточительно для фотоэлектрической мощности, но его проще реализовать, чем решение типа импульсного регулятора.
В условиях минусовых температур (снег) КПД фотоэлектрических панелей немного увеличится по сравнению с номинальным, но все батареи будут либо иметь значительно ухудшенную выходную мощность, либо «просто не работать». Необходимо сверяться со спецификациями производителя и иметь представление о минимальных температурах.
Батареи на основе лития примерно так же хороши при минусовых температурах. Заявления различаются в зависимости от производителя и модели, но ориентировочно LiIon может быть рассчитан на температуру -10°C, а LiFePO4 - на -20°C.
Емкость аккумулятора на 1 день составляет >= 250 мАч, как указано выше. Несколько выше - "самый мудрый".
Если вы хотите работать в течение N дней без солнца, вам понадобится батарея емкостью N x 250 мАч.
http://www.gaisma.com/en/location/warsaw.html
Вы говорите о 50% хранимой солнечной энергии. Что это значит?
Полная энергия, которую вы можете получить от фотоэлектрической панели заданного номинала, и количество, которое вы можете использовать после ее хранения и восстановления, варьируются, скажем, в Ks. В реальных ситуациях, если панель не отслеживает солнце (обычно это не так), и если она не идеально чистая и без снега, и если оптимальное рабочее напряжение Vmp панели не совсем соответствует оптимальному напряжению заряда батареи ВООБЩЕ ВРЕМЯ тогда доступная энергия и мгновенная доступная энергия будут различаться. Я говорю, что начиная с Ks = 0,5 в правильном порядке. например, чистая 10-ваттная панель с оптимальным углом наклона при 25°C под ярким полуденным летним солнцем в течение одного часа будет обеспечивать около 5 ватт-часов энергии от типичной аккумуляторной системы, а не 10 ватт-часов, как можно было бы ожидать. Соответствие батареи и панели может иметь большое значение — и это то, что делает контроллер MPPT (отслеживание точки максимальной мощности). MPPT фактически представляет собой «электронный редуктор», который находит оптимальную рабочую точку напряжения и тока для панели в текущей ситуации.
Кстати, я могу найти только солнечные элементы, которые имеют эффективность всего более десятка процентов. Где я должен использовать эту эффективность в своих расчетах?
Мощность панели на вход солнечной панели — это то, что имеет для вас значение.
Вас интересует, какую мощность вы можете получить при заданном уровне инсоляции (мощности света). В то время как эффективность влияет на размер панели, например, 10-ваттная панель имеет одинаковую выходную мощность, независимо от того, эффективна ли она на 10% или 20% — панель с эффективностью 10% будет примерно в два раза больше — и это имеет существенное значение в некоторых приложениях, но не очень важно в других. другие.
В этом случае эффективность (вероятно) не слишком важна сама по себе - если, возможно, не применяются ограничения по размеру.
например, если у вас есть инсоляция 1000 Вт / м ^ 2 и панель мощностью 10 Вт с эффективностью 10%, вы получите от нее 10 Вт. 10 Вт зависят от эффективности и площади, но вам не нужно знать ни того, ни другого для расчета выходной мощности, поскольку производитель включил эти параметры в рейтинг панели. Панель мощностью 10 Вт с эффективностью 20% может иметь половину площади активного материала, но это все равно панель мощностью 10 Вт. Таким образом, эффективность не требуется в ваших расчетах, если вы используете основные рейтинги производителей. - обычно Wmp, Vmp, Imp.
Обычно при температуре панели 25C и AM 1,5 (оптический путь к спецификации панели).
Стойкость при наружном использовании:
Предполагается использование фотоэлектрических панелей «Кристаллический кремний». Смотрите комментарии в конце.
Обратите внимание, что если панель будет постоянно находиться в непогоде, и если вы хотите, чтобы она прослужила долгие годы, то некоторые типы панелей очень хороши, а некоторые совершенно не подходят.
Капсула из эпоксидной смолы = ОЧЕНЬ плохой срок службы. Они имеют закругленный край и не имеют рамки. Срок службы на открытом воздухе составляет несколько лет для «хорошего» и может достигать 6 месяцев в некоторых случаях. Подходит (если что) для игрушек и изделий, не подвергающихся постоянному воздействию солнца.
Инкапсулированный «ПЭТ». Пластиковый внешний слой, аналогичный тому, который используется на бутылках с безалкогольными напитками. Тепловое ламинирование с использованием (обычно) клея / герметика «EVA». Выдержит «годы выдержки». Качество зависит от производителя.
Стеклянный передний лист + герметик EVA. «Типичный» стандартный метод производства фотоэлектрических панелей. Обычно с алюминиевой рамой. Обычно срок службы 20+ лет. 30+ лет с заботой. 40+ лет с удачей и снижением производительности (у меня есть один). Более тяжелый и хрупкий. Лучшее решение для длительного использования на открытом воздухе.
Другое: существуют другие типы «лицевых листов» и панелей, которые встречаются реже. Фторопласт (ФЭП и т.д.) может дать отличные результаты. Обычно от специализированных поставщиков - редко встречается на розничном/хобби-рынке.
Аморфный кремний - гладкий темный слой на стекле с мелкими бороздками между «ячейками». Более старая технология. Работает нормально, но имеет мало преимуществ, кроме низкой стоимости за ватт, иногда. Низкая эффективность, хрупкость, производительность падает с возрастом, если время от времени не «закалять». Вряд ли это хорошая идея.
CIGS, CdTe, ... Реже в розничной продаже. Может быть гибким или недорогим. Лучшие варианты не уступают по эффективности кристаллическому кремнию.
Начните со спецификаций выходной и входной мощности, бюджета и требований к сложности, чтобы было проще сделать подходящий выбор.
Учитывайте время зарядки = 10 часов
Рассмотрим аккумуляторы LiPo 2 серий (16850) с выходным напряжением от 6,6 до 7,4 В и PV Voc = 9-12 В (открытый ток) с зарядным устройством LiPo (3 этапа) для зарядки LiPo с выходом USB reg (5 В), который может заряжаться.
некоторые варианты
Если номинальная емкость снижается до <50% для низкой температуры и требуется зарядка за 4 часа, то зарядка PV для 1000 мАч за 4 часа = 250 мА или минимум 20 мАч в среднем в день.
250 мА * 9 В = 2,25 Вт Выберите мин. 3 Вт. $9 онлайн
Увеличьте рейтинг W, чтобы сократить время восстановления заряда.
Купить Опцион $27 CND или AUD. добавить USB или разъем постоянного тока и 3,3 В LDO
Прохожий
Дефозо
Прохожий
Тони Стюарт EE75
Рассел МакМахон
Дефозо
Рассел МакМахон
Рассел МакМахон