Схемы питания микроконтроллеров от солнечных элементов
Ресурсы земной энергетики не безграничны. Это заставляет человечество искать новые источники энергии, и один из них — Солнце. Подсчитано, что Земля, находясь от Солнца на расстоянии 149 млн км, получает около 2-10^7 Вт лучистой энергии, при этом солнечная радиация естественной плотности в среднем составляет 0.8 кВт/м2. Если бы удалось полностью использовать этот ресурс, то проблема истощения полезных ископаемых отошла бы на второй план.
Солнечная батарея — это полупроводниковый фотоэлектрический генератор, непосредственно преобразующий энергию солнечной радиации в электрическую мощность. Главным сдерживающим фактором, препятствующим широкому внедрению гелиоэнергетики, является низкий КПД современных фотопреобразователей и их высокая стоимость. Однако первая составляющая имеет тенденцию к повышению, а вторая — к снижению. Остаётся лишь дождаться очередных успехов учёных. А пока можно использовать доступные в продаже солнечные батареи производства разных фирм и их самодельные аналоги (Рис. 6.18, а...ж).
Рис. 6.18. Схемы питания от солнечных батарей {начало):
а) малогабаритная солнечная батарея GBl (фирма IXYS) в планарном корпусе SOIC-16. Её энергии достаточно для питания МК, работающего в микромощном режиме с низкой тактовой частотой 32768 Гц. Максимальный ток обеспечивается при прямом солнечном освещении или вблизи от яркой лампы накаливания. Замена солнечной батареи GBl — CPC1822 фирмы IXYS;
б) GB1...GB8 — это сборная солнечная панель, состоящая из восьми батарей фирмы IXYS. Каждая батарея выдаёт напряжение 0.63 В при токе 24 мАс высоким (17%) КПД;
в) напряжение от солнечной батареи GBl одновременно подзаряжает аккумулятор GB1 и обеспечивает работу DC/DC-преобразователя напряжения, выполненного на микросхеме DA1
Рис. 6.18. Схемы питания от солнечных батарей (окончание):
г) совместная работа солнечной батареи GB1 и аккумулятора GB2. Как только напряжение на выходе аккумулятора становится меньше +4.6 В, супервизор DA1 закрывает транзистор VT1 и энергия начинает поступать от солнечной батареи. Диод VD1 предотвращает разряд аккумулятора GB2 через открытый транзистор VT1. При подборе замены микросхемы DA 1 следует учитывать, что у неё выход с открытым коллектором;
д) нестандартное применение сверхъярких светодиодов HL1...HL6 в качестве солнечных элементов для питания микромощных конструкций, в том числе и с применением МК. Выходное напряжение одного светодиода составляет 1.65 В при токе 25 мкА. Используется принцип световой обратимости, или, проще, принцип частичной взаимозаменяемости светодиодов и фотодиодов;
е) совместная работа солнечной батареи GB1 и аккумулятора GB2. На транзисторах VTI, VT2 собран DC/DC-преобразователь по схеме блокинг-генератора с регулировкой напряжения резистором R3. Трансформатор 77 наматывается на ферритовом кольце диаметром 7... 10 мм и содержит в первичной обмотке 20 витков, а во вторичной — 35 витков провода ПЭВ-0.3;
ж) промышленная солнечная батарея GB1 может служить бесплатным источником энергии для питания мобильных телефонов в тех местах, где по статистике наблюдается большое количество солнечных дней в году. Ничто не мешает использовать такую батарею для питания самодельных конструкций с МК.
Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.