Портативное зарядное устройство на солнечной батарее (Power Bank) своими руками

Зарядное устройство на солнечных батареях

Приветствую всех радиолюбителей! На связи AndReas и сегодня я вам поведаю о полезном устройстве для всех ваших мобильных, переносных, портативных и прочих гаджетов, которыми вы каждодневно… нет, ежеминутно пользуетесь. А речь пойдёт о зарядном устройстве на солнечных батареях (или по-другому, Power Bank) , которое вполне реально и недорого можно собрать своими руками . А потом заряжать свой мобильный телефон, смартфон, айфон, планшет и прочие «-фоны», находясь вне дома, в отсутствии полноценного доступа к сети 220 вольт или к иному зарядному устройству.

Не надо говорить, что подобные устройства сейчас очень востребованы и популярны. Для тех, у кого не лежит душа к конструированию этого портативного Power Bank или кто просто не хочет возиться, в конце статьи есть возможность заказать уже готовый девайс заводского изготовления в стильном корпусе. Я даже покажу сейчас его фото:

Делаем своими руками

Ну, а мы «к нашим баранам…» точнее, к самодельному Power Bank . Сразу оговорюсь, что идею сборки я позаимствовал в «буржунете». Устройство и простота его конструирования захватили меня, и я решил поделиться этим нужным чудом инженерной мысли с радиолюбительским сообществом. По заявлению автора, стоимость этого Power Bank обошлась ему всего в $3, что по нашим деньгам на сегодняшний момент составляет ± 210 рублей.

Итак, нам понадобятся следующие элементы:

1. Солнечная панель на 5,5…6 вольт, не менее 160 мА (лучше больше) — 1 или 2 шт.;
2. 18650 литиевая батарея от, скажем, старого аккумулятора ноутбука (их в нём несколько);
3. Диод 1N4007 — 1 или 2 шт.;
4. Резистор 47 Ом;
5. Ползунковый переключатель;
6. Плата зарядного устройства для литиевых батарей с microUSB и встроенной защитой (об это ниже);
7. Плата DC-DC преобразователя на 5 вольт с USB выходом (об этом ниже).

Из всех элементов нам, пожалуй, придётся купить только три — солнечную батарею и две последние из списка платы . Всё это добро можно заказать прямо из дома на знаменитом китайском ширпотребе Aliexpress, ну или на eBay. Товары по ссылкам: солнечная панель, плата зарядного устройства, плата DC-DC конвертера. Все элементы очень дёшевы. Всё выйдет на 300 рублей с копейками на момент написания статьи. Там же заодно можно присмотреть корпус нашего будущего Power Bank.

Теперь переходим непосредственно к сборке (недостающие элементы уже у вас, не так ли ).

Схема подключения этих всех компонентов очень проста:

Диод припаиваем к одному из выводов солнечной панели, чтобы защитить её и входную цепь от обратной полярности и протеканию тока от батареи к батарее при параллельном включении.

Резистор 47 Ом припаивается к USB выходу DC-DC преобразователя, чтобы было возможно заряжать некоторые смартфоны типа iPhone.

Наш самодельный Power Bank будет иметь возможность заряжаться как от солнечной панели (или нескольких, подключенных параллельно), так и по micro USB разъёму от компьютера или ноутбука, или подходящего зарядного устройства. Все нюансы указаны, теперь можно приступить к сборке всех компонентов в одно устройство.

Процесс сборки показан на фото ниже

Вот и всё! Просто, практично и удобно, и недорого.

Купить готовый Power Bank 20000 мА*ч

Для тех же, кто хочет купить уже готовое портативное универсальное зарядное устройство, оснащённое солнечной батареей и встроенным аккумулятором, даю такую возможность.

Техническая характеристика и условия покупки/доставки:
Размеры: 120×75×22 мм
Корпус: пластик и нержавеющая сталь
Выходное напряжение: 5 В 1, А, 5 В 2, А, может заряжать сразу 2 гаджета
Заряд: солнечная энергия или сеть 220 В
Батарея: литиевая (400–600 полных зарядов)
Преобразование солнечной энергии: 95%
Вход: два USB разъёма и один micro USB
Рабочая температура: от -20 до + 40 °С
Цвет: черный
Масса: 240 г.
Отлично подходит для: нетбуков, ноутбуков, планшетов, игровых консолей, телефонов, смартфонов, айфонов, видеоаппаратуры, MP3 плееров, цифровой аудиотехники, текстбуков, ридеров, читалок, мобильной гарнитуры
Дополнительно: встроенный светодиодный фонарик и кабель-переходник в комплекте
Доставка: в любой регион России и по странам СНГ (в том числе в Украину и Беларусь) до 12 рабочих дней (средняя цена 350 руб.)

Как изготовить внешний аккумулятор для телефона самому

Ваш смартфон всегда так не вовремя разряжается, вы задумались о покупке Power bank? Не спешите, сейчас мы расскажем, как сделать внешний аккумулятор своими руками! 4 интереснейших методов изготовления портативного зарядного устройства — выбирайте любой.

Далеко не всегда выпадает возможность зарядить гаджет от электросети. В таком случае портативная зарядка просто необходим. Но поскольку это довольно популярная вещь, на рынке много некачественного хлама. Ошибиться в выборе просто. Но не будем ошибаться — лучше просто сделаем свой Power bank.

Способ 1. Старый аккум — новые возможности

Как сделать Повер банк (Power bank) из устаревших телефонных батареек? — просто. Пошаговое описание метода поможет вам не допустить ошибок.

• Батарейка из старого телефона
• Провода
• Контроллер
• USB-вход
• Изолента, скотч, термоклей.

1. Берём старый мобильник, достаём из него аккумулятор. Таких батарей нам понадобится 3, 6 или 9. Чем больше, тем на дольше хватит устройства.
2. Складываем 3 накопителя друг к другу, вдоль фиксируем скотчем, а поперёк обматываем изолентой. При этом клеммы остаются открытыми.
3. Находим подходящий корпус. Эту роль может выполнить даже простая мыльница, всё зависит от размеров.
4. С помощью 2 проводков объединяем 3 штуки вместе: один провод — «+», второй провод — «-». Центральные клеммы АКБ не соединяем. Они служат температурным датчиком и вся их суть в демонстрации остатка заряда для конкретного устройства.
5. Размечаем местоположение контроллера и делаем отверстие, чтобы вставить вход.
6. Крепим все детали на термоклей и готово!

Повер банк из устаревших телефонных батареек

Вот так, всего в 6 шагов мы получили портативный аккумулятор.

В принципе манипуляции несложные. Единственное, что может вас остановить — не у всех есть такое количество устаревших аккумов.

Способ 2. Фонарь путь осветит, телефон «накормит»

У вас есть фонарик? Сейчас вы узнаете, как преобразовать фонарь, чтобы он не только путь-дорогу освещал, а ещё помогал оставаться на связи.

Зарядное устройство из фонаря

• Фонарь с накопителем на 3,7 В
• Преобразователь напряжения со встроенным USB-выходом
• Контроллер энергозаряда.

1. Разбираем фонарик.
2. Резистор с подпаянным светодиодом необходимо убрать. Это даёт возможность сменить один из режимов свечения на другой режим — зарядку.
3. На то место, где ранее находилась вилочка с целью зарядки фонарика, ставим преобразователь с выходом.
4. К контроллеру заряда батареи припаиваем «+» и «-» от батареи. Уже после этого к контактам OUT+/OUT- предоставленного контроллера подпаиваем преобразователь 5 V.

1. Проверяем работоспособность. Если нужно — перепаиваем.
2. Крепим преобразователь и контроллер. Готово!

Вот такой модерн фонаря даст двойное преимущество в походе. И свет есть, и не страшно остаться без связи в любой момент.

Тут главное, всё сделать правильно, фонарик у вас точно найдётся, а дальше — дело техники.

Способ 3. Как сделать портативное зарядное устройство из батареек

Этот способ чем-то похож на первый, но тут мы будем использовать обычные литий-ионные накопители 18650 2200 мАч 3,6 В

• Литий-ионные батареи 18650 2200 мАч 3,6 В. — 8 штук
• Зарядка автомобильная
• USB-вход
• Блок-корпус с реле автомобиля

Схема портативного устройства

Всего в несколько шагов мы вновь добьёмся желаемого — изготовим свой Повер банк.

1. В корпусе нужно вырезать 2 отверстия: под выключатель и вход.
2. Накопительные батареи спаиваем вместе по 4 штуки. Схему вы можете увидеть на изображении. Устанавливаем их в корпус.
3. Объединённые блоки припаиваем к выключателю, потом от выключателя к плате, от платы к USB-входу. Этот процесс тоже показан на схеме.

Вот, пожалуй, самый быстрый способ. Такое устройство будет работать даже у любителя в силу своей простоты. Всего 3 шага и внешний аккумулятор для телефона своими руками готов.

Способ 4. Внешний энергонакопитель с солнечной батареей

Ещё один интересный вариант. Поскольку световой день начинает увеличиваться, актуально обсудить преимущества энергонакопителей солнечной энергии. Вы увидите, как изготовить переносное зарядное приспособление с возможностью заряда от панелей-накопителей солнечной энергии.

• Литий-ионный энергонакопитель формата 18650,
• Футляр от этих же накопителей
• Модуль повышения напряжения 5 В 1 А.
• Плата заряда для аккумулятора.
• Солнечная панелька 5,5 V 160 mA (любого размера)
• Проводки для соединения
• 2 диода 1N4007 (можно и другие)
• Липучка или двусторонний скотч для фиксации
• Термоклей
• Резистор 47 Ом
• Контакты для энергонакопителя (пластинки тонкой стали)
• Пара тумблеров

Базисная схема внешнего аккумулятора

1. Изучим базисную схему внешнего аккума.

На схеме видно 2 соединительных проводка разных цветов. Красный подсоединяется к «+», чёрный к «-».

1. Контакты к литий-ионной батарее паять не рекомендуется, поэтому поставим в корпусе клеммы и зафиксируем их с помощью термоклея.
2. Следующая задача — разместить модуль увеличения напряжения и плату зарядки для аккумулятора. Для этого делаем отверстия для USB-входа и USB-выхода 5 В 1 А, тумблера и проводков к солнечной панели.
3. Резистор (сопротивление 47 Ом) впаиваем к USB-выходу, с оборотной стороны модуля, увеличивающего напряжения. Это имеет смысл для зарядки IPhone. Резистор решит проблему с тем самым управляющим сигналом, который запускает процесс зарядки.
4. Чтобы панели было удобно переносить, можно осуществить прикрепление контактов панели с помощью 2 маленьких контактов типа «мама-папа». Как вариант, можно соединить основной корпус и панельки с помощью липучек.
5. Ставим диод между 1 контактом панели и платой заряда энергонакопителя. Диод стоит ставить стрелкой в сторону платы заряда. Это предотвратит разряжение накопительной батареи через солнечную панель.

На сколько зарядов хватит такого Повер банка? Всё зависит от ёмкости вашего аккумулятора и ёмкости гаджета. Помните, что разряжать литиевые накопителей ниже 2,7 В крайне нежелательно.

Что касается заряда самого устройства. В нашем случае мы использовали солнечные панели с общей ёмкостью в 160 mAh, а ёмкость аккумулятора — 2600 mAh. Следовательно, при условии прямых лучей батарея зарядится за 16,3 часа. При обычных условиях — около 20–25 часов. Но пусть эти числа вас не пугают. Через миниUSB зарядится за 2–3 часа. Скорей всего, солнечной панелью вы будете пользоваться в условиях путешествий, походов, дальних поездок.

В заключение

Выбирайте наиболее приемлемый для вас метод и сооружайте собственный портативный аккумулятор. Такая вещь точно пригодится в дороге или в путешествии. Преимуществ сделанного устройства масса: это уникальный внешний вид, а ещё способ получить ту мощность, которая удовлетворит именно ваши потребности. С помощью портативного аккумулятора можно заряжать не только телефоны, а и планшеты, беспроводные наушники и прочие мелкие гаджеты.

Солнечная батарея для зарядки телефона , проверка и доработка

Мобильные зарядные устройства Solar Power Bank пользуются сегодня повышенным спросом среди владельцев смартфонов. Оно и понятно — сама идея заряжать гаджеты от солнца весьма интересна. Впрочем, есть одно маленькое «но». Космические технологии даже в миниатюрных размерах (солнечная батарея для зарядки телефона) стоят дорого, поэтому пользователи выбирают дешевые китайские аналоги, которые можно купить на AliExpress всего за несколько десятков долларов.

В продаже встречаются Solar Power Bank разных размеров и дизайна, при этом больше всего поражает ресурсоемкость их встроенных аккумуляторов, которая колеблется в пределах 10000–45000 mAh. Но действительно ли эти портативные устройства соответствуют заявленным производителем характеристикам?

Как проверить реальные показатели китайского повербанка?

Внешне Power Bank с солнечной батареей однозначно внушает доверие — девайс имеет достаточно сложную конструкцию, которая состоит из монокристаллических фотопанелей, «впитывающих» энергию солнца, и электроники, скрытой под прочным корпусом из пластика и металла.

Стандартная комплектация предусматривает несколько разъемов: два USB-порта (для подзарядки смартфонов) и один miniUSB — для зарядки аккумуляторной батареи повербанка от сети. Power Bank оснащен также LED-индикаторами, которые показывают уровень емкости заряжаемой батареи, и простым светодиодным фонариком для подсветки.

Теперь перейдем к главному вопросу: как в домашних условиях можно проверить реальные показатели солнечной зарядки мобильного телефона и сравнить их с заводскими техническими характеристиками? Для начала потребуется вскрыть корпус устройства — в зависимости от конструкции повербанка, нужно отвинтить 6–8 винтиков или же просто разомкнуть пластиковые защелки.

1) Проверка солнечного элемента

Замерить напряжение фотоэлектрической панели можно при помощи стандартного вольтметра или мультиметра. Обычно этот показатель держится на уровне 5 V, но обратите внимание, что напряжение может «скакать», в зависимости от положения фотоэлементов относительно солнечных лучей. Для максимально точной проверки рекомендуется размещать Power Bank под прямым углом к солнцу.

Оригинальные модели иногда показывают мощность солнечных батарей для зарядки на уровне 6–7 V, что однозначно хорошо. Тогда как некоторые китайские повербанки очень часто не способны вырабатывать и 70% от заявленной производителем мощности фотоэлектрического модуля. В этом случае мобильное зарядное устройство лучше вернуть — пользы от него будет мало, поскольку аккумуляторы будут заряжаться от солнца на протяжении нескольких месяцев.

Обратите внимание, что при рассеянном свете или ярком искусственном освещении фотоэлектрические элементы не будут заряжать аккумулятор, и даже если горит зеленый индикатор заряда, — это указывает только на то, что фотоэлектрический модуль работает, как датчик света. Для полноценной подзарядки встроенной аккумуляторной батареи требуется исключительно солнечное излучение.

2) Проверка емкости аккумулятора

Больше всего пользователей интересует реальная емкость АКБ, ведь от этого зависит, сколько гаджетов можно будет подзарядить при 100% заряде повербанка. Замерить ресурсоемкость литий-ионных батарей или литий-полимерного аккумулятора можно двумя способами.

Самый простой, но далеко не лучший метод — проверка емкости зарядки на солнечных батареях, исходя из фактического количества полных циклов подзарядки смартфона. Если у вас смартфон с емкостью батареи на 2000 mAh, то потребуется посчитать общее количество полных циклов подзарядки мобильного телефона от переносного источника питания. Например, если полностью удалось зарядить смартфон только два раза, а в третий раз подзарядка «зависла» на уровне 75%, то определить реальную емкость аккумулятора повербанка можно по формуле:

(2*2000) + (0,75*2000) = 5500 mAh.

При этом не забывайте учитывать коэффициент потерь в процессе преобразовании солнечной энергии. По умолчанию — это 1,3.

5500*1,3 = 7150 mAh.

В данном случае реальная емкость аккумуляторной батареи повербанка составляет порядка 7000 мАч. Как показывает практика, реальная емкость портативных источников питания китайского производства обычно меньше в 2–3 раза.

Существует и более точный способ проверки емкости зарядки для телефона от солнечной батареи, но для этого придется дополнительно приобрести специальный USB-Tester, который способен измерять основные характеристики АКБ, а также показатели силы тока и напряжения. Перед началом теста обязательно разрядите устройство.

Как можно доработать повербанк с солнечной батареей?

Апгрейд Power Bank — дело тонкое, и занимаются этим исключительно радиолюбители и «технари». Давать какие-то конкретные советы в этом случае будет неуместно, поскольку у каждого пользователя собственные потребности и предпочтения. Добавлять новые литий-ионные аккумуляторы с целью увеличения емкости нужно крайне осторожно, так как встроенный балансир (контроллер заряда) попросту может не справиться с нагрузкой. Если добавить новые аккумуляторы параллельно и в обход балансира, то устройство работать будет, но до первого взрыва АКБ.

Продвинутые владельцы Power Bank, работающих на литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторных батареях рекомендуют делать выносную солнечную панель, потому что в китайский моделях «кустарные» батарейки часто перегреваются, когда долго лежат на солнце. Это приводит к выходу литий-ионных аккумуляторов из строя.

Зачем вообще покупать китайские Solar Power Bank?

Переносные источники питания — полезная штука, особенно если вы собираетесь на шашлыки или в поход. Несмотря на то, что китайские заряжающие устройства, которые продаются в Москве, чаще всего попадаются дефектными, спрос на них все равно растет. И привлекает именно низкая стоимость. Зачем переплачивать деньги за бренд, когда можно купить подделку и доработать? При этом вам не придется дополнительно мастерить корпус — все уже готово и выглядит весьма презентабельно.

Еще портативные зарядные устройства часто покупают для проведения домашних экспериментов. И в этом случае китайские аналоги считаются самым оптимальным вариантом. Не нужно паять микросхему «с нуля» — даже в дешевых платах предусмотрена встроенная защита от перезаряда, переразряда и короткого замыкания, а также установлен преобразователь солнечной энергии в электрический ток. Поэтому китайский зарядник для телефона на солнечной батарее позволяет экспериментировать без ущерба для домашнего бюджета.

Как солнечные батареи убивают пауэрбанки

Как оказалось, из-за экономии на схемотехнике дешевые китайские мобильные аккумуляторы с солнечными батареями могут прожить очень короткую жизнь.

Когда видишь в продаже безымянный внешний аккумулятор емкостью 5000 мА·ч с солнечной батареей и ценником всего в 500-600 рублей, в душе невольно возникает то самое «хочу!». При этом кажется, что его устройство настолько простое, что максимум что там могут «накосячить» китайцы с Aliexpress – это подсунуть дешевый аккумулятор меньшей емкости. Но жизнь оказалась прозаичнее.

Первая проверка после покупки показала, что его емкость составляет не менее 4500 мАч, что весьма неплохо. После этого он был принят на вооружение и эксплуатировался в длительных походах для подзарядки гаджетов.

Изначально мне было весьма интересно поиграться с солнечной батареей, и я оставлял его по нескольку дней на солнце с целью пополнения заряда. Толку от этого было маловато, и его все равно приходилось дозаряжать от сети с использованием зарядки от смартфона Samsung. При этом уже через десяток циклов стало заметно, что его емкость уменьшилась практически вдвое. Погоревав, я списал его в запас, и он провалялся в шкафу ровно до того момента, пока у меня не возникла необходимость поэкспериментировать с солнечной батареей. И тут началось самое интересное.

Разобрав пауэрбанк я с удивлением обнаружил, что солнечная батарея припаяна напрямую к контактам Li-Ion аккумулятора параллельно с основным контроллером заряда/разряда.

Недолго думая я вытащил его на яркое солнце и замерил напряжение и ток, который выдавала солнечная батарея. Она тоже оказалась качественной и закачивала в бедный литий-ионный аккумулятор 0,2 А с напряжением в 5,3 В. Чтобы понять, что тут не так, заглянем в теорию.

Что губит Li-Ion

Литий-ионные аккумуляторы – штука капризная. Они боятся глубокого разряда, перезаряда и высоких напряжений. Чтобы зарядить их, используется специальный контроллер, разделяющий процесс на две фазы. Сначала на аккумулятор подается постоянный ток и невысокое напряжение, которое растет параллельно набору заряда. По достижении примерно 80%, когда напряжение на аккумуляторе достигнет своего максимального регламентированного значения, оно фиксируется, а ток резко уменьшается. И в таком режиме он пребывает еще час, пока не зарядится до максимального уровня, после чего контроллер завершает процесс. Этот же контроллер не даст использовать аккумулятор, если в нем менее 10% заряда (не путайте это с тем, что показывают индикаторы гаджетов, там всегда скорректированные значения).

А теперь давайте заглянем в спецификации к типичному литий-ионнуму аккумулятору. Для типичных моделей (один из которых как раз установлен в этом пауэрбанке) максимальное напряжение зарядки на финальной стадии составляет 4,2 вольта. Казалось бы, чего тут страшного, ну подали вместо 4,2 какие-то 5,3 В. Но не все так просто. Например, регулярное превышение напряжения всего на 0,05 В весьма сильно сокращает ресурс батареи. Превышение на 0,1 В – сокращает уже в разы. Вот график, позаимствованный мной с BatteryUniversity. Он отражает зависимость количества циклов перезаряда от подаваемого максимального напряжения.

При этом надо учитывать, что при низком уровне заряда аккумулятора изначально подаваемое напряжение должно быть еще ниже!

Поэтому неудивительно, что аккумулятор был убит всего за несколько циклов.

Какой совет тут можно дать? Если уж покупать что-то дешевое, то пусть это будут брендовые вещи. Наверняка там таких фейлов со схемотехникой не допустят.