شاحن البطاريات الشمسية: جهاز ومبدأ تشغيل الشحن بالطاقة الشمسية

يفضل المزيد والمزيد من خبراء الترفيه النشط قضاء إجازاتهم وعطلات نهاية الأسبوع بالقرب من الطبيعة البكر.لكن يصعب على الإنسان المعاصر أن يرفض فوائد الحضارة - فمن منا لا يأخذ هاتفًا محمولاً أو كمبيوتر محمولاً أو كاميرا في رحلة؟

ولكن إذا كان لديك شاحن يعمل بالطاقة الشمسية في أمتعتك، فسيتم حل مشكلة تزويد أجهزتك بالطاقة. كل ما تبقى هو معرفة كيفية اختيار الجهاز المناسب. ستوفر المقالة التي نقدمها مساعدة فعالة في توضيح جميع القضايا.

ما هو الشحن بالطاقة الشمسية؟

هذه الشواحن قادرة على تحويل الطاقة الشمسية إلى تيار كهربائي مباشر. يمكنهم العمل مع نماذج مختلفة من الملاحين واللاعبين وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف والكاميرات والأجهزة المحمولة الأخرى.

لكن وقت الشحن يعتمد بشكل مباشر على قوة الجهاز نفسه ونوع الجهاز الذي تم تفريغه، لذلك من أجل اختيار جهاز عملي وعالمي حقًا، فإن الأمر يستحق فهم خصائصه.

ميزات تصميم الجهاز

يتكون الجهاز نفسه من لوحة بلورية، ووحدة تحكم في مستوى الشحن/التفريغ، ومحول للطاقة الشمسية إلى كهربائية.

تم تجهيز بعض الطرز أيضًا ببطارية عازلة تتكون من عدة خلايا ليثيوم، والتي تسمح للجهاز ليس فقط بالتحويل، ولكن أيضًا بتجميع الطاقة من أجل تحرير الشحنة حتى في الظلام.

قبل عامين فقط، كانت أجهزة الشحن الشمسية أجهزة باهظة الثمن، ولكنها اليوم أصبحت منتجًا ضخمًا وبأسعار في متناول الجميع

مميزات الشواحن الشمسية:

• عالمي - مناسب للأجهزة المختلفة (يتم توفير موصلات USB في العلبة، كما تم تجهيز معظم الطرز بمحولات خاصة لأنواع مختلفة من المعدات الكهربائية).
• تشغل مساحة صغيرة في حقائب السفر.
• هناك مجموعة واسعة من الأشكال والألوان والأحجام والقوة لتناسب الاحتياجات والأذواق الجمالية المختلفة.

حسنًا، العيب الأكثر أهمية لجميع أجهزة شحن الطاقة الشمسية هو الوقت الطويل الذي تستغرقه لتجميع "الطاقة".بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون مفهوما أنه إذا كان أي طراز تقريبًا يمكنه التعامل مع تشغيل الهاتف المحمول أو الكاميرا، فإن "امتصاص" الطاقة النشط، مثل الكمبيوتر المحمول، سيتطلب بالفعل طاقة مذهلة من بطارية شمسية وبطارية سعوية.

كيف يعمل الجهاز

أجهزة الشحن المحمولة التي تعمل بالطاقة الشمسية هي أنظمة مستقلة يمكنها معالجة الطاقة من الأشعة ومن التيار الكهربائي أو مصابيح الفلورسنت أو الكمبيوتر. علاوة على ذلك، لا تحتاج العديد من النماذج إلى التعرض لأشعة الشمس الشديدة - فهي تتراكم الشحنة حتى في الأيام الملبدة بالغيوم، على الرغم من انخفاض الكفاءة بالطبع (من 20 إلى 70٪).

إذا اشتريت جهازًا مزودًا بإمكانية توصيله بمأخذ كهربائي، فيمكنك توفير الوقت بشكل كبير في تراكم الشحن في الطقس الغائم

يعمل الجهاز على النحو التالي: تمتص البلورات الموجودة على اللوحة الطاقة الشمسية، ويقوم المحول "بمعالجتها" إلى تيار كهربائي، والذي يتم توفيره لمصدر الطاقة. عند توصيل هاتف محمول أو جهاز آخر بهذا المصدر باستخدام سلك، تتدفق الطاقة المتراكمة تدريجيًا إلى الجهاز الذي تم تفريغه.

أنواع الشواحن الشمسية

أما بالنسبة للمظهر، فقد حاول المصنعون بالفعل ليس فقط تنويع نظام الألوان وشكل الأجهزة، ولكن أيضًا جعل الجهاز مناسبًا قدر الإمكان للاستخدام في المواقف المختلفة. دعونا نلقي نظرة على الخيارات الأكثر شعبية.

قطعة واحدة - جهاز مدمج يتكون من لوحة ومحرك محاطين بعلبة معدنية أو بلاستيكية صلبة. مثل هذا الجهاز سوف "يوفر" هاتفًا فارغًا على الشاطئ أو في نزهة ولن يشغل مساحة كبيرة في الحقيبة العادية.

تعد الوحدات الأحادية ملائمة للحياة اليومية - فهي لا تشغل مساحة كبيرة ويمكن شحنها ليس فقط من الشمس، ولكن أيضًا أثناء العمل على جهاز كمبيوتر محمول أو كمبيوتر

لوحة مرنة – لوحة رقيقة قابلة للطي أو قابلة للفتح تحتوي على خلايا ضوئية. إنها تشغل مساحة صغيرة في أمتعتك، وتزن أقل بكثير من منافستها الصلبة والمغلقة. ولكن، على الرغم من "مساحة التغطية" اللائقة، لوحات مرنة تتراكم الشحنات الشمسية بشكل أبطأ مرتين تقريبًا من الكتل الأحادية.

بالإضافة إلى ذلك، تعمل معظم الألواح فقط تحت أشعة الشمس المباشرة، دون تخزين الطاقة لاستخدامها في المستقبل - ولا تحتوي على بطارية مدمجة. ومع ذلك، يمكنك دائمًا استكمال عملية الشحن بجهاز تخزين خارجي بالقدرة المطلوبة.

لذا تعد الألواح المرنة خيارًا جيدًا لحل مشكلة إعادة شحن الأجهزة منخفضة الطاقة أثناء الإجازة "الثابتة" - في الريف، وصيد الأسماك، في خيمة. ولكن بالنسبة لرحلة المشي لمسافات طويلة، فمن الأفضل أن ننظر إلى خيار آخر.

أثناء القيادة، يمكن طي اللوحة المرنة بشكل مضغوط ووضعها في صندوق السيارة أو تثبيتها على سقف السيارة، وفي حالة الراحة يمكن ببساطة نشرها في الشمس.

شحن مدمج – يتكون الجهاز من الألواح الشمسيةالتي تعلق على الجزء الخارجي من الحقائب أو حقائب السفر. إنها تسمح لك بإعادة شحن الأجهزة أثناء السفر أو تخزين الشحن في البطارية المدمجة.

يمكن أيضًا استخدام هذا الملحق للغرض المقصود منه - وهو حمل أي أشياء أو أجهزة إلكترونية، وهو مناسب جدًا لأولئك الذين يحبون المشي لمسافات طويلة أو العمل في الهواء الطلق.

على الرغم من أن "حقائب الطاقة" تبدو جذابة وأنيقة، إلا أنه يمكنك بسهولة أيضًا توصيل أي نوع آخر من الشاحن مؤقتًا بحقيبتك (العديد من الطرز مجهزة بحلقات تسلق خاصة) ولا تقلق بشأن سلامة الجهاز أثناء المطر أو التنظيف

أسرة قابلة للطي - يمكن أن تكون إما عدة ألواح مرنة، مطوية بشكل مضغوط في "كومة"، أو مجموعة متنوعة من كتلتين أحاديتين محاطتين بعلبة صلبة على شكل كتاب منسدل.

الهدف الرئيسي لمثل هذا الجهاز هو تقليل "التقاط" المساحة القابلة للاستخدام في حجم أمتعتك وزيادة الكفاءة بسبب وجود عدد أكبر من الخلايا الكهروضوئية. المكافأة الرائعة هي أن معظم الطرز مجهزة بحوامل لحقيبة الظهر أو نافذة السيارة.

يمكن اختيار حجم الصدفة بناءً على احتياجاتك: لشحن هاتف محمول، يكفي جهاز بحجم الهاتف نفسه، ولكن بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية، فإن اللوحة، حتى عند طيها، لن تكون أصغر من A5 ملزمة

ولكن بغض النظر عن التصميم، تعمل جميع أجهزة الشحن الشمسية على نفس المبدأ، لذلك دعونا نلقي نظرة على الفروق الفنية المهمة التي ستساعد عند شراء الجهاز.

كيفية اختيار الخيار الصحيح؟

أولاً، يجب عليك تحديد عدد وأنواع الأجهزة التي تخطط لشحنها باستخدام الشحن بالطاقة الشمسية. تعتمد قوة الجهاز ونوع منفذ الإخراج على هذه المعلمات.

إذا كان الجهاز يحتوي على العديد من منافذ USB، فيمكنك توصيل وشحن الأجهزة المختلفة في وقت واحد، والشيء الرئيسي هو أن طاقة البطارية تسمح بذلك

يمكن توضيح خصائص الأجهزة المختلفة من خلال الاطلاع على تعليمات التشغيل الخاصة بها، وفي بعض الأجهزة تتم الإشارة أيضًا إلى جهد التشغيل على الشاحن المضمن في المجموعة، لذلك لن يكون من الصعب التنقل فيه. وكحل أخير، يمكنك دائمًا شراء المحول اللازم.

المعلمات الأساسية والإضافات لطيفة

تحدد خصائص تيار الشحن الوقت الذي يستغرقه الجهاز لإعادة شحن الأجهزة المختلفة. يتم قياس هذا المؤشر بالأمبير ويشار إليه على منافذ الجهاز.

قيم:

• 1 أمبير - مخصص للهواتف المحمولة والسجائر الإلكترونية والساعات واللاعبين.
• 2 أمبير - مناسب للأجهزة اللوحية والهواتف الذكية والكاميرات الرقمية وكاميرات الفيديو.
• 2.5-3 أمبير - سوف يتعامل مع شحن أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة.

ومن المهم أيضًا معرفة جهد الخرج، لأن الأجهزة التي يتم شحنها يمكن أن تتجاوز قوة الشحن بالطاقة الشمسية. لذلك، بالنسبة لمعظم الهواتف والأجهزة اللوحية البسيطة، ستحتاج إلى خرج 5 فولت، للكاميرات الرقمية وأدوات الألعاب - 9، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وثلاجات السيارات - 12-24.

ولكن لا تزال السمة الرئيسية للشاحن هي قوة الألواح الشمسية. يعتمد وقت شحن البطارية بشكل مباشر على هذا المؤشر. وهنا كل هذا يتوقف على خصائص لوحات جمع الضوء.

على سبيل المثال، العناصر التي تبلغ طاقتها 5 واط (خيار الميزانية القياسية) سيكون لها تيار يبلغ 900 مللي أمبير في الساعة، و10 واط سيكون لها تيار قدره 1500 مللي أمبير. وهذا هو، لشحن الهاتف من شاحن بالطاقة الشمسية 5 واط، سيستغرق الأمر 2-3 ساعات، لكن لوحة 10 واط ستفعل ذلك في ساعة ونصف.

بالنسبة للأجهزة القوية، مثل أجهزة الكمبيوتر اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة المخصصة للألعاب، من الأفضل شراء نماذج قابلة للطي مع العديد من اللوحات التي تولد الشحن بسرعة

بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام الأجهزة ذات اللوحات التي لا تتجاوز قوتها 2 واط فقط لتجميع شحن البطارية المدمجة. ولشحن الأجهزة مباشرة من ضوء الشمس، تحتاج إلى ألواح بقوة 3 واط أو أكثر.

معلمات مهمة أخرى:

1. توفر البطارية – إذا لم يكن الجهاز مزودًا بجهاز تخزين، فلا يمكنه العمل إلا في مكان مضاء. يمكن للأجهزة التي تحتوي على بطاريات توفير الشحن في أي وقت من اليوم، ويمكن أيضًا شحنها من مصادر أخرى - منفذ USB للكمبيوتر المحمول أو منفذ متصل بجهد 220 فولت.
2. نوع الخلايا الضوئية – يُعتقد أن البلورات المفردة تمتص ضوء الشمس بشكل أكثر فعالية (كفاءتها 13-18٪). بالنسبة للبلورات فإن هذا الرقم أقل - حوالي 10-12٪. يمكنك حتى تمييزها بالعين المجردة - فالألواح متعددة البلورات لها لون أزرق غامق، بينما يكون لون منافسيها أسود.
3. واجهه المستخدم - أجهزة الشحن الشمسية العالمية مزودة بمنفذ USB إعلامي، حيث يمكنك تحديد الخيار المطلوب حسب نوع الجهاز الذي تم تفريغه. تم تجهيز بعض الأجهزة أيضًا بمؤشر لشدة ضوء الشمس، مما سيساعد في تحديد الموقع الأمثل للشحن السريع.
4. حماية – بداهة، تحتوي جميع الأجهزة على نظام أمان يسمح باستخدامها في الهواء الطلق. ولكن بالنسبة لعشاق المغامرات الشديدة، فإن الأمر يستحق البحث عن جهاز يتمتع بحماية معززة من المطر والغبار والأوساخ والصدمات وغيرها من القوة القاهرة.

غالبًا ما يتم تمثيل الميزات الإضافية بوظيفة "الفانوس" أو "المصباح". قد يكون هذا مناسبا ليس فقط لعشاق الترفيه في الهواء الطلق، ولكن أيضا لسائقي السيارات - عند تغيير الإطارات أو إجراء إصلاحات على الطريق في الليل، سيصبح الضوء الساطع مساعدا لا غنى عنه.

من بين المكافآت الأخرى، قد تقدم الشركات المصنعة محور USB أو نقطة Wi-Fi. لكن بالطبع أي إضافات تزيد بشكل كبير من التكلفة النهائية للمنتج. ما إذا كانت هناك حاجة إليها حقًا أم لا، الأمر متروك لك لتقرر.

نماذجنا الرائدة من حيث كثافة التسوق هي:

توصيات عامة لاستخدام الشاحن

يجب أن تكون الأجهزة التي تحتوي على بطارية مدمجة مشحونة بالكامل قبل الاستخدام الأول، ليس في الشمس، ولكن من التيار الكهربائي. ثم قم بتوصيل أي جهاز بالشاحن حتى يتلقى الطاقة ويفرغ محرك الأقراص.

بعد ذلك يمكن تعريض اللوحة للأشعة وتعويض الشحنة المفقودة. بالنسبة للنماذج التي تعمل مباشرة من الشمس، لا تعمل هذه القاعدة - يمكن تركيبها على الفور في المناطق المضيئة وتوصيلها بالأجهزة.

معظم أجهزة شحن الطاقة الشمسية مصممة للتشغيل في درجات حرارة تتراوح من – 20 إلى +45 درجة، ولكن هناك أيضًا نماذج خاصة تعمل في المناخات القاسية، فقط يتم تصنيعها حسب الطلب

لتحقيق أقصى قدر من كفاءة الشحن بالطاقة الشمسية، نوصي بما يلي:

1. ضع الجهاز بحيث تسقط الأشعة على اللوحة بزاوية قائمة. حتى لو لم تكن الشمس في ذروتها، يمكنك إعطاء الشاحن الوضع الصحيح عن طريق رفعه بزاوية 40 درجة بمساعدة نوع من الدعم. بهذه الطريقة يمكنك تجميع شحنة أكثر بنسبة 20-30% مما لو قمت بوضع اللوحة أفقيًا في مكان مضاء.
2. استخدم الجهاز مع جهاز تخزين، ليس فقط في محطات الاستراحة، ولكن أيضًا أثناء السفر بالسيارة أو أثناء التنزه سيرًا على الأقدام.سيكون هذا الترادف قادرًا على جمع الطاقة لمدة 2-3 شحنات للهاتف حتى في الطقس الغائم دون أشعة الشمس المباشرة.
3. ضع في اعتبارك أنه في معظم الأجهزة القابلة للطي، يتم توصيل اللوحات بشكل متسلسل، لذلك من المهم أن يتم إضاءة جميع العناصر بالتساوي. على سبيل المثال، حتى لو كان الظل يغطي فقط نصف اللوحة الأولى من اللوحات الأربع، فسوف تنخفض طاقة البطارية بمقدار النصف.
4. لكي تصل البطاريات ذات السعة العالية إلى المعلمات المذكورة، يوصى بـ "رفع تردد التشغيل" - تفريغها بالكامل، ثم شحنها بنسبة 100%. وهكذا 3-4 مرات.
5. أثناء فترة توقف طويلة عن التشغيل (شهر أو أكثر)، قم بتخزين الشاحن في درجة حرارة الغرفة. إذا كان هذا الجهاز مزودًا ببطارية مدمجة، فيجب أولاً شحنه بنسبة 50-70%.

والنصيحة الأخيرة - حتى لو أصبح الشحن أسوأ أو تعطل تمامًا، فلا تقم بتفكيكه بنفسك، حتى لا تتلف عناصر النظام والحالة نفسها. سيؤدي الجهاز المفكك إلى إلغاء الضمان تلقائيًا، لذا من الأفضل الاتصال بمركز خدمة أو مورد معتمد.

كيف تصنع شاحن بيديك؟

على الرغم من أن أجهزة الشحن الحديثة لم تعد أجهزة متميزة وبأسعار معقولة جدًا للمستهلك العادي، إذا كنت ترغب في توفير المال، فهناك دائمًا فرصة لصنع مثل هذا الجهاز بنفسك.

مثال على جهاز محلي الصنع في علبة صلبة مصنوعة من علبة معدنية ومجهز بموصل USB ومحول طاقة لشحن الأجهزة منخفضة الطاقة

 لصنع شاحن شمسي بسيط، عليك شراء عدة عناصر أساسية:

• لوحة بولي أو أحادية البلورية.
• حامل البطارية؛
• شوتكي حجب الصمام الثنائي.
• مقبس الموصل
• وحدة التحكم بالشحن (ومع ذلك، إذا كان الشحن ينتج 0.5-5 فولت، فيمكنك استخدام محول تعزيز 5 فولت أرخص بدلاً من وحدة التحكم).

أما بالنسبة للوحة نفسها، فأنت بحاجة هنا إلى إجراء حساب صغير لعدد العناصر، بناءً على قوة الجهاز الذي تخطط لشحنه.

على سبيل المثال، إذا كان تيار شحن البطارية حوالي 10% من سعتها، فإن الشحن عند 20000 مللي أمبير يتطلب تيارًا قدره 2 أمبير، وسيستغرق تشغيل الجهاز حوالي 14 ساعة. إذا قمت بمضاعفة التيار إلى 4A، فسيتم تقليل وقت الشحن إلى 7 ساعات.

سيسمح لك استبدال وحدة التحكم بمحول بتجميع الشاحن حتى باستخدام بطارية منخفضة الطاقة من مصباح الحديقة الشمسي - ستظل تحصل على خرج 5 فولت المطلوب (على الرغم من أن الشحن سيستغرق وقتًا طويلاً)

اعتمادًا على المعلمات الحالية للشحن المستقبلي (2 أو 4A)، يتم أيضًا تحديد العناصر البلورية. عادة، ينتج جزء واحد حوالي 0.5 فولت، أي أنه للحصول على 5 فولت على الأقل، ستحتاج إلى 10-12 عنصرًا.

ثم يحتاجون إلى أن يتم لحامهم معًا في سلسلة. إذا كنت تستخدم لوحة مصباح يدوي، فيمكن أن يخرج حتى 70 * 70 سم قياسيًا من 2.5 إلى 4.5 فولت، لذلك من الأفضل التحقق باستخدام مقياس الفولتميتر.

المرحلة النهائية هي وضع الشاحن محلي الصنع في أي إطار مناسب (حتى جرة الحلوى ستفي بالغرض) وتزويده بموصل USB. ثم تحتاج إلى لحام الصمام الثنائي المانع للموصل، وكذلك الأسلاك من اللوحة الشمسية إلى المحول والحامل وفقًا للمخطط أدناه.

يعد صمام ثنائي شوتكي ضروريًا بحيث لا يتم تفريغ البطاريات من خلال اللوحة الشمسية عند تشغيل الجهاز. يمكنك شرائه، مثل المكونات الأخرى، من أسواق الراديو أو عبر الإنترنت

كل ما تبقى هو التحقق من تشغيل الجهاز في الشمس باستخدام أي جهاز مفرغ.إذا كان كل شيء على ما يرام، فيمكنك استخدام المحولات المناسبة وشحن الأجهزة المختلفة.

تعليمات الصورة لفعل ذلك بنفسك

يمكنك بسهولة تجميع شاحن صغير بمنفذ USB لتشغيل هاتفك بيديك. جميع المكونات متاحة للبيع مجانًا، وفي الحالات القصوى يمكن طلبها. المنتج محلي الصنع سيكلف عشرات المرات أقل من المنتج المصنوع في المصنع، خاصة إذا تم الإعلان عنه على نطاق واسع.

عند شراء مكونات لتجميع الجهاز، عليك أن تأخذ في الاعتبار أنه يجب شراء البطارية الشمسية بجهد 5 فولت أو أكثر. لقد تحدثنا بالفعل عن جهد البطارية، فهو 3.7 فولت. ومع ذلك، لم نذكر دقة مهمة - يجب الإشارة إلى "حماية ثنائي الفينيل متعدد الكلور" في ملصق البطارية أو المستندات الفنية. هذا يعني أنه محمي من التفريغ العميق والشحن الزائد.

ستحتاج أيضًا إلى موصلين مقاس 2.5 مم: أحدهما بمزلاج على اللوحة والآخر بسلك. ستحتاج أيضًا إلى دائرة تعزيز USB لتزويد التيار المستمر.

هل قمت بتخزين كل ما تحتاجه؟ لنبدأ في التجميع:

وبالإضافة إلى ذلك، تحتاج إلى لحام الصمام الثنائي. يتم توصيله من جانب بسلك بالبطارية، ومن ناحية أخرى - بالدبوس الأوسط للموصل. يُنصح بإجراء اتصالات ملحومة بالقرب من الصمام الثنائي قدر الإمكان، ويجب حماية جميع العقد بأنابيب قابلة للانكماش بالحرارة أو على الأقل قطرات غراء.

سوف يطلعك على قواعد اختيار الألواح الشمسية لتأثيث منزل خاص أو كوخ. المقالة التاليةمخصصة لهذه القضية المثيرة للاهتمام.

استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع

للحصول على فكرة مرئية عن أجهزة الشحن الشمسية وأساسيات تشغيلها، نقترح مشاهدة مجموعتنا المختارة من مقاطع الفيديو:

نصائح وإرشادات عملية حول كيفية اختيار شاحن لمختلف الأجهزة. يمكنك النظر إلى الداخل ودراسة مخطط شريط الحلوى مع مؤلف هذا الفيديو:

كيفية تجميع شاحن يعمل بالأشعة الشمسية بيديك:

بفضل التقدم التكنولوجي والعقول النيرة للمخترعين الذين جعلوا الطاقة الشمسية في متناول المستخدمين العاديين. بفضل أجهزة الشحن هذه، لا داعي للقلق بشأن تركك دون التواصل مع الحضارة في الوقت المناسب أثناء إجازتك.

حسنًا، إذا كنت تواجه أي صعوبات في اختيار الجهاز، فيمكنك دائمًا طلب المشورة من المتخصصين ذوي المعرفة في الهندسة الكهربائية.

أخبرنا عن كيفية استخدامك للشحن بالطاقة الشمسية أثناء التخييم أو النزهة أو على الطريق. يرجى كتابة التعليقات في الكتلة أدناه. اطرح الأسئلة وشارك انطباعاتك ومعلومات مفيدة حول الموضوع وانشر الصور.