Набор для самостоятельной сборки солнечной панели или как потратить много времени (и денег) зимними вечерами.

Приветствую тебя читатель. В обзоре пойдёт речь про эпизод «жёсткого диайваинга», тут всё как мы любим куча веселья, потраченного времени и средств. Результат может быть не сильно впечатляющий, но главное тут это участие т.к. вписываясь в подобные авантюры главная награда это полученный опыт. Милости прошу в обзор.

Прежде чем мне напомнят что «на дворе как бы лето уже» скажу что начинал я всё происходящее в обзоре сильно раньше сегодняшнего дня. Меня посетила одна интересная идея и я решил неспешно её реализовать, хотелось построить часы про которые можно забыть (в смысле совсем не требующие какого-либо обслуживания).

Первым делом ищем донора, т.к. делать всё с нуля как-то не хотелось (спойлер всё-таки пришлось), мне приглянулись дешёвые настенные часики.Ок начало положено. Задача «самодостаточных часов» состоит из 2х частей: точность хода и автономность работы. Могу показаться капитаном очевидностью но часы которые вечно неправильно показывают время либо вообще остановились (села батарейка) нафиг никому не нужны.

Автономность работы можно решить двумя путями: это либо большой запас энергии (настолько большой что можно его считать неиссякаемым), либо система должна «добывать» энергию сама. Учитывая что «большие запасы энергии» это обычно химический источник (батарейка), а у них к сожалению есть срок годности, то будем использовать концепцию восполняемой энергии. Ставка была сделана на энергию солнечного (и не только) света.

Было решено сделать весь циферблат одной большой солнечной панелью. Для этого был заказан набор для сборки.В наборе флюс-маркер, шины для соединения и 50 шт. панелей 52мм*52мм.Панели явно обрезки от больших полноразмерных, ну да ладно для моих нужд подойдёт.Казалось что может быть проще, возьми да спаяй конструкцию есть все детали, но ячейки сделаны из очень тонких пластинок кремния и несмотря на металлический звон при лёгких ударах, это очень хрупкий материал способный раскалываться просто от того что очень сильно смотришь на него.

С горем пополам я собрал маленькую и корявинькую панельку и поместил её в поднос, далее я вырезал несколько кусков стеклоткани из автомагазина и пропитал это всё прозрачной эпоксидной смолой. (естественно я позаботился о выводных клеммах и декоративных ячейках которые не будут вырабатывать электричество)После застывания я нанёс линию реза и уже морально готовил себя к тому что придётся пользоваться дремелем и алмазными кругами (а это кремневая пыль в лёгких и коже, шум и прочие радости). Однако получившийся композит сжалился надомной и вёл себя как очень плотный картон, что позволило порезать его ножницами, обрезки вообще позволяли гнуть себя.Для создания ровной красивой поверхности я взял скотч и сделал бортики проклеив их силиконом с обратной стороны. Не всё было гладко (о косяках расскажу чуть ниже), однако я получил круглую солнечную панель. Теперь мне нужны цифры, мне очень понравились циферки у донора но сидеть и вырезать толстый пластик было не охота.Поэтому я создал силиконовую форму циферблата донора и отлил из подкрашенной эпоксидной смолы цифры и секундные метки + форма будет шаблоном для размещения этого всего на циферблате.Уже что-то похожее на часы. Ну ок, панелька выдаёт достаточно тока для работы часов, но что делать ночью? Очевидно необходимо запасать энергию. Излишки будем отдавать на хранение в ионисторы, однако необходимо выяснить необходимую ёмкость т.к. ионисторы имеют ток саморазряда, чем выше емкость тем выше этот ток. Это значит что если использовать слишком малую ёмкость часы не смогут проработать ночь или протянуть пасмурную неделю когда поступающей энергии будет мало. Если взять слишком большую ёмкость, то даже в самый яркий день ток утечки будет больше чем сможет дать моя панель. Нужны натурные испытания для получения данных и поиска оптимального значения.

Нам необходим часовой механизм к которому будем подбирать емкость ионистора. Теперь поговорим немного о точности хода. Есть два пути: Это либо очень точный ход (который не существует и рано или поздно накопленная ошибка даст о себе знать), либо это работа с синхронизацией. Благо в моём регионе добивает DCF77 (https://ru.wikipedia.org/wiki/DCF77) и периодической синхронизации вполне будет достаточно. Поэтому следующая покупка это механизм с DCF77 и ионисторы разного номинала.

Про механизм, достаточно развитая штука, Есть обратная связь по стрелкам (т.е. он чучтвует когда секундная на 12 и когда минутная и часовая вместе на 12), плавный ход, отключение секундной стрелки ночью и синхронизация несколько раз в сутки (+ автоперевод на зимнее и летнее время что сделает мою поделку бессмысленной, но об этом я конечно же узнал чуть позже)

Подбор емкости и создание системы питания

Установив механизм в донора я начал смотреть сколько часы проработают просто от конденсатора, да можно было бы выяснить потребление часов и пересчитать время работы из ёмкости ионисторов, но есть нюанс при низком напряжении часы могут работать а вот светодиод в обратной связи нет и они начинают просто круги наворачивать. Поэтому только серии экспериментов дадут корректные данные..Иногда часы начинали неправильно показывать время, но вскоре причина была выяснена. Ещё было выяснено что от двух конденсаторов на 100F часы работают месяц.Используя дендрофикальную технологию я собрал прототип и следил за напряжением на ионисторе. Т.к. дело было зимой то это были самые жёсткие условия для системы. Часы находились не под прямым светом, но в комнате с окнами выходящими на южную сторону. Результаты следующие 2-3 солнечных дня могут обеспечить работу на целый месяц. Освещение от искусственного света либо пасмурный день дают работать в 0.

Моя панель собрана последовательно для достижения высокого напряжения даже при низком освещении, но ионисторы рассчитаны на 2,7В поэтому необходимы дополнительные детальки т.к. Солнечная панель в яркий день выдаёт 15В, да и часы не обрадуются напряжению полностью заряженных ионисторов. Я использовал два регулятора напряжения:

3,3В XC6206P332MR+диод для ионистора.

1,5В XC6206P152MR для часов.

Т.к. мы имеем дело с низкими токами то более эффективные DC/DC тут не катят т.к. у них хоть и большой КПД относительно линейных но и собственное потребление значительно выше, что говорить если даже AMS1117 оказывался слишком прожорливым и не давал нормально заряжать ионисторы.

Отработав всю зиму система показала свою жизнеспособность поэтому я создал плату и «докинул» её к одному из проектов.За это с меня немного взяли денег, но да ладно в итог получился аккуратный модуль хранения энергии.Собираем, покрываем лаком и крепим на заднюю часть подсоединяя провода.Готово

Всем спасибо за просмотр.