Содержание
Введение. 2
Основная часть. 5
Теоретическая часть. 5
Практическая часть. 7
Испытание зарядного устройства. 8
Заключение. 9
Список литературы. 10
Введение
В настоящее время солнечные батареи являются наиболее важным источником энергии для спутников и космических кораблей при длительных полетах. Они успешно применяются также и на Земле. В связи с увеличением потребления энергии во всем мире запасы обычных источников энергии (различных видов ископаемого топлива) должны истощиться в не слишком отдаленном будущем. Поэтому необходимо разрабатывать и использовать альтернативные источники энергии, и особенно наш единственный неистощимый естественный источник энергии -Солнце.
На данный момент практически каждый может собрать и получить в свое распоряжение свой независимый источник электроэнергии на солнечных батареях (фотоэлектрических панелях). В данной работе собраны и описаны сведения о солнечных батареях, представлен один из способов конструирования зарядного устройства на основе солнечных батарей.
Актуальность данной темы обусловлена тем, что в настоящее время многие люди пользуются плеерами MP3, цифровыми фотоаппаратами, сотовыми телефонами. И каждому из устройств требуется аккумулятор, а каждому аккумулятору – зарядное устройство. При постоянном пользовании батарея быстро садится. Зарядные устройства работают, в основном, от сети. В условиях похода, сенокоса, в лесу, т.е. в тех местах, где нет электричества, нет условия для подзарядки.
Практическая значимость: когда мы находимся рядом с электрической розеткой, то зарядить все эти устройства проблем не возникает. Но в местах, где нет электричества, появляются вопросы: где взять электричество, как зарядить свои устройства? Решение этой проблемы является зарядное устройство, работающее от солнечных батарей.
Цель работы: конструирование зарядного устройства на основе солнечных батарей, испытание его на практике.
Задачи:
· Найти и изучить информацию о солнечных батареях, о получении солнечной энергии.
· Сконструировать зарядное устройство и описать механизм работы.
· Провести испытание зарядного устройства.
Объектом исследования являются солнечные батареи.
Предметом исследования выступает возможность применения элементов, которые преобразуют энергию Солнца в электрический ток в портативных зарядных устройств.
Гипотеза -зарядное устройство на основе солнечных батарей является преобразователем, который превращает солнечную энергию в постоянный электрический ток и дает возможность использовать его для зарядки различных устройств.
Научная новизна: рассмотрим применение солнечных батарей не в научной сфере, а в повседневной сфере.
Методы изучения:
1.Теоретические:
• анализ теоретического материала по проблеме исследования;
• изучениесвойств
2. Практические:
• эксперимент
Основная часть
Теоретическая часть
Что такое солнечная батарея?
Солнечная батарея – это устройство, преобразующее энергию света в электрический ток.
Солнечная батарея состоит из отдельных солнечных элементов, которые соединяются последовательно и параллельно для того, чтобы увеличить выходные параметры (ток, напряжение и мощность). При последовательном соединении элементов увеличивается выходное напряжение, при параллельном – выходной ток. Для того, чтобы увеличить и ток и напряжение комбинируют два этих способа соединения. Кроме того, при таком способе соединения выход из строя одного из солнечных элементов не приводит в выходу из строя всей цепочки, т.е. повышает надежность работы всей батареи.
рис.1 схема соединения солнечных батарей
Принцип работы солнечных панель:
Солнечные панели состоят из фотоэлектрических ячеек. На поверхность панели попадают солнечные лучи. Под действием этих лучей полупроводник нагревается. Приток энергии высвобождает электроны внутри полупроводника. К фотоэлементу прилагается электрическое поле, которое направляет свободные электроны, заставляя их двигаться в определенном направлении. Этот поток электронов и образует электрический ток.
рис.2 схема строения солнечной батареи
Применение солнечных батарей:
Использование солнечного электричестваимеет много преимуществ. Это чистый, тихий и надежный источник энергии. Впервые фотоэлектрические батареи были использованы в космосе на спутниках. Сегодня солнечное электричество широко используется во многих областях. В удаленных районах, где нет централизованного электроснабжения, солнечные батареи используются для электроснабжения отдельных домов, для подъема воды и охлаждения лекарств. Эти системы зачастую используют аккумуляторные батареи для хранения выработанной днем электроэнергии. Кроме того, калькуляторы, телекоммуникационные системы, буи и т.д. работают от солнечного электричества. Солнечные батареи - новый этап в развитии бесперебойной системы энергосбережения жилищных домов, предприятий и деревень.
рис.3 примеры применения солнечных батарей
Практическая часть
В нашей исследовательской работе мы предлагаем иной способ использования солнечных батарей в обычной жизни- зарядное устройство. Для изготовления зарядного устройства на основе солнечных батарей нам понадобятся следующие детали:
1. Солнечные панели
2. Micro-USB кабель
3. Соединительные провода
Используемые инструменты:
1. Паяльник
2. Мультиметр
3. Инструмент для зачистки проводов
4. Кусачки
5. Термоусадочные трубки
Используемые материалы:
1. Олово
2. Радиомонтажный флюс (ЛТИ-120)
Ход работы
1. Возьмем micro-USB провод и кусачки. Отрежем кусачками USB-штекер от основного провода. В итоге у нас останется штекер micro-USB, а с другой стороны 5 проводов (красный, белый, зелёный, черный)
2. Для дальнейших действий нужно узнать распиновку USB. Солнечную батарею нужно соединять красным проводом с красным (плюс с плюсом), а второй провод солнечной батареи (черный) со знаком (-) с черным проводом. Также чтобы пошла зарядка нужно замкнуть белый и зеленый провод.
Рис. 4.Схема проводов.
3. Следующим шагом является определение полярности на проводах солнечной батареи, то есть на каком проводе «+», а на каком «-». Эти измерения проводятся с помощью мультиметра.
4. Обработаем провода флюсом (ЛТИ-120), предназначенный для удаления окисной пленки с поверхности припоя.
5. Затем необходимо спаять провода от солнечной батареи с проводами USB.
6. Для изоляции проводов используем термоусадочные трубки.
7. Наше устройство готово!
Испытание зарядного устройства
· При искусственном освещении
· Зарядка солнечной батареи шла медленно, солнечная батарея заряжалась в течение 30-35 минут, после этого напряжение было равно 4,67V, телефон можно заряжать.
· При пасмурной погоде
· Зарядка солнечной батареи шла медленно, спустя 30 минут напряжение достигло 3,65V. При этом напряжении уже была возможность зарядить телефон.
· При солнечном освещении
· Зарядка солнечной батарей шла в 2 раза быстрее двух предыдущих случаев. Спустя 15-20 минут напряжение достигло 5,36V. При таком напряжении есть возможность зарядить телефон.
Заключение
Сконструировать собственное зарядное устройство на основе солнечных батарей - это познавательно. В собственное зарядное устройство можно внести те конструктивные особенности, которые требуются лично вам.
Проведя испытание, можно утверждать, что зарядное устройство, изготовленное самостоятельно можно считать пригодным по назначению. В эксплуатации оно простое и неприхотливое.
Сконструированное зарядное устройство на основе солнечных батарей является правильным техническим решением, потому что, уезжая на длительное время или уходя в поход, где нет электрической розетки, нам необходимо иметь с собой эту вещь, с помощью которой можно зарядить все необходимые мобильные устройства.
Список литературы.
1. Осадчий, Г. Б. Солнечная энергоустановка [Текст] / Г. Б. Осадчий // Электрические станции N1, - с. 44.
2. Тимошкин, С. Е. Солнечная энергетика и солнечные батареи [Текст] / С. Е. Тимошкин. – М.: 1966. - с. 163-194.
3. Фугенфиров, М. И. Использование солнечной энергии в России [Текст] / М. И. Фугенфиров // ТеплоэнергетикаN4, - с. 6-12. - Библиогр.: с.назв.)