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面包板电路实验中使用的太阳能电源装置

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<目前市场上的太阳能电池一般为硅太阳能电池,转换效率约为10%。

业馀条件下可选择多种太阳能光伏。本电路电源主要用于面板实验回路,要求输出电压3~6V,输出电流一般为10mA左右,因此选择9V电压、100mA电流的光伏电源。

电源的原理是将太阳能转换为电能并储存,以便在电路实验中使用。一般可以用电池充电。

超级电容器简称超级电容器,也称为法拉电容器、金电容器,是储藏能源的特殊电容器,具有法拉级超级电容器(0.1~5000F)。本电路采用耐电压5.5V、容量1F的电容器。超容量与电池相比,主要优点是阻抗低寿命长,充电放电超过40万次,无记忆效果充电速度快,充电10秒~10分钟可达到额定容量的95%以上的电源电路简单,无需维护。

电路输出3~6V直流电压,为什么使用9V、100mA的光电?这主要是为了考虑本机主要在室内使用,光线弱的白天靠近窗户充电,晚上在灯光下充电,使用输出电压高的光伏板满足需求。

超级电容器的耐压性为5.5V,为了不在光线强的情况下长时间充电,电压超过电容器的耐压性上限,电路采取了稳定的压力对策。电路在光伏板的两端并联连接了两个串联的蓝色发光二极管灯。蓝色发光二极管的工作电压为3.3V,两个串联为6.6V。该电压通过二极管D1添加到超级电容器,使充电电压的上限稳定在6V左右。虽然超过超级电容器的耐压性约为0.5V,但不影响电路的正常使用。

电路能提供的电流与供电时间成反比,电流越大,供电时间越短。如果采用2F藏电容器,放电电流为10mA,放电电压从6V下降到3W,能供电多久?

 

的时间T=C(U1-U2)/1中,t为时间,单位为s的c为电容器容量,单位为f的U1为电容器放电开始的电压,单位为v的U2为电容器放电结束时的电压,单位为v的I为放电电流,单位为a。因此,

时间T=2(6-3)/0.01=600(秒)=10(分钟)的回答可供电10分钟。请注意,以上是假设电路中放电电流在lOmA不变的情况下的结果,如果实际情况不同,放电时间必须根据各种因素进行修正。

超容量可以为负载提供瞬时的大电流,但其直流内阻较大的交流电路应添加旁路容量的电路电解容量C3的作用可以改善超容量电源的交流性能。

组装面包板的太阳能光伏电源,选择圆柱型超级电容器,有两个并列的引脚,可以直接插入面包板。

在业馀条件下可以选择90mm×42mm的光伏。背面有两块铜板,上面显示了电池的极性。

太阳能电池的背面用红色、黑色两条引线分别焊接在电池的正极、负极电极上,用双面胶粘贴在KT板上。

根据安装部件的大小,用1/4的面包板裁剪面包板,留下带燕尾钩的下条,贴在KT板上。

稳定压力使用2个3mm的发光二极管,用电路组装面包板的太阳能电源。然后放在阳光下照射,几分钟后发现蓝色LED变亮,表示正在充电,可以根据LED的亮度来判断充电程度。本装置可在阳光下照射约5分钟,完成充电。

将组装成功的面包电路用燕尾槽固定在太阳能电源装置上,用面包从太阳能电源连接到实验面包上,进行太阳能电源供电的实验。

太阳能光伏电源供电的实验电路如下图所示。工作电流在3mA左右,本装置可提供约40分钟的实验。这与计算结果基本一致。为了增加光伏电源的供电时间,可以增加电容器的容量。

在使用中,发现该装置的连续工作时间不能与电池相比,但可以随时在阳光和照明下充电。

如果得到标称为9V、100mA的太阳能池,可以用电表测量输出电压和短路电流。电压可以用电压表的直流挡直接测量。短路电流可以用200mA挡板测量。一组实测结果显示,晴天中午将光伏片垂直于阳光,短路电流最大为55mA。光电板的最大工作电流一般比短路电流小一点,但大致相同的短路电流是设计太阳能光电源的重要依据。

此外,还可以测量室内窗户宇宙散射光下的输出电压、短路电流:各种照明灯具下的输出电压、短路电流等。

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