4.12　实例19：自动追踪太阳光的太阳能电池充电器制作

太阳能电池是一种光电池，能把太阳光的能量转换成电能，为了获得最高的效率，应让太阳能电池一直对着阳光，并使光线与太阳能电池表面垂直。而太阳在不停地移动，如何让太阳能电池自动跟踪太阳光？本节介绍的充电器每天能自动跟踪太阳光的移动，在季节变换时，只需手动调节太阳能电池的上下角度即可。由于在户外使用，因此选用受热影响较小的白色聚丙烯材料。设计时也适当考虑风的影响。本装置可给摩托车用的6V电池充电，也可作为收音机、录音机和小型电视机的电源。

4.12.1　太阳能电池

本实例所用太阳能电池有两种：一种是BL301，每个为0.5V、1A，作为电动机的电源；另一种是AL1218M，有5V、7V、10V三个输出端，单个最大输出电流为0.2A。

虽然电动机在最大负载时的电流也只有0.2A，但在光线弱时，太阳能电池的内阻增大，驱动电流减小，如同旧电池一样。解决的办法是增大太阳能电池的面积，电动机选用0.5V、1A的电池。表4.8是本实例所用太阳能电池的规格。从机械性能来看，能转动4倍大小的电池架。另外，用塑料布把充电器围起来，可不另外考虑防风措施。

4.12.2　镍镉电池

用太阳能电池充电，只能按其输出电压的60%～70%充电，以所用的AL1218M为例，可对6V的1号、2号镍镉电池充电。用太阳能电池充电的最好方法是边用电边充电，而且不必担心过充电。因为太阳能电池的内阻起着串联电阻的作用，成为恒流充电电路，最重要的是可避免充电不足。

4.12.3　电动机

太阳能电池和电动机的配合非常重要，样机使用电动机为0.5V、直径为24mm的太阳能电动机，装成300：1的齿轮减速机构，如图4.26所示。

4.12.4　工作原理

该太阳能电池充电器电路原理如图4.27所示。当光照到0.5V的太阳能电池上时，电动机转动，使载有太阳能电池的架子转向太阳。但转到什么位置停呢？它是通过继电器将光传感器和电动机相连接的。

光传感器是3mm×24mm矩形黑色的聚丙烯感光板，如图4.28所示，如果太阳光线不是直射的，便不容易感光。当传感器落入影子内时，继电器动作，电动机旋转，使装太阳能电池的架子转到太阳光线直射时为止。每隔15～20min，继电器常闭触点接通，电动机转动一次，架子缓慢地向西转动。电路中有一个可变电阻，用来调节光传感器的灵敏度。因为直射日光非常强，调节的目的是在一早一晚继电器能接通。

4.12.5　光传感器

制作中最难的就是光传感器，一定要在它的两边加上挡板，光传感器只能感知从挡板之间射入的光线，让继电器接通。随着太阳光强弱的变化，会产生一些角度误差。若要十分精确地做到没有角度差，电路将会很复杂。光线很强时，光线直射到光传感器，结果使方向一直在变化。但使太阳能电池架子转动的能量取自太阳光，因此，还是以不追求那么严格为好。

4.12.6　滑环的使用

另一个问题是太阳能电池和光传感器连接线的处理，旋转时，连接线不能扭绞。另外，在晚上有必要将太阳能电池架子顺时针转回初始位置。因此，在电路的接触机构中运用了滑环。把线束的一端接在滑环上，线束的另一端接在刷子上，旋转中一直保持接触。图4.29是滑环的尺寸和制作方法。因为有4根连线，所以需要4道滑环，4个刷子在上面旋转接触。刷子采用铜片，向上弯成约60°，利用铜片的弹性使其接触。4道导通环采用印板加工的办法，做成如图4.30所示形状。剩下的问题就是将太阳能电池架子支撑起来，把电动机和齿轮组件固定在滑环正下方的支撑板上。

利用本实例的装置可不再花钱使用6V的电源。能自动追踪太阳光的太阳能电池充电器实物接线图如图4.31所示。