Kuidas luua oma päikeseenergial töötav USB-laadija

Päikeseenergiat peetakse tõeliselt taastuvaks ja keskkonnasõbralikuks energiaallikaks, mis on Maal saadaval. Tänapäeval kasutavad inimesed seda ressurssi maksimaalselt ära, mis on eriti oluline äärealadel, kus elektriülekanne on piiratud. See sobib eriti hästi piirkondadesse, kus päevasel ajal on pikaajaline päikese käes, kuna see võib oluliselt vähendada elektriarveid.

Näitame teile, kuidas luua isetegemise süsteem USB-toitega alalisvoolu elektrooniliste seadmete laadimiseks päikeseenergia abil. Meie eesmärk on selgitada ja demonstreerida kontseptsiooni, kasutades minimaalseid komponente ja lihtsat disaini.

Päikeseenergia mõistmine

Päikeseenergia on päikesevalgusest saadava energia muundamine kasutatavaks ja tõhusaks energiaallikaks. Päikesepaneelid ja generaatorid kasutatakse valgusenergia muundamiseks elektrienergiaks. Päikesepaneelid on erineva suurusega, ulatudes mõnest ruuttollist kuni suurte paneelideni, mida kasutatakse elamute katustel. Samuti saate ühendada suuremaid paneele suurte väljade vahel, et toota elektrienergiat kaubanduslikuks kasutamiseks.

Päikeseenergia kasutamiseks on mitu võimalust. Kõige tavalisem on päikeseenergia (PV) süsteem, mis muudab päikesekiired elektrivooluks. Lisaks fotogalvaanilise süsteemi kasutamisele elektrivoolu genereerimiseks kasutavad inimesed siseruumide või vedelike soojendamiseks ka päikese soojusenergiat või päikeseenergia kontsentreerimist. Samuti saate paigaldada päikeseenergia soojaveesüsteemid.

Õigete komponentide valimine

Meie peamine eesmärk on kasutada päikesevalgust päikeseenergiat, et saada USB-toitega seadmete laadimiseks vajalik vool. Samuti vajate akut, et hoida laadimist halva ilma korral ja päikeseloojangu ajal. Lisaks tagab aku elektroonikaseadmete laadimiseks vajaliku spetsiifilise voolu pideva toite.

Selle DIY projekti jaoks vajate järgmisi komponente:

• Päikesepaneel: Alalisvoolu genereerimiseks päikesevalguse käes. Valige sobiva suurusega paneel vastavalt koormusnõudele. Kasutame 150 W päikesepaneele – selle võimsusega saame kasutada isegi alalisvoolu pirne ja alalisvoolu ventilaatoreid.
• Aku: Tasu hoidmiseks. Kasutage koormusnõudest lähtuvalt sobiva suurusega akut.
• Päikese laengu kontroller: Voolu reguleerimiseks ning aku ülelaadimise ja elektrilise ülekoormuse vältimiseks. Valige sobiva voolutugevuse ja USB-liidesega päikeseenergia laadimiskontroller.
• Juhtmed: Ühenduse jaoks.
• USB-seade: Testimiseks, näiteks mobiiltelefoni või tahvelarvutiga.

1. samm: plokkskeem

Järgmisel diagrammil on näidatud päikesepaneelide toodetud võimsuse saamiseks, juhtimiseks ja tõhusaks kasutamiseks vajalik koost.

Ühendage kõik seadmed – näiteks generaator (päikesepaneel), salvestusseade (aku) ja koormus – päikeseenergia laadimise kontrolleriga. See kontroller jälgib sissevoolu voolu, väljundkoormusvoolu ja laadimispinget.

2. samm: ühendage päikesepaneel

Aku laadimisvoolu suurendamiseks kasutame paralleelkonfiguratsioonis päikeseplaate (150W). Vastavalt koormusnõudele saate kasutada vähem või rohkem paneele ja võimsust. Paralleelkombinatsiooni jaoks ühendage kõigi päikesepaneelide positiivsed klemmid juhtme kaudu kokku ja tehke sama kõigi paneelide negatiivsete klemmidega. Seejärel katke positiivsete ja negatiivsete juhtmete liitekohad eraldi isoleerlindiga.

3. samm: ühendage laadimiskontroller

Ühendage paneeli positiivne juhe laadimiskontrolleri positiivse klemmiga ja negatiivne juhe laadimiskontrolleri negatiivse klemmiga. Meie päikeseenergia laadimise kontrolleril on A-tüüpi USB-port. Laadimiskontrolleril on sisemine pingeregulaator, mis muundab 12 V alalisvoolu 5 V alalisvooluks, võimaldades laadida USB-toitel seadmeid. USB-moodulites kasutatakse tavaliselt kontakte 1 ja 4 vastavalt 5 V alalisvooluna ja maandusena. Seda USB-porti kasutades saate laadida USB-liidesega elektroonikaseadmeid, nagu mobiiltelefonid, tahvelarvutid ja nutikellad.

Päikeseenergia laadimise kontroller hoiab ära ülelaadimise/liigpinge, mis muidu võib põhjustada aku kuumenemist. Ülekuumenemine võib kahjustada seadme aku eluiga ja jõudlust.

4. samm: paigaldage aku

Aku paigaldamine tagab a kasulik toitevaru olukordades, kus päikeseenergia laadimine pole halbade ilmastikutingimuste tõttu saadaval või öösel. Elektrivoolu salvestamiseks kasutame 12V alalisvoolu akusid. Seadsime need akud paralleelsesse konfiguratsiooni, mille tulemuseks on sama pinge, st 12 V, selle paralleelse kombinatsiooni kaudu. Paralleelne kombinatsioon suurendab aga vooluvõimsust.

Aku mahutavus (üks või mitu) tuleks valida koormuse vajaduse ja päikesepaneeli laadimisvõimsuse alusel. Ühendage päikeseenergia laadimiskontrolleri aku liides aku klemmidega, kasutades jämedaid metalljuhtmeid.

5. samm: viige juhtmestik lõpule

Veenduge, et kõik komponendid oleks õigesti ja tihedalt ühendatud, et vältida sädemete tekkimist. Samuti katke ühenduskohad lühise vältimiseks. Kasutage ühendamiseks kvaliteetset paksemat traati, kuna see vähendab juhtmekadusid. Päikesepaneelid, laadimiskontrollerid ja akud on üldiselt soovitatav paigutada üksteise lähedale, et vältida pikk elektrijuhtmestik – viimane võib kaasa tuua suurema elektrikadu ja vähendada päikeseenergia efektiivsust süsteem.

6. samm: testige laadijat

Süsteemi päevasel ajal aku laadimise testimiseks vajutage päikeseenergia laadimise kontrolleri sisselülitusnuppu. Jälgige laadimiskontrollerile kuvatavaid pingeid. Jälgige ka voolavat voolu kasutades digitaalset multimeetrit või digitaalne klambermõõtur.

Te märkate, et laadimiskontroller kuvab pinget akul ja päikesepaneelil. Laadimiskontroller näitab ka selle süsteemi koormusvoolu, kui sellega on ühendatud alalisvool.

Kui 12 V aku saavutab päikeseenergia laadimise kontrolleril umbes 14 V alalisvoolu, katkestab see laadimise päikesepaneelilt, et kaitsta akut ülelaadimise eest. Seda saate jälgida, jälgides päikesepaneeli pinget, mis võib päikesepaistelistel päevadel ületada 16 V alalisvoolu.

Järgmisena ühendage USB-seade või nutitelefon otse päikeseenergia laadimise kontrolleriga, kasutades A-tüüpi USB-pistikut. USB-port pakub 5 V alalisvoolu, mis on sisemiselt reguleeritud/akust allapoole teisendatud. Seda tehes märkate, et ühendatud seade hakkab laadima. Lisaks saate jälgida ka selle koormuse voolu.

Lisaks saab see süsteem toita seadmeid ka muul viisil kui USB-liidese kaudu; st saate kasutada 12 V liidest DC pirnide, DC ventilaatorite jne jaoks. Kõik, mida pead tegema, on ühendada need laadimiskontrolleri laadimisliidesega. Koormuse sümbol (nt pirn) tähistab seda laadimiskontrolleri liidest.

Saate seda isetegemisprojekti veelgi täiustada, et luua väike ja kerge kaasaskantav platvorm, mida saab kasutada nutitelefonide ja USB-toitega seadmete laadimiseks ilma akut kasutamata. Kuid see töötab ainult päevasel ajal.

Päikeselaadija eelised

See päikeseenergial töötav seade võib aidata teil parandada seadme kaasaskantavust ja vähendada sõltuvust tavapärastest elektrijaotussüsteemidest. Päikeseenergia laadimine parandab ka tõhusust, vältides tavalistes süsteemides vahelduvvoolu-alalisvooluks muundamisel tekkivaid kadusid. Päikeseenergiaga süsteemides saate neid kadusid vältida, kuna kogu salvestamine/laadimine toimub alalisvoolus; see võib aga vajada üleskonversiooni või pinge reguleerimist.

Kasutades oma kodus päikeseenergiat, saate oluliselt vähendada oma elektrikulusid. On palju muid päikeseenergial töötavaid projekte, mida saate ise ehitada, näiteks päikeseenergial töötav tänavavalgustus, päikeseenergial töötavad basseinisoojendid, päikeseenergial töötavad Bluetooth-kõlarid jne.