Kako sestaviti svoj lasten polnilnik USB na sončno energijo

Sončna energija velja za resnično obnovljiv in okolju prijazen vir energije, ki je na voljo na Zemlji. Dandanes ljudje čim bolje izkoristijo ta vir, ki je še posebej pomemben na oddaljenih območjih, kjer je prenos električne energije omejen. Posebej primeren je za regije z dolgotrajno izpostavljenostjo soncu podnevi, saj lahko bistveno zniža račune za elektriko.

Pokazali vam bomo, kako sestaviti sistem DIY za polnjenje elektronskih naprav z enosmernim tokom, ki se napajajo prek USB, s pomočjo sončne energije. Naš cilj je razložiti in prikazati koncept z minimalnimi komponentami in preprosto zasnovo.

Razumevanje sončne energije

Sončna energija je pretvorba energije iz sončne svetlobe v uporaben in učinkovit vir energije. Sončne plošče in generatorji se uporabljajo za pretvorbo svetlobne energije v električno. Solarni paneli se razlikujejo po velikosti, od nekaj kvadratnih centimetrov do velikih, ki se uporabljajo na stanovanjskih strehah. Prav tako lahko med seboj povežete večje plošče na velikih poljih, da ustvarite električno energijo za uporabo v komercialnem obsegu.

Obstaja več načinov za izkoriščanje sončne energije. Najpogostejši je solarni fotovoltaični (PV) sistem, ki pretvarja sončne žarke v električni tok. Poleg uporabe fotonapetostnega sistema za ustvarjanje električnega toka ljudje uporabljajo tudi sončno toplotno energijo ali koncentriranje sončne energije za ogrevanje notranjih prostorov ali tekočin. Namestite lahko tudi solarne sisteme za ogrevanje vode.

Izbira pravih komponent

Naš glavni cilj je izkoriščanje sončne energije iz sončne svetlobe za pridobitev toka, potrebnega za polnjenje naprav, ki se napajajo prek USB-ja. Potrebovali boste tudi baterijo za shranjevanje polnjenja v primeru slabega vremena in ob sončnem zahodu. Poleg tega baterija zagotavlja neprekinjeno oskrbo s specifičnim tokom, ki je potreben za polnjenje elektronskih naprav.

Za ta projekt DIY boste potrebovali naslednje komponente:

• Sončna celica: Za ustvarjanje enosmernega toka pri izpostavljenosti sončni svetlobi. Izberite ploščo ustrezne velikosti glede na obremenitev. Uporabljamo 150 W sončne celice—s to zmogljivostjo lahko upravljamo celo z enosmernimi žarnicami in enosmernimi ventilatorji.
• Baterija: Za shranjevanje polnjenja. Uporabite baterijo ustrezne velikosti glede na zahtevano obremenitev.
• Solarni regulator polnjenja: Za uravnavanje toka in preprečevanje prenapolnjenosti baterije in električne preobremenitve. Izberite solarni krmilnik polnjenja z ustreznim tokom in vmesnikom USB.
• Žice: Za povezavo.
• Naprava USB: Za testiranje, kot je mobilni telefon ali tablica.

1. korak: blokovni diagram

Naslednji diagram prikazuje sklop, ki je potreben za pridobivanje, nadzor in učinkovito uporabo energije, ki jo proizvajajo sončni paneli.

Povežite vse naprave - kot so generatorska enota (sončna plošča), pomnilniška enota (baterija) in obremenitev - na solarni krmilnik polnjenja. Ta krmilnik bo spremljal vhodni tok, izhodni tok obremenitve in polnilno napetost.

2. korak: Povežite sončno ploščo

Za povečanje polnilnega toka baterije uporabljamo solarne plošče (150W) v vzporedni konfiguraciji. Uporabite lahko manj ali več plošč in zmogljivost glede na obremenitev. Za vzporedno kombinacijo povežite pozitivne priključke vseh solarnih panelov skupaj z žico in naredite enako za negativne priključke vseh panelov. Nato pokrijte spoje pozitivnih in negativnih žic posamično z izolirnim trakom.

3. korak: Pritrdite krmilnik polnjenja

Povežite pozitivno žico plošče s pozitivnim priključkom krmilnika polnjenja in negativno žico z negativnim priključkom krmilnika polnjenja. Naš solarni krmilnik polnjenja ima na sebi vrata USB tipa A. Krmilnik polnjenja ima notranji regulator napetosti, ki pretvori 12 V DC v 5 V DC, kar mu omogoča polnjenje naprav z USB napajanjem. V modulih USB se nožice 1 in 4 običajno uporabljajo kot 5 V DC oziroma ozemljitev. S tem USB priključkom lahko polnite elektronske naprave z USB vmesniki, kot so mobilni telefoni, tablice in pametne ure.

Solarni regulator polnjenja preprečuje prekomerno polnjenje/prenapetost, ki bi sicer lahko povzročila segrevanje baterije. Pregrevanje lahko poškoduje življenjsko dobo in delovanje baterije naprave.

4. korak: Namestite baterijo

Namestitev baterije zagotavlja a koristno rezervno napajanje v primerih, ko solarno polnjenje ni na voljo zaradi slabih vremenskih razmer ali ponoči. Za shranjevanje električnega toka uporabljamo 12V DC baterije. Te baterije smo razporedili v vzporedno konfiguracijo, kar ima za posledico zagotavljanje enake napetosti, tj. 12 V, prek te vzporedne kombinacije. Vendar pa vzporedna kombinacija poveča trenutno zmogljivost.

Izbrati morate kapaciteto baterije (ena enota ali več) na podlagi zahteve glede obremenitve in polnilne zmogljivosti sončne celice. Z debelimi kovinskimi žicami povežite baterijski vmesnik solarnega krmilnika polnjenja s sponkami akumulatorja.

5. korak: Dokončajte ožičenje

Prepričajte se, da so vse komponente pravilno in tesno povezane, da preprečite iskrenje. Pokrijte tudi spoje, da preprečite kratek stik. Za medsebojno povezovanje uporabite kakovostno debelejšo žico, saj zmanjša izgube prevodnika. Na splošno je priporočljivo, da sončne celice, krmilnike polnjenja in baterije postavite blizu drug drugemu, da se izognete dolgotrajna električna napeljava – slednja lahko povzroči večje izgube električne energije in zmanjša učinkovitost solarne energije sistem.

6. korak: preizkusite polnilnik

Če želite preskusiti ta sistem podnevi za polnjenje baterije, pritisnite gumb za vklop na solarnem regulatorju polnjenja. Upoštevajte napetosti, ki so prikazane na krmilniku polnjenja. Spremljajte tudi pretok toka z uporabo digitalnega multimetra ali digitalne klešče.

Opazili boste, da krmilnik polnjenja prikazuje napetost na bateriji in solarni plošči. Krmilnik polnjenja prikazuje tudi bremenski tok za ta sistem, ko je nanj priključeno breme enosmernega toka.

Ko 12 V baterija doseže napetost okoli 14 V DC na solarnem krmilniku polnjenja, prekine polnjenje s solarne plošče, da zaščiti baterijo pred prenapolnjenostjo. To lahko opazite s spremljanjem napetosti sončne plošče, ki lahko v sončnih dneh preseže 16 V DC.

Nato priključite napravo USB ali pametni telefon neposredno na solarni krmilnik polnjenja s priključkom USB tipa A. Vrata USB zagotavljajo 5 V DC, ki je interno reguliran/pretvorjen navzdol iz baterije. Ko boste to storili, boste opazili, da se je povezana naprava začela polniti. Poleg tega lahko opazujete tudi tok, ki ga črpa to breme.

Poleg tega lahko ta sistem napaja naprave tudi drugače kot prek vmesnika USB; lahko uporabite vmesnik 12 V za DC žarnice, DC ventilatorje itd. Vse kar morate storiti je, da jih povežete z obremenitvenim vmesnikom na krmilniku polnjenja. Simbol obremenitve (npr. žarnica) predstavlja ta vmesnik na krmilniku polnjenja.

Ta DIY projekt lahko še nadgradite in naredite majhno in lahko prenosno platformo za polnjenje pametnih telefonov in naprav, ki se napajajo prek USB-ja, brez uporabe baterije. Deloval pa bo le čez dan.

Prednosti solarnega polnilnika

Ta ureditev na sončno energijo vam lahko pomaga izboljšati prenosljivost vaše naprave in zmanjšati odvisnost od običajnih sistemov za distribucijo električne energije. Polnjenje s sončno energijo prav tako izboljša učinkovitost z izogibanjem izgubam, ki nastanejo med pretvorbo AC v DC v običajnih sistemih. V sistemih na sončno energijo se lahko izognete tem izgubam, saj vse shranjevanje/polnjenje poteka v enosmernem toku; vendar pa lahko zahteva pretvorbo navzgor ali regulacijo napetosti.

Z izkoriščanjem sončne energije v vašem domu lahko bistveno zmanjšate stroške električne energije. Obstaja veliko drugih projektov na sončno energijo, ki jih lahko zgradite sami, na primer ulične svetilke na sončno energijo, grelniki bazenov na sončno energijo, zvočniki Bluetooth na sončno energijo itd.