Как сделать собственное USB-зарядное устройство на солнечной энергии

Солнечная энергия считается действительно возобновляемым и экологически чистым источником энергии, доступным на Земле. В настоящее время люди максимально используют этот ресурс, что особенно важно в отдаленных районах, где передача электроэнергии ограничена. Он особенно подходит для регионов с длительным пребыванием на солнце в дневное время, поскольку позволяет значительно снизить счета за электроэнергию.

Мы покажем вам, как собрать самодельную систему для зарядки электронных устройств постоянного тока с питанием от USB с помощью солнечной энергии. Мы стремимся объяснить и продемонстрировать концепцию, используя минимальное количество компонентов и простой дизайн.

Понимание солнечной энергии

Солнечная энергия Это преобразование энергии солнечного света в полезный и эффективный источник энергии. Солнечные панели и генераторы используются для преобразования энергии света в электрическую энергию. Солнечные панели различаются по размеру: от нескольких квадратных дюймов до больших, используемых на крышах жилых домов. Вы также можете соединить более крупные панели на больших полях для выработки электроэнергии для использования в коммерческих масштабах.

Существует несколько способов использования солнечной энергии. Наиболее распространенной является солнечная фотоэлектрическая (PV) система, которая преобразует солнечные лучи в электрический ток. Помимо использования фотоэлектрической системы для генерации электрического тока, люди также используют солнечную тепловую энергию или концентрируют солнечную энергию для нагрева внутренних помещений или жидкостей. Вы также можете установить солнечные системы горячего водоснабжения.

Выбор правильных компонентов

Наша основная цель — использовать солнечную энергию солнечного света для получения тока, необходимого для зарядки устройств с питанием от USB. Вам также понадобится аккумулятор для хранения заряда на случай плохой погоды и во время заката. Кроме того, аккумулятор также обеспечивает непрерывную подачу определенного тока, необходимого для зарядки электронных устройств.

Для этого проекта своими руками вам потребуются следующие компоненты:

• Солнечная панель: Для генерации постоянного тока при воздействии солнечного света. Выберите панель подходящего размера в соответствии с требованиями к нагрузке. Мы используем солнечные панели мощностью 150 Вт — с такой мощностью мы можем работать даже с лампами постоянного тока и вентиляторами постоянного тока.
• Батарея: Для хранения заряда. Используйте батарею соответствующего размера в зависимости от требований к нагрузке.
• Контроллер солнечного заряда: Для регулирования тока и предотвращения перезарядки аккумулятора и электрической перегрузки. Выберите контроллер заряда солнечной батареи с подходящим номиналом тока и интерфейсом USB.
• Провода: Для связи.
• USB-устройство: Для тестирования, например, мобильный телефон или планшет.

Шаг 1: Блок-схема

На следующей схеме показана сборка, необходимая для получения, управления и эффективного использования энергии, вырабатываемой солнечными панелями.

Подключите все устройства, такие как блок генерации (солнечная панель), аккумулятор (батарея) и нагрузку, к контроллеру заряда солнечной энергии. Этот контроллер будет контролировать входящий ток, выходной ток нагрузки и напряжение зарядки.

Шаг 2. Подключите солнечную панель

Мы используем солнечные панели (150 Вт) в параллельной конфигурации для увеличения зарядного тока аккумулятора. Вы можете использовать меньше или больше панелей и мощность в соответствии с требованиями нагрузки. Для параллельной комбинации соедините положительные клеммы всех солнечных панелей вместе проводом и сделайте то же самое для отрицательных клемм всех панелей. Затем закройте соединения положительного и отрицательного проводов по отдельности изоляционной лентой.

Шаг 3. Прикрепите контроллер заряда

Подключите положительный провод панели к положительной клемме контроллера заряда, а отрицательный провод к отрицательной клемме контроллера заряда. Наш контроллер заряда от солнечной батареи имеет порт USB Type-A. Контроллер заряда имеет внутренний регулятор напряжения, который преобразует 12 В постоянного тока в 5 В постоянного тока, что позволяет заряжать устройства с питанием от USB. В USB-модулях контакты 1 и 4 обычно используются для подачи постоянного напряжения 5 В и заземления соответственно. Используя этот USB-порт, вы можете заряжать электронные устройства с USB-интерфейсом, такие как мобильные телефоны, планшеты и умные часы.

Контроллер заряда солнечной батареи предотвращает перезарядку/перенапряжение, которые в противном случае могут привести к перегреву аккумулятора. Перегрев может привести к повреждению срока службы и производительности аккумулятора устройства.

Шаг 4: Установите батарею

Установка аккумулятора обеспечивает полезное резервное питание в ситуациях, когда солнечная зарядка недоступна из-за плохих погодных условий или в ночное время. Для хранения электрического тока мы используем аккумуляторы постоянного тока напряжением 12 В. Мы расположили эти батареи в параллельной конфигурации, в результате чего через эту параллельную комбинацию обеспечивается одинаковое напряжение, то есть 12 В. Однако параллельное сочетание увеличивает токовую мощность.

Вам следует выбрать емкость батареи (одну или несколько) в зависимости от требований к нагрузке и зарядной способности солнечной панели. Подключите интерфейс батареи контроллера заряда солнечной батареи к клеммам батареи с помощью толстых металлических проводов.

Шаг 5: Завершите проводку

Убедитесь, что все компоненты подключены правильно и плотно, чтобы избежать искрения. Кроме того, закройте соединения, чтобы избежать короткого замыкания. Для соединения используйте более толстый провод хорошего качества, поскольку это снижает потери в проводнике. Обычно рекомендуется размещать солнечные панели, контроллеры заряда и батареи близко друг к другу, чтобы избежать длинная электропроводка — последнее может привести к большим потерям электроэнергии и снижению эффективности солнечной батареи. система.

Шаг 6. Проверьте зарядное устройство

Чтобы проверить эту систему на предмет зарядки аккумулятора в дневное время, нажмите кнопку включения на контроллере заряда солнечной батареи. Наблюдайте за напряжениями, которые появляются на контроллере заряда. Также следите за током, протекающим с помощью цифрового мультиметра или цифровые клещи.

Вы увидите, что контроллер заряда отображает напряжение на аккумуляторе и солнечной панели. Контроллер заряда также показывает ток нагрузки для этой системы, когда к нему подключена нагрузка постоянного тока.

Когда аккумулятор 12 В достигает напряжения около 14 В постоянного тока на контроллере заряда солнечной батареи, он отключает зарядку от солнечной панели, чтобы защитить аккумулятор от перезаряда. Вы можете наблюдать это, отслеживая напряжение солнечной панели, которое в солнечные дни может превышать 16 В постоянного тока.

Затем подключите USB-устройство или смартфон напрямую к контроллеру заряда солнечной батареи с помощью разъема USB типа A. Порт USB обеспечивает постоянное напряжение 5 В, которое внутренне регулируется/преобразуется с понижением напряжения от аккумулятора. При этом вы заметите, что подключенное устройство начинает заряжаться. Более того, вы также можете наблюдать ток, потребляемый этой нагрузкой.

Кроме того, эта система может питать устройства не через интерфейс USB; т. е. вы можете использовать интерфейс 12 В для ламп постоянного тока, вентиляторов постоянного тока и т. д. Все, что вам нужно сделать, это подключить их к интерфейсу нагрузки на контроллере заряда. Символ нагрузки (например, лампочка) обозначает этот интерфейс на контроллере заряда.

Вы можете усовершенствовать этот проект своими руками, создав небольшую и легкую портативную платформу для зарядки смартфонов и устройств с питанием от USB без использования аккумулятора. Однако он будет работать только днем.

Преимущества солнечного зарядного устройства

Это устройство на солнечной энергии может помочь вам улучшить портативность вашего устройства и снизить зависимость от традиционных систем распределения электроэнергии. Зарядка от солнечной энергии также повышает эффективность, позволяя избежать потерь, возникающих при преобразовании переменного тока в постоянный в обычных системах. В системах с солнечной энергией вы можете избежать этих потерь, поскольку все хранение/зарядка осуществляется постоянным током; однако может потребоваться повышающее преобразование или регулирование напряжения.

Используя солнечную энергию в своем доме, вы можете существенно сократить расходы на электроэнергию. Есть множество других проектов на солнечной энергии, которые вы можете построить самостоятельно, например, уличный фонарь на солнечной энергии, обогреватели для бассейна на солнечной энергии, динамики Bluetooth на солнечной энергии и т. д.