Сонячна енергія вважається справді відновлюваним і екологічно чистим джерелом енергії, доступним на Землі. Сьогодні люди максимально використовують цей ресурс, який особливо важливий у віддалених районах, де передача електроенергії обмежена. Це особливо підходить для регіонів з тривалим перебуванням на сонці вдень, оскільки може значно зменшити рахунки за електроенергію.
Ми покажемо вам, як створити саморобну систему для зарядки електронних пристроїв постійного струму, що живляться від USB, використовуючи сонячну енергію. Ми прагнемо пояснити та продемонструвати концепцію, використовуючи мінімальну кількість компонентів і простий дизайн.
Розуміння сонячної енергії
Сонячна енергія — це перетворення енергії сонячного світла в корисне та ефективне джерело енергії. Для перетворення світлової енергії в електричну використовують сонячні панелі та генератори. Розміри сонячних панелей варіюються від кількох квадратних дюймів до великих, які використовуються на дахах житлових будинків. Ви також можете з’єднувати більші панелі на великих полях, щоб виробляти електроенергію для використання в комерційних масштабах.
Існує кілька способів використання сонячної енергії. Найбільш поширеною є сонячна фотоелектрична (PV) система, яка перетворює сонячні промені в електричний струм. Окрім використання фотоелектричної системи для генерації електричного струму, люди також використовують сонячну теплову енергію або концентрацію сонячної енергії для обігріву внутрішніх приміщень або рідин. Ви також можете встановити сонячні системи гарячого водопостачання.
Вибір правильних компонентів
Наша головна мета полягає в тому, щоб використовувати сонячну енергію сонячного світла для отримання струму, необхідного для заряджання пристроїв, що живляться від USB. Вам також знадобиться акумулятор для зберігання заряду в разі поганої погоди і під час заходу сонця. Крім того, батарея також забезпечує безперервну подачу специфічного струму, необхідного для заряджання електронних пристроїв.
Для цього проекту DIY вам знадобляться такі компоненти:
- Сонячна панель: для генерування постійного струму під впливом сонячного світла. Виберіть панель відповідного розміру відповідно до вимог навантаження. Ми використовуємо сонячні батареї потужністю 150 Вт — з такою потужністю ми можемо працювати навіть з лампами постійного струму та вентиляторами постійного струму.
- Акумулятор: Для зберігання заряду. Використовуйте батарею відповідного розміру відповідно до вимог навантаження.
- Сонячний контролер заряду: для регулювання струму та запобігання перезаряду акумулятора та електричного перевантаження. Виберіть сонячний контролер заряду з відповідним номінальним струмом і інтерфейсом USB.
- Провід: Для підключення.
- USB-пристрій: для тестування, наприклад мобільний телефон або планшет.
Крок 1: Блок-схема
На наступній діаграмі показано збірку, необхідну для отримання, контролю та ефективного використання енергії, виробленої сонячними панелями.
Підключіть усі пристрої, такі як блок генерації (сонячна панель), блок накопичувача (акумулятор) і навантаження, до контролера сонячного заряду. Цей контролер контролюватиме вхідний струм, вихідний струм навантаження та напругу зарядки.
Крок 2: підключіть сонячну панель
Ми використовуємо сонячні панелі (150 Вт) у паралельній конфігурації для збільшення зарядного струму батареї. Ви можете використовувати менше або більше панелей і потужність відповідно до вимог навантаження. Для паралельної комбінації з’єднайте плюсові клеми всіх сонячних панелей за допомогою дроту та зробіть те саме для негативних клем усіх панелей. Потім наклейте ізоляційною стрічкою місця з’єднання позитивного та негативного проводів окремо.
Крок 3: Приєднайте контролер заряду
Підключіть позитивний провід панелі до позитивної клеми контролера заряду, а негативний провід – до негативної клеми контролера заряду. Наш сонячний контролер заряду має порт USB Type-A. Контролер заряду має внутрішній регулятор напруги, який перетворює 12 В постійного струму на 5 В постійного струму, що дозволяє заряджати пристрої, що живляться від USB. У модулях USB зазвичай контакти 1 і 4 використовуються як 5 В постійного струму та заземлення відповідно. Використовуючи цей порт USB, ви можете заряджати електронні пристрої з інтерфейсом USB, такі як мобільні телефони, планшети та розумні годинники.
Контролер заряду на сонячних батареях запобігає перезарядці/перенапрузі, яка інакше може призвести до нагрівання акумулятора. Перегрів може погіршити термін служби та продуктивність акумулятора пристрою.
Крок 4: Встановіть батарею
Встановлення батареї забезпечує корисну резервну енергію в ситуаціях, коли сонячна зарядка недоступна через погані погодні умови або вночі. Для зберігання електричного струму ми використовуємо батареї 12 В постійного струму. Ми розмістили ці батареї в паралельній конфігурації, що призводить до забезпечення однакової напруги, тобто 12 В, через цю паралельну комбінацію. Однак паралельна комбінація збільшує потужність струму.
Ви повинні вибрати ємність батареї (одна одиниця або кілька) на основі вимог до навантаження та зарядної ємності сонячної панелі. Підключіть інтерфейс акумулятора сонячного контролера заряду до клем акумулятора за допомогою товстих металевих дротів.
Крок 5: Завершіть монтаж електропроводки
Переконайтеся, що всі компоненти підключені правильно та щільно, щоб уникнути іскріння. Крім того, закрийте стики, щоб уникнути короткого замикання. Для з’єднання використовуйте якісний товстіший дріт, оскільки це зменшує втрати в провіднику. Зазвичай рекомендується розміщувати сонячні батареї, контролери заряду та батареї близько один до одного, щоб уникнути тривалої електричної проводки — остання може призвести до більших втрат електроенергії та зниження ефективності сонячної системи.
Крок 6. Перевірте зарядний пристрій
Щоб перевірити цю систему протягом дня для зарядки батареї, натисніть кнопку ввімкнення на сонячному контролері заряду. Слідкуйте за напругою, яка відображається на контролері заряду. Також контролюйте струм, що протікає, за допомогою цифрового мультиметра або цифрових кліщів.
Ви помітите, що контролер заряду відображає напругу на акумуляторі та сонячній панелі. Контролер заряду також показує струм навантаження для цієї системи, коли до нього підключено навантаження постійного струму.
Коли акумулятор 12 В досягає напруги близько 14 В постійного струму на сонячному контролері заряду, він відключає зарядку від сонячної панелі, щоб захистити акумулятор від перезаряду. Ви можете спостерігати за цим, відстежуючи напругу сонячної панелі, яка може перевищувати 16 В постійного струму в сонячні дні.
Потім підключіть USB-пристрій або смартфон безпосередньо до сонячного контролера заряду за допомогою USB-роз’єму типу A. USB-порт забезпечує 5 В постійного струму, який внутрішньо регулюється/понижується від акумулятора. Зробивши це, ви помітите, що підключений пристрій починає заряджатися. Крім того, ви також можете спостерігати за струмом, споживаним цим навантаженням.
Крім того, ця система може живити пристрої не через інтерфейс USB; тобто ви можете використовувати інтерфейс 12 В для ламп постійного струму, вентиляторів постійного струму тощо. Все, що вам потрібно зробити, це підключити їх до інтерфейсу навантаження на контролері заряду. Символ навантаження (наприклад, лампочка) представляє цей інтерфейс на контролері заряду.
Ви можете ще більше вдосконалити цей проект «зроби сам», щоб створити невелику та легку портативну платформу для заряджання смартфонів і пристроїв із живленням від USB без використання акумулятора. Однак працюватиме він лише вдень.
Переваги сонячного зарядного пристрою
Ця система, що працює на сонячних батареях, може допомогти вам покращити портативність вашого пристрою та зменшити залежність від звичайних систем розподілу електроенергії. Зарядка від сонячних батарей також підвищує ефективність, уникаючи втрат, які виникають під час перетворення змінного струму на постійний у звичайних системах. У системах, що працюють від сонячних батарей, ви можете уникнути цих втрат, оскільки всі накопичувачі/заряджання здійснюються від постійного струму; однак для цього може знадобитися підвищення напруги або регулювання напруги.
Використовуючи сонячну енергію у вашому домі, ви можете істотно скоротити витрати на електроенергію. Є багато інших проектів на сонячних батареях, які ви можете побудувати самостійно, наприклад вуличні ліхтарі на сонячних батареях, обігрівачі басейнів на сонячних батареях, колонки Bluetooth на сонячних батареях тощо.