Gadgets som telefoner, iPods, Smartur osv. er blevet en vigtig del af vores liv. De står alle over for et problem, og det er behovet for at oplade efter regelmæssig brug. Det bliver et stort problem, når du er på et sted, hvor elektricitet ikke er tilgængelig. En af løsningerne på denne slags problemer er at afhænge af fornyelsesenergikilderne. Der er forskellige typer vedvarende energikilder som vind, tidevand, sol osv. I dagens projekt vil vi bruge solenergi til at oplade vores mobiler. For at omdanne solenergi til elektricitet har vi brug for solpaneler. Vi vil se, hvordan et solcellepanel fungerer, og designe et solcelleopladningskredsløb til opladning af vores mobiltelefon samt for at beskytte batteriet mod overopladning.
komponenter kræves
- solpanel (6V, 80mA) – 2
- mikro USB – kabel -1
- LM317 spændingsregulator – 1
- BC547 NPN Transistor -1
- lille brødbræt
- potentiometer (10k)
- 1N5819 dioder – 2
- modstande 100 ohm og 150 ohm-2
- 5.6 V 1n4734a – 1
arbejde af solpanelet
solceller er normalt lavet af siliciumskiver. Siliciumatomerne i solcellerne danner 4 stærke bindinger med dets nærliggende siliciumatomer. Ved at have disse stærke bindinger forbliver elektronerne et sted, og der ses ingen strømstrøm. Disse solceller har normalt to lag halvledere. Det øverste lag af solcellen doteres med fosfor for at omdanne det til en n-type halvleder, og det nedre lag doteres med bor for at omdanne det til en p-type halvleder. N-type laget har overskydende elektroner, og p-type laget har ekstra huller. Når lyspartikler rammer solcellen, vil de fotoner, der er til stede i Lyset, have nok energi til at banke elektronerne fra deres binding, hvilket får den til at bevæge sig mod N-siden, og hullet (dannet ved fravær af en elektron) vil bevæge sig mod P-siden. De bevægelige elektroner opsamles derefter ved det tynde metalmateriale, der findes øverst på solcellen. Hvis et eksternt kredsløb er forbundet til disse metalmaterialer, strømmer elektronerne ind i det eksterne kredsløb og når derefter det ledende aluminiumsark, der findes bag på solcellen. Elektronen sætter sig derefter i hullet, der er til stede i solcellens p-type lag. Hver solcelle har en spænding på 0,5 V til 0,6 V. solcellerne er forbundet i serie for at få den nødvendige spænding. Normalt er 12 solceller forbundet i serie tilstrækkelige til at oplade en mobiltelefon. Der er tre typer solpaneler. De er monokrystallinske, polykrystallinske og tynde film. I vores projekt skal vi bruge to 6V 80mA solpaneler. Vi forbinder de to solpaneler i serie for at få en spænding på 12V og 80mA. Nedenstående billede viser det enkelte mini solpanel, der kan generere en udgangsspænding på 6V med en maksimal strøm på 80mA.
nedenstående billede viser serieforbindelsen af to mini solpaneler, som kan generere en udgang på 12V med en maksimal strøm på 80mA. Du kan øge udgangsstrømmen ved at forbinde ekstra solpaneler parallelt, og hver parallelforbindelse skal have to solpaneler forbundet i serie for at levere 12v. så for at få en 800mA Udgangsstrøm, har du brug for 20 solpaneler.
LM317 spændingsregulator
LM317 er en variabel spændingsregulator. Ved at bruge LM317 kan vi variere spændingen op til 37V med en maksimal strøm på 1,5 A. For at få den variable udgangsspænding anvendes nedenstående kredsløb.
udgangsspændingen kan beregnes ved hjælp af nedenstående formel:
Vout = 1.25(1 + (R2/R1))
nu Kan du variere udgangsspændingen ved at variere værdien af modstanden R2.
Bemærk: Selvom udgangsspændingen er afhængig af de eksterne modstande, der er tilsluttet LM317, skal indgangsspændingen være større (minimum 3V) end den ønskede udgangsspænding.
USB-kabel
jeg har brugt et gammelt USB til mikro-USB-kabel til at oplade mobiltelefonen med vores solcelleopladningskredsløb. Jeg har fjernet USB ‘ en, og nu indeholder kablet et micro USB-stik, som bruges til at oprette forbindelse til mobiltelefonen og 4 ledninger i den anden ende af kablet. Micro USB-kablet består af 4 stifter. To til overførsel af strøm og yderligere to til overførsel af data. Pinout af micro USB-kablet, der er nødvendigt til overførsel af strøm, er vist nedenfor.
efter at have kendt pinout, er det tid til at kende ledningerne, der er forbundet til disse stifter i den anden ende af kablet. For at bestemme hvilken ledning der er forbundet til hvilken pin, har jeg brugt et multimeter i kontinuitetstilstand. På denne måde fandt jeg de ledninger, der var nødvendige for at oprette forbindelse til udgangen af vores kredsløb.
Solar mobiltelefon oplader kredsløbsdiagram
kredsløbsdiagrammet vist nedenfor består af spænding og strømregulering sammen med overspændingsbeskyttelseskredsløbet. Forbindelserne er som følger: diodens anodeterminal (D1) er forbundet til solpanelets positive terminal, og diodens katodeterminal (D2) er forbundet til indgangsstiften på LM317 spændingsregulatoren. LM317 ‘ s udgangsterminal er forbundet til anodeterminalen på dioden (D2), og katodeterminalen på dioden (D2) er forbundet til Katodeterminalen på Senerdioden. ANODETERMINALEN på dioden er forbundet til bunden af BC547-transistoren gennem en 100 Ohm modstand. Kollektorterminalen på BC547-transistoren er forbundet til udgangsstiften på LM317 spændingsregulatoren gennem en 150 Ohm modstand. Emitterterminalen på BC547-transistoren er forbundet til GND. Justeringsstiften på LM317 er forbundet til potentiometerets variable ende og kollektorterminalen på BC547-transistoren. En af potentiometerets faste ende er forbundet til GND. En af de mest almindelige typer af USB-kabler, der er forbundet til GND-stiften, er USB-kablet, der er forbundet til GND-stiften på USB-kablet, og det er forbundet til GND-stiften på USB-kablet.
bearbejdning af dette solcelledrevne mobiltelefonopladerkredsløb
arbejdet med solcelleopladerkredsløbet er let at forstå. Først skal du placere hele opsætningen på et sted, hvor du kan få de maksimale solstråler. For at få den ønskede udgangsspænding fra kredsløbet skal du justere potentiometeret (brug et multimeter til at måle kredsløbets udgangsspænding). Når vi har fået den ønskede spænding (5V vil være tilstrækkelig til at oplade en mobiltelefon), skal du slutte micro USB til mobiltelefonen. Hvis der er ordentlig solstråling til rådighed for solpanelet, bliver telefonen opladet.
lad os se, hvordan vores kredsløb beskytter batteriet mod overopladning. Før vi forstår beskyttelsen mod overopladning, lad os forstå lidt om Diode. Den eneste forskel er, at når den er tilsluttet i omvendt bias, ved en bestemt indgangsspænding, vil den begynde at lede. Den spænding, som dioden udfører i omvendt bias, kaldes omvendt spænding eller spænding. 5V er forbundet i omvendt bias og påført en indgangsspænding, der er højere end den for vs., vil Senerdioden begynde at lede selv i omvendt bias-tilstand, men spændingen parallelt med sener-dioden vil altid være 5V. nu kommer til overbelastningsbeskyttelsen, hvis brugeren indstiller den ønskede udgangsspænding (ved at variere potentiometeret) til 5V og vælger en sener-diode med vs. 5V, fungerer kredsløbet fint, indtil batteriet ved opladningsenden er under eller lig med 5V. Når spændingen på batteriet ved opladningsenden er mere end 5V, begynder Spændingsdioden at lede i omvendt bias (da spændingsspændingen er 5V). Dette gør transistoren BC547 til at fungere i fremad bias-tilstand, som afskærer R2-modstanden fra kredsløbet, og udgangsspændingen fra vores kredsløb vil være 1,25 volt (fra formlen LM317, hold R2 =0). Denne spænding er ikke tilstrækkelig til at oplade vores batteri. På denne måde oplader vores kredsløb ikke vores batteri, når det når den krævede spænding, og vores batteri er beskyttet mod overopladning.
