Gadgets wie Handys, iPods, Smartwatches, etc. sind ein wichtiger Teil unseres Lebens geworden. Sie alle haben ein Problem, und das ist die Notwendigkeit, nach regelmäßigem Gebrauch aufzuladen. Es wird zu einem großen Problem, wenn Sie sich an einem Ort befinden, an dem kein Strom verfügbar ist. Eine der Lösungen für diese Art von Problemen besteht darin, von den erneuerbaren Energiequellen abhängig zu sein. Es gibt verschiedene Arten erneuerbarer Energiequellen wie Wind, Gezeiten, Sonne usw. Im heutigen Projekt werden wir Solarenergie nutzen, um unsere Handys aufzuladen. Um Sonnenenergie in Strom umzuwandeln, benötigen wir Sonnenkollektoren. Wir werden sehen, wie ein Solarpanel funktioniert, und eine Solar-Handy-Ladeschaltung entwerfen, um unser Handy aufzuladen und den Akku vor Überladung zu schützen.
Komponenten Erforderlich
- Solar panel (6 V, 80mA) -2
- Micro USB kabel -1
- LM317 Spannung Regler -1
- BC547 NPN Transistor -1
- Kleine Breadboard
- Potentiometer (10 K)
- 1N5819 Dioden–2
- Widerstände 100 Ohm und 150 Ohm-2
- 5,6 V 1N4734A Zener Diode – 1
Arbeiten des Solarpanels
Solarzellen werden normalerweise aus Siliziumwafern hergestellt. Die Siliziumatome in den Solarzellen bilden 4 starke Bindungen mit ihren benachbarten Siliziumatomen. Durch diese starken Bindungen bleiben die Elektronen an einem Ort und es wird kein Stromfluss gesehen. Diese Solarzellen haben normalerweise zwei Schichten von Halbleitern. Die obere Schicht der Solarzelle ist mit Phosphor dotiert, um sie in einen n-Typ-Halbleiter umzuwandeln, und die untere Schicht ist mit Bor dotiert, um sie in einen p-Typ-Halbleiter umzuwandeln. Die N-Typ-Schicht hat überschüssige Elektronen und die p-Typ-Schicht hat zusätzliche Löcher. Wenn Lichtteilchen auf die Solarzelle treffen, haben die im Licht vorhandenen Photonen genug Energie, um die Elektronen von ihrer Bindung zu lösen, wodurch sie sich in Richtung der N-Seite bewegen, und das Loch (gebildet durch die Abwesenheit eines Elektrons) bewegt sich in Richtung der P-Seite. Die beweglichen Elektronen werden dann an dem dünnen Metallmaterial gesammelt, das sich oben auf der Solarzelle befindet. Wenn ein externer Stromkreis an diese Metallmaterialien angeschlossen wird, fließen die Elektronen in den externen Stromkreis und erreichen dann das leitfähige Aluminiumblech, das an der Rückseite der Solarzelle vorhanden ist. Das Elektron setzt sich dann in dem Loch ab, das sich in der P-Schicht der Solarzelle befindet. Jede Solarzelle hat eine Spannung von 0,5 V bis 0,6 V. Die Solarzellen sind in Reihe geschaltet, um die erforderliche Spannung zu erhalten. In der Regel reichen 12 in Reihe geschaltete Solarzellen aus, um ein Mobiltelefon aufzuladen. Es gibt drei Arten von Sonnenkollektoren. Sie sind monokristallin, polykristallin und dünnschichtig. In unserem Projekt werden wir zwei 6V 80mA Sonnenkollektoren verwenden. Wir verbinden die beiden Solarmodule in Reihe, um eine Spannung von 12V und 80mA zu erhalten. Das Bild unten zeigt das einzelne Mini-Solarpanel, das eine Ausgangsspannung von 6V mit einem maximalen Strom von 80mA erzeugen kann.
Die unten pic zeigt die serie verbindung von zwei mini solar panels, die erzeugen kann eine ausgang von 12 V mit einem max strom von 80mA. Sie können erhöhen die ausgang strom durch anschluss extra solar panels in parallel und jeder parallel verbindung muss mit zwei solar panels verbunden in serie zu liefern 12V. so zu erhalten eine 800mA ausgang strom, sie werden benötigen 20 solar panels.
LM317 Spannung regler
LM317 ist eine variable spannung regler. Durch mit LM317, wir können variieren die spannung bis zu 37 V mit einem max strom von 1.5A. Zu erhalten die variable ausgangs spannung, die unten schaltung ist verwendet.
Die Ausgangsspannung kann mit der folgenden Formel berechnet werden:
Vout = 1,25 (1 + (R2 / R1))
Durch Variieren des Wertes des Widerstands R2 können Sie nun die Ausgangsspannung variieren.
Hinweis: Obwohl die Ausgangsspannung von den externen Widerständen abhängt, die an den LM317 angeschlossen sind, sollte die Eingangsspannung größer sein (mindestens 3 V) als die gewünschte Ausgangsspannung.
USB-Kabel
Ich habe ein altes USB-zu-Micro-USB-Kabel verwendet, um das Mobiltelefon mit unserer Solar-Handy-Ladeschaltung aufzuladen. Ich habe den USB entfernt, und jetzt enthält das Kabel einen Micro-USB-Anschluss, über den eine Verbindung zum Mobiltelefon hergestellt wird, und 4 Drähte am anderen Ende des Kabels. Das Micro-USB-Kabel besteht aus 4 Pins. Zwei für die Übertragung von Strom und zwei weitere für die Übertragung von Daten. Die Pinbelegung des Micro-USB-Kabels, das für die Stromversorgung benötigt wird, ist unten dargestellt.
Nachdem Sie die Pinbelegung kennen, müssen Sie die Drähte kennen, die mit diesen Stiften am anderen Ende des Kabels verbunden sind. Um festzustellen, welcher Draht mit welchem Pin verbunden ist, habe ich ein Multimeter im Durchgangsmodus verwendet. Auf diese Weise fand ich die Drähte, die zum Anschließen an den Ausgang unserer Schaltung benötigt wurden.
Solar Handy Ladegerät Schaltplan
Die schaltplan unten gezeigt besteht aus spannung und strom regulierung zusammen mit die überspannung schutz schaltung. Die verbindungen sind wie folgt: die anode terminal der diode (D1) verbunden ist die positive terminal der solar panel, und die kathode terminal der diode (D2) verbunden ist die eingang pin der LM317 spannung regler. Die ausgang terminal der LM317 verbunden ist die anode terminal der diode (D2), und die kathode terminal der diode (D2) verbunden ist die kathode terminal der Zener diode. Der Anodenanschluss der Zenerdiode ist über einen 100-Ohm-Widerstand mit der Basis des BC547-Transistors verbunden. Der Kollektoranschluss des BC547-Transistors ist über einen 150-Ohm-Widerstand mit dem Ausgangspin des LM317-Spannungsreglers verbunden. Der Emitteranschluss des BC547-Transistors ist mit GND verbunden. Der Einstellstift des LM317 ist mit dem variablen Ende des Potentiometers und dem Kollektoranschluss des BC547-Transistors verbunden. Eines der festen Enden des Potentiometers ist mit dem GND verbunden. Der mit dem VCC-Pin des Micro-USB-Kabels verbundene Draht ist mit dem Kathodenanschluss der Zenerdiode verbunden, und der mit dem GND-Pin des USB-Kabels verbundene Draht ist mit dem GND verbunden.
Arbeits dieser solar powered handy ladegerät schaltung
Die arbeits der solar mobile ladegerät schaltung ist einfach zu verstehen. Platzieren Sie das gesamte Setup zunächst an einem Ort, an dem Sie die maximalen Sonnenstrahlen erhalten können. Um die gewünschte Ausgangsspannung aus dem Stromkreis zu erhalten, stellen Sie das Potentiometer ein (Messen Sie die Ausgangsspannung des Stromkreises mit einem Multimeter). Sobald wir die gewünschte Spannung erreicht haben (5 V reichen aus, um ein Mobiltelefon aufzuladen), schließen Sie den Micro-USB an das Mobiltelefon an. Wenn für das Solarpanel die richtige Sonnenstrahlung zur Verfügung steht, wird das Telefon aufgeladen.
Lassen Sie uns sehen, wie unsere Schaltung die Batterie vor Überladung schützt. Bevor wir den Schutz vor Überladung verstehen, lassen Sie uns ein wenig über Zenerdiode verstehen. Zener diode ist ähnlich wie eine normale diode, aber der einzige unterschied ist, dass, wenn verbunden in reverse bias, bei bestimmten eingangs spannung, die Zener diode wird starten leitung. Die Spannung, bei der die Zenerdiode in umgekehrter Vorspannung leitet, wird als Sperrspannung oder Zenerspannung (Vz) bezeichnet. Wenn eine Zenerdiode von Vz 5V in der umgekehrten Vorspannung angeschlossen ist und eine Eingangsspannung höher als die von Vz angelegt wird, beginnt die Zenerdiode auch im umgekehrten Vorspannungsmodus zu leiten, aber die Spannung parallel zur Zenerdiode beträgt immer 5V. Wenn der Benutzer nun zum Überladeschutz kommt und die gewünschte Ausgangsspannung (durch Variieren des Potentiometers) auf 5V einstellt und eine Zenerdiode von Vz = 5V wählt, funktioniert die Schaltung einwandfrei, bis die Batterie am Ladeende unter oder gleich 5V ist. Sobald die Spannung der Batterie am Ladeende mehr als 5 V beträgt, beginnt die Zenerdiode in umgekehrter Vorspannung zu leiten (da die Zenerspannung 5 V beträgt). Dadurch arbeitet der Transistor BC547 im Vorwärts-Bias-Modus, der den R2-Widerstand von der Schaltung abschneidet und die Ausgangsspannung von unserer Schaltung 1,25 Volt beträgt (aus der Formel von LM317, halten Sie R2 = 0). Diese Spannung reicht nicht aus, um unsere Batterie aufzuladen. Auf diese Weise lädt unsere Schaltung unsere Batterie nicht auf, sobald sie die erforderliche Spannung erreicht hat, und unsere Batterie ist vor Überladung geschützt.
