Gadgets kuten puhelimet, iPodit, älykellot, jne. on tullut tärkeä osa elämäämme. Heillä kaikilla on yksi ongelma, ja se on tarve veloittaa säännöllisen käytön jälkeen. Siitä tulee iso huoli, kun ollaan paikassa, jossa sähköä ei ole saatavilla. Yksi ratkaisu tällaisiin ongelmiin on riippuvainen uusiutuvista energialähteistä. On olemassa erilaisia uusiutuvia energialähteitä, kuten tuuli, vuorovesi, aurinko jne. Tämän päivän hankkeessa aiomme käyttää aurinkoenergiaa kännyköiden lataamiseen. Aurinkoenergian muuntamiseen sähköksi tarvitaan aurinkopaneeleita. Näemme, miten aurinkopaneeli toimii ja suunnittelemme aurinkopuhelimen laturipiirin, jolla voimme ladata matkapuhelintamme sekä suojata akkua ylilataukselta.
tarvittavat komponentit
- aurinkopaneeli (6V, 80mA) – 2
- mikro – USB – kaapeli -1
- LM317 jännitteensäädin – 1
- BC547 NPN-transistori -1
- pieni leipälauta
- 1n5819 diodit-2
- vastukset 100 ohmia ja 150 ohmia-2
- 5.6 V 1n4734a zener-diodi – 1
potentiometri (10k)
aurinkopaneelin
aurinkokennot valmistetaan yleensä piikiekoista. Aurinkokennojen piiatomit muodostavat 4 vahvaa sidosta viereisten piiatomien kanssa. Näiden vahvojen sidosten avulla elektronit pysyvät yhdessä paikassa,eikä virtausta nähdä. Näissä aurinkokennoissa on yleensä kaksi kerrosta puolijohteita. Aurinkokennon ylin kerros seostetaan fosforilla sen muuttamiseksi n-tyyppiseksi puolijohteeksi ja alempi kerros seostetaan boorilla sen muuttamiseksi p-tyyppiseksi puolijohteeksi. N-tyypin kerroksella on ylimääräisiä elektroneja ja p-tyypin kerroksella ylimääräisiä reikiä. Kun valohiukkaset iskevät aurinkokennoon, valossa olevat fotonit saavat tarpeeksi energiaa kolauttaakseen elektronit sidokseltaan, jolloin se siirtyy kohti n-puolta, ja elektronin puuttumisesta muodostuva aukko siirtyy kohti P-puolta. Liikuteltavat elektronit kerätään sitten aurinkokennon huipulla olevaan ohueen metallimateriaaliin. Jos näihin metallimateriaaleihin on kytketty ulkoinen piiri, elektronit virtaavat ulkoiseen piiriin ja saavuttavat sitten aurinkokennon takaosassa olevan johtavan alumiinilevyn. Tämän jälkeen elektroni asettuu reikään, joka on läsnä aurinkokennon p-tyypin kerroksessa. Jokaisen aurinkokennon jännite on 0,5-0,6 V. aurinkokennot kytketään sarjaan tarvittavan jännitteen saamiseksi. Yleensä 12 sarjaan kytkettyä aurinkokennoa riittää matkapuhelimen lataamiseen. Aurinkopaneeleita on kolmenlaisia. Ne ovat yksikiteisiä, monikiteisiä ja ohutkalvoisia. Hankkeessamme aiomme käyttää kahta 6V 80mA aurinkopaneelia. Liitämme kaksi aurinkopaneelit sarjassa saada jännite 12V ja 80mA. Alla olevassa kuvassa näkyy yksittäinen mini-aurinkopaneeli, joka voi tuottaa 6V: n lähtöjännitteen 80mA: n maksimivirralla.
alla olevassa kuvassa on kahden Mini-aurinkopaneelin sarjaliitäntä, joka voi tuottaa 12 V: n tehon ja maksimivirran ollessa 80 ma. Voit lisätä lähtövirtaa liittämällä ylimääräisiä aurinkopaneeleita rinnakkain ja jokaisessa rinnakkaisliitännässä on oltava kaksi aurinkopaneelia, jotka on kytketty sarjaan 12V: n toimittamiseksi. jotta saat 800mA: n lähtövirran, tarvitset 20 aurinkopaneelia.
LM317 jännitteensäädin
LM317 on muuttuva jännitteensäädin. Käyttämällä LM317, voimme vaihdella jännite jopa 37V max nykyinen 1.5 A. Saada muuttujan lähtöjännite, alla piiri käytetään.
lähtöjännite voidaan laskea alla olevalla kaavalla:
Vout = 1,25(1 + (R2/R1))
nyt vastuksen arvoa R2 muuttamalla voidaan lähtöjännitettä muuttaa.
Huom.: Vaikka lähtöjännite on riippuvainen ulkoinen vastukset kytketty LM317, tulojännite olisi suurempi (vähintään 3V) kuin haluttu lähtöjännite.
USB-kaapeli
olen käyttänyt vanhaa USB-micro-USB-kaapelia matkapuhelimen lataamiseen aurinkopuhelinlaturipiirillämme. Olen poistanut USB, ja nyt kaapeli sisältää micro USB-liitin, jota käytetään yhteyden matkapuhelimeen ja 4 johdot kaapelin toisessa päässä. Micro USB-kaapeli koostuu 4 nastat. Kaksi vallan siirtämiseen ja toiset kaksi tietojen siirtämiseen. Pinout micro USB-kaapeli tarvitaan siirtää valtaa on esitetty alla.
kun tietää pinout, on aika tietää johdot kytketty nämä nastat toisessa päässä kaapelin. Selvittääkseni, mikä johto on kytketty mihinkin tappiin, olen käyttänyt yleismittaria jatkuvuustilassa. Näin löysin johdot, joita tarvitaan virtapiirin ulostuloon.
Aurinkopuhelinlaturin piirikaavio
alla oleva piirikaavio koostuu jännitteen ja virran säätelystä yhdessä ylijännitesuojapiirin kanssa. Liitännät ovat seuraavat: diodin (D1) anodiliitin on kytketty aurinkopaneelin positiiviseen liittimeen ja diodin (D2) katodiliittimeen on kytketty LM317-jännitteensäätimen tulotappi. LM317: n lähtöliite on kytketty diodin (D2) anodiliittimeen ja diodin (D2) katodiliittimeen zener-diodin katodiliittimeen. Zener-diodin anodiliittimeen on kytketty bc547-transistorin Pohja 100 Ohmin vastuksen kautta. Bc547-transistorin keräilijäpääte on kytketty LM317-jännitesäätimen ulostulotapaan 150 Ohmin vastuksen kautta. Bc547-transistorin emitteripääte on kytketty GND: hen. LM317: n säätötappi on kytketty potentiometrin muuttuvaan päähän ja bc547-transistorin keräinliittimeen. Yksi potentiometrin kiinteä pää on kytketty GND: hen. Mikro-USB-kaapelin VCC-tappiin kytketty johto on kytketty Zener-diodin katodiliittimeen ja USB-kaapelin GND-tappiin kytketty johto on kytketty GND: hen.
tämän aurinkoenergialla toimivan matkapuhelinlaturin piirin toiminta
aurinkoenergialla toimivan matkapuhelinlaturin piirin toiminta on helppo ymmärtää. Aluksi, aseta koko setup paikkaan, jossa voit saada mahdollisimman auringonsäteet. Saadaksesi halutun lähtöjännitteen piiristä, säädä potentiometri (käytä yleismittaria piirin lähtöjännitteen mittaamiseen). Kun saimme halutun jännitteen (5V riittää matkapuhelimen lataamiseen), liitä micro USB matkapuhelimeen. Jos aurinkopaneelille on tarjolla kunnollista auringon säteilyä, puhelin latautuu.
Katsotaanpa, miten piirimme suojaa akkua ylilataukselta. Ennen ymmärtää suojaa ylilatausta, olkaamme ymmärtää hieman noin Zener diodi. Zener-diodi on samanlainen kuin normaali diodi, mutta ainoa ero on, että kytkettynä käänteisharhaan tietyllä tulojännitteellä Zener-diodi aloittaa johtumisen. Jännitettä, jolla Zener-diodi johtaa käänteisharhaa, kutsutaan käänteisjännitteeksi tai Zener-jännitteeksi (VZ). Jos Zener diodi VZ 5V on kytketty Käänteinen bias ja sovellettu tulojännite suurempi kuin VZ, Zener diodi alkaa suorittaa jopa Käänteinen bias-tilassa, mutta jännite samansuuntainen Zener diodi on aina 5V. nyt tulossa ylilataus suojaus, Jos käyttäjä asettaa halutun lähtöjännitteen (vaihtelemalla potentiometri) 5V ja valitse Zener diodi vz = 5V, piiri toimii hyvin, kunnes akku latauspäässä on alle tai yhtä suuri kuin 5V. Kun akun jännite latauspäässä on yli 5V, Zener-diodi alkaa suorittaa käänteisessä harhassa (Zener-jännite on 5V). Tämä tekee transistori BC547 toimimaan eteenpäin bias tilassa, joka katkaisee R2 vastus piiri ja lähtöjännite meidän piiri on 1,25 volttia (kaavasta LM317, pitää R2 =0). Tämä jännite ei riitä akun lataamiseen. Näin piirimme ei lataa akkuamme, kun se saavuttaa vaaditun jännitteen, ja akkumme on suojattu ylilataukselta.
