Gadgets zoals telefoons, iPods, smartwatches, enz. zijn een belangrijk onderdeel van ons leven geworden. Ze worden allemaal geconfronteerd met een probleem, en dat is de noodzaak om op te laden na regelmatig gebruik. Het wordt een grote zorg als je in een plaats waar elektriciteit niet beschikbaar is. Een van de oplossingen voor dit soort problemen is afhankelijk te zijn van de hernieuwbare energiebronnen. Er zijn verschillende soorten hernieuwbare energiebronnen zoals wind, getijden, zonne-energie, enz. In het project van vandaag gaan we zonne-energie gebruiken om onze mobiele telefoons op te laden. Om zonne-energie om te zetten in elektriciteit, hebben we zonnepanelen nodig. We zullen zien hoe een zonnepaneel werkt en het ontwerp van een solar mobiele telefoon oplader circuit om onze mobiele telefoon op te laden en om de batterij te beschermen tegen overladen.
Onderdelen Benodigd
- zonnepaneel (6V, 80mA) – 2
- Micro-USB-kabel -1
- LM317 Spanningsregelaar – 1
- NPN Transistor BC547 -1
- Kleine Breadboard
- Potentiometer (10K)
- 1N5819 Diodes – 2
- Weerstanden Van 100 Ohm en 150 Ohm – 2
- 5.6 V 1N4734A Zener Diode – 1
Werken van de Zonne-Paneel
zonnecellen zijn meestal gemaakt van silicium wafers. De siliciumatomen in de zonnecellen vormen 4 sterke bindingen met de naburige siliciumatomen. Door deze sterke bindingen zullen de elektronen op één plaats blijven en wordt er geen stroom gezien. Deze zonnecellen hebben meestal twee lagen halfgeleiders. De bovenste laag van de zonnecel wordt gedoteerd met fosfor om het om te zetten in een N-type halfgeleider, en de onderste laag wordt gedoteerd met borium om het om te zetten in een P-type halfgeleider. De laag van het n-type heeft overtollige elektronen, en de laag van het p-type heeft extra gaten. Wanneer lichtdeeltjes de zonnecel raken, zullen de fotonen die aanwezig zijn in het licht genoeg energie hebben om de elektronen uit hun band te slaan, waardoor het naar de N-kant beweegt, en het gat (gevormd door de afwezigheid van een elektron) zal naar de P-kant bewegen. De beweegbare elektronen worden vervolgens verzameld bij het dunne metaalmateriaal aan de bovenkant van de zonnecel. Als een extern circuit is aangesloten op deze metalen materialen, zullen de elektronen stromen in het externe circuit en dan bereiken de geleidende aluminium plaat aanwezig aan de achterkant van de zonnecel. Het elektron zet zich dan neer in het gat dat aanwezig is in de P-type laag van de zonnecel. Elke zonnecel heeft een spanning van 0,5 V tot 0,6 V. de zonnecellen worden in serie aangesloten om de vereiste spanning te krijgen. Meestal zijn 12 in serie aangesloten zonnecellen voldoende om een mobiele telefoon op te laden. Er zijn drie soorten zonnepanelen. Ze zijn Monokristallijn, polykristallijn en dun-film. In ons project gaan we twee 6V 80mA zonnepanelen gebruiken. We verbinden de twee zonnepanelen in serie om een spanning van 12V en 80mA te krijgen. De onderstaande foto toont het enkele mini zonnepaneel dat een uitgangsspanning van 6V kan genereren met een maximale stroom van 80mA.
de onderstaande pic toont de serieaansluiting van twee mini-zonnepanelen, die een uitgang van 12V kunnen genereren met een maximale stroom van 80mA. U kunt de uitgangsstroom verhogen door extra zonnepanelen parallel aan te sluiten en elke parallelle verbinding moet twee zonnepanelen in serie hebben aangesloten om 12V te leveren. dus om een 800mA uitgangsstroom te krijgen, hebt u 20 zonnepanelen nodig.
LM317 spanningsregelaar
LM317 is een variabele spanningsregelaar. Door LM317 te gebruiken, kunnen wij het voltage tot 37V met een maximumstroom van 1.5 A. variëren om het veranderlijke outputvoltage te krijgen, wordt de onderstaande kring gebruikt.
de uitgangsspanning kan worden berekend met behulp van de onderstaande formule:
Vout = 1.25(1 + (R2/R1))
door de waarde van de weerstand R2 te variëren, kunt u de uitgangsspanning aanpassen.
Noot: Hoewel de uitgangsspanning afhankelijk is van de externe weerstanden die zijn aangesloten op de LM317, moet de ingangsspanning groter zijn (minimaal 3V) dan de gewenste uitgangsspanning.
USB-kabel
ik heb een oude USB-naar-micro-Usb-kabel gebruikt om de mobiele telefoon op te laden met ons opladercircuit voor mobiele telefoons op zonne-energie. Ik heb de USB verwijderd, en nu bevat de kabel een micro USB-connector, die wordt gebruikt om verbinding te maken met de mobiele telefoon en 4 draden aan het andere uiteinde van de kabel. De micro USB kabel bestaat uit 4 pinnen. Twee voor de overdracht van stroom en twee voor de overdracht van gegevens. De pinout van de micro USB-kabel die nodig is voor het overbrengen van stroom is hieronder weergegeven.
na het kennen van de pinout, is het tijd om de draden aangesloten op deze pinnen aan de andere kant van de kabel weten. Om te bepalen welke draad is aangesloten op welke pin, heb ik een multimeter in continuity mode gebruikt. Op deze manier vond ik de draden die nodig zijn om verbinding te maken met de uitgang van ons circuit.
Oplader Voor Mobiele Telefoons op zonne-energie schema
het schema hieronder bestaat uit spanning en stroomregeling samen met het overspanningsbeveiligingscircuit. De aansluitingen zijn als volgt: de anode terminal van de diode (D1) is aangesloten op de positieve terminal van het zonnepaneel, en de kathode terminal van de diode (D2) is aangesloten op de ingangspeld van de LM317 spanningsregelaar. De uitgang terminal van de LM317 is aangesloten op de anode terminal van de diode (D2), en de kathode terminal van de diode (D2) is aangesloten op de kathode terminal van de Zener diode. De anode terminal van de Zener diode is verbonden met de basis van de bc547 transistor via een 100 Ohm weerstand. De collector terminal van de bc547 transistor wordt aangesloten op de uitgangspin van de LM317 spanningsregelaar via een 150 Ohm weerstand. De emitter terminal van de bc547 transistor is aangesloten op de GND. De instelpen van de LM317 is verbonden met het variabele uiteinde van de potentiometer en de collectorterminal van de bc547 transistor. Één van het vaste eind van de potentiometer wordt verbonden met GND. De draad die met de VCC-Speld van de micro USB-kabel wordt verbonden wordt verbonden met de kathodeterminal van de zenerdiode en de draad die met de GND-Speld van de USB-kabel wordt verbonden wordt verbonden met GND.
werking van dit opladercircuit voor mobiele telefoons op zonne-energie
werking van het opladercircuit voor mobiele telefoons op zonne-energie is eenvoudig te begrijpen. In eerste instantie, plaats de hele setup op een plaats waar u de maximale zonnestralen kunt krijgen. Om de gewenste uitgangsspanning van het circuit te krijgen, pas de potentiometer aan (gebruik een multimeter om de uitgangsspanning van het circuit te meten). Zodra we de gewenste spanning (5V zal voldoende zijn om een mobiele telefoon op te laden), sluit de micro USB aan op de mobiele telefoon. Als er goede zonnestraling beschikbaar is voor het zonnepaneel, wordt de telefoon opgeladen.
laten we eens kijken hoe ons circuit de batterij beschermt tegen overladen. Voordat we de bescherming tegen overlading begrijpen, laten we een beetje begrijpen over Zener-diode. Zenerdiode is vergelijkbaar met die van een normale diode, maar het enige verschil is dat wanneer aangesloten in omgekeerde bias, bij bepaalde ingangsspanning, de zenerdiode geleiding zal beginnen. De spanning waarbij de zenerdiode in omgekeerde bias geleid wordt genoemd reverse voltage of Zener voltage (Vz). Als een zenerdiode van Vz 5V in de omgekeerde bias wordt aangesloten en een ingangsspanning hoger dan die van Vz wordt toegepast, zal de zenerdiode zelfs in omgekeerde biasmodus beginnen te leiden, maar de spanning parallel aan zenerdiode zal altijd 5V zijn. nu, komende tot de overbelastingsbeveiliging, als de gebruiker de gewenste uitgangsspanning (door de potentiometer te variëren) op 5V instelt en een zenerdiode van Vz = 5V kiest, werkt het circuit prima tot de batterij aan het laadeinde onder of gelijk is aan 5V. Zodra de spanning van de batterij aan het laadeinde meer is dan de 5V, zal de zenerdiode beginnen te geleiden in de omgekeerde bias (aangezien de Zenerspanning 5V is). Dit zorgt ervoor dat de transistor BC547 werkt in voorwaartse bias modus, die de R2 weerstand van het circuit afsluit en de uitgangsspanning van ons circuit zal 1,25 volt zijn (uit de formule van LM317, houd R2 =0). Deze spanning is niet voldoende om onze batterij op te laden. Op deze manier zal ons circuit onze batterij niet opladen zodra deze de vereiste spanning heeft bereikt, en onze batterij is beschermd tegen overladen.
