gadżety takie jak telefony, iPody, smartwatche itp. stały się ważną częścią naszego życia. Wszyscy napotykają jeden problem, a mianowicie konieczność ładowania po regularnym użytkowaniu. Staje się to poważnym problemem, gdy jesteś w miejscu, w którym energia elektryczna nie jest dostępna. Jednym z rozwiązań tego typu problemów jest uzależnienie od źródeł energii odnawialnej. Istnieją różne rodzaje odnawialnych źródeł energii, takich jak wiatr, pływy, energia słoneczna itp. W dzisiejszym projekcie użyjemy energii słonecznej do ładowania naszych telefonów komórkowych. Aby przekształcić energię słoneczną w energię elektryczną, będziemy potrzebować paneli słonecznych. Zobaczymy, jak działa panel słoneczny i zaprojektujemy Obwód ładowarki do telefonu komórkowego, aby naładować nasz telefon komórkowy, a także chronić baterię przed przeładowaniem.
wymagane komponenty
- panel słoneczny (6V, 80mA) – 2
- Kabel Micro USB -1
- Regulator Napięcia LM317 – 1
- Tranzystor BC547 NPN -1
- mała deska do Krojenia Chleba
- potencjometr (10k)
- Diody 1N5819 – 2
- Rezystory 100 omów i 150 omów – 2
- dioda Zenera 5,6 v 1n4734a – 1
praca Panelu Słonecznego
ogniwa słoneczne są zwykle wykonane z płytek krzemowych. Atomy krzemu w ogniwach słonecznych tworzą 4 silne wiązania z sąsiednimi atomami krzemu. Dzięki tym silnym wiązaniom elektrony pozostaną w jednym miejscu i nie będzie widać przepływu prądu. Te ogniwa słoneczne mają zwykle dwie warstwy półprzewodników. Górna warstwa ogniwa słonecznego jest domieszkowana fosforem, aby przekształcić go w półprzewodnik typu n, a dolna warstwa jest domieszkowana borem, aby przekształcić go w półprzewodnik typu P. Warstwa typu N ma nadmiar elektronów, a warstwa typu p ma dodatkowe otwory. Kiedy cząstki światła uderzają w ogniwo słoneczne, fotony obecne w świetle będą miały wystarczająco dużo energii, aby strącić elektrony z ich wiązania, prowadząc je do ruchu w kierunku strony N, A dziura (utworzona przez brak elektronu) przesunie się w kierunku strony P. Ruchome elektrony są następnie zbierane w cienkim materiale metalowym obecnym na górze ogniwa słonecznego. Jeśli obwód zewnętrzny jest podłączony do tych materiałów metalowych, elektrony będą przepływać do obwodu zewnętrznego, a następnie dotrzeć do przewodzącej blachy aluminiowej obecnej z tyłu ogniwa słonecznego. Elektron następnie osadza się w otworze, który jest obecny w warstwie typu P ogniwa słonecznego. Każde ogniwo słoneczne ma napięcie od 0,5 V do 0,6 V. ogniwa słoneczne są połączone szeregowo, aby uzyskać wymagane napięcie. Zazwyczaj 12 ogniw słonecznych połączonych szeregowo wystarcza do naładowania telefonu komórkowego. Istnieją trzy rodzaje paneli słonecznych. Są Monokrystaliczne, polikrystaliczne i cienkowarstwowe. W naszym projekcie wykorzystamy dwa panele słoneczne 6V 80mA. Łączymy dwa panele słoneczne szeregowo, aby uzyskać napięcie 12V i 80mA. Poniższe zdjęcie pokazuje pojedynczy mini panel słoneczny, który może generować napięcie wyjściowe 6V przy maksymalnym prądzie 80mA.
poniższe zdjęcie pokazuje połączenie szeregowe dwóch mini paneli słonecznych, które mogą generować moc wyjściową 12V przy maksymalnym prądzie 80mA. Możesz zwiększyć prąd wyjściowy, podłączając dodatkowe panele słoneczne równolegle, a każde równoległe połączenie musi mieć dwa panele słoneczne połączone szeregowo, aby dostarczyć 12v. aby uzyskać prąd wyjściowy 800mA, będziesz potrzebował 20 paneli słonecznych.
regulator napięcia LM317
LM317 jest regulatorem napięcia zmiennego. Korzystając z LM317, możemy zmieniać napięcie do 37V przy maksymalnym prądzie 1,5 A. Aby uzyskać zmienne napięcie wyjściowe, używany jest poniższy Obwód.
napięcie wyjściowe można obliczyć za pomocą poniższego wzoru:
Vout = 1.25(1 + (R2/R1))
teraz, zmieniając wartość rezystora R2, możesz zmieniać napięcie wyjściowe.
Uwaga: Mimo że napięcie wyjściowe jest zależne od zewnętrznych rezystorów podłączonych do LM317, to napięcie wejściowe powinno być większe (minimum 3V) niż pożądane napięcie wyjściowe.
Kabel USB
użyłem starego kabla USB na micro USB do ładowania telefonu komórkowego za pomocą naszego słonecznego obwodu ładowarki telefonu komórkowego. Usunąłem USB, a teraz Kabel zawiera złącze micro USB, które służy do podłączenia do telefonu komórkowego i 4 przewody na drugim końcu kabla. Kabel micro USB składa się z 4 pinów. Dwa do przesyłania energii i kolejne dwa do przesyłania danych. Wyprowadzenie kabla micro USB potrzebnego do przeniesienia mocy pokazano poniżej.
po poznaniu wyprowadzenia, nadszedł czas, aby poznać przewody podłączone do tych pinów na drugim końcu kabla. Aby ustalić, który przewód jest podłączony do którego pinu, użyłem multimetru w trybie ciągłości. W ten sposób znalazłem przewody potrzebne do podłączenia do wyjścia naszego obwodu.
schemat obwodu Ładowarki Do Telefonów Komórkowych słonecznych
schemat obwodu pokazany poniżej składa się z regulacji napięcia i prądu wraz z obwodem zabezpieczającym przed przepięciami. Połączenia są następujące: zacisk anodowy Diody (D1) jest podłączony do dodatniego zacisku panelu słonecznego, a zacisk katodowy Diody (D2) jest podłączony do pinu wejściowego regulatora napięcia LM317. Zacisk wyjściowy LM317 jest podłączony do zacisku anodowego Diody (D2), a zacisk katodowy Diody (D2) jest podłączony do zacisku katodowego diody Zenera. Zacisk anodowy diody Zenera jest połączony z podstawą tranzystora BC547 przez rezystor 100 Ohm. Zacisk kolektora tranzystora BC547 jest podłączony do pinu wyjściowego regulatora napięcia LM317 poprzez Rezystor 150 Ohm. Terminal emitera tranzystora BC547 jest podłączony do GND. Pin regulacyjny LM317 jest połączony ze zmiennym końcem potencjometru i zaciskiem kolektora tranzystora BC547. Jeden ze stałych końców potencjometru jest podłączony do GND. Przewód podłączony do pinu VCC kabla micro USB jest podłączony do zacisku katodowego diody Zenera, a przewód podłączony do pinu GND kabla USB jest podłączony do GND.
praca tego obwodu ładowarki do telefonów komórkowych zasilanych energią słoneczną
praca obwodu Ładowarki mobilnej słonecznej jest prosta do zrozumienia. Na początku umieść całą konfigurację w miejscu, w którym można uzyskać maksymalne promienie słoneczne. Aby uzyskać pożądane napięcie wyjściowe z obwodu, wyreguluj potencjometr (użyj multimetru do pomiaru napięcia wyjściowego obwodu). Po uzyskaniu pożądanego napięcia (5V wystarczy do naładowania telefonu komórkowego), podłącz micro USB do telefonu komórkowego. Jeśli dostępne jest odpowiednie promieniowanie słoneczne dla panelu słonecznego, telefon zostanie naładowany.
zobaczmy, jak nasz Obwód chroni baterię przed przeładowaniem. Zanim zrozumiemy ochronę przed przeładowaniem, zrozumiemy trochę o diodzie Zenera. Dioda Zenera jest podobna do zwykłej Diody, ale jedyną różnicą jest to, że po podłączeniu w odwrotnym ukosie, przy pewnym napięciu wejściowym, dioda Zenera zacznie przewodzić. Napięcie, przy którym dioda Zenera przewodzi w odwrotnym kierunku nazywane jest napięciem wstecznym lub napięciem Zenera (vz). Jeśli dioda Zenera vz 5V zostanie podłączona w odwrotnym biasie i przyłoży napięcie wejściowe wyższe niż Vz, dioda Zenera zacznie prowadzić nawet w trybie odwrotnego biasu, ale napięcie równoległe do diody Zenera zawsze będzie wynosić 5V. teraz, przechodząc do zabezpieczenia przed przeładowaniem, jeśli użytkownik ustawi żądane napięcie wyjściowe (zmieniając potencjometr) na 5V i wybierze diodę Zenera vz = 5V, obwód działa dobrze, dopóki bateria na końcu ładowania nie będzie niższa lub równa 5V. Gdy napięcie akumulatora na końcu ładowania będzie większe niż 5V, dioda Zenera zacznie działać w odwrotnym ukosie (ponieważ napięcie Zenera wynosi 5V). To sprawia, że tranzystor BC547 pracuje w trybie forward bias, który odcina rezystancję R2 od obwodu, a napięcie wyjściowe z naszego obwodu wyniesie 1,25 V (ze wzoru LM317, zachowaj R2 =0). To napięcie nie wystarcza do naładowania akumulatora. W ten sposób nasz Obwód nie naładuje naszej baterii po osiągnięciu wymaganego napięcia, a nasza bateria jest chroniona przed przeładowaniem.
