Gadgets como telefones, iPods, smartwatches, etc. tornaram-se uma parte importante da nossa vida. Todos eles enfrentam um problema, e essa é a necessidade de cobrar após o uso regular. Torna-se uma grande preocupação quando você está em um lugar onde a eletricidade não está disponível. Uma das soluções para esses tipos de problemas é depender das fontes de energia de renovação. Existem diferentes tipos de fontes de energia renováveis, como vento, maré, solar, etc. No projeto de hoje, vamos usar a energia solar para carregar nossos celulares. Para converter energia solar em eletricidade, precisaremos de painéis solares. Veremos como funciona um painel solar e projetaremos um circuito de carregador de celular solar para carregar nosso celular, bem como para proteger a bateria contra sobrecarga.
Componentes Necessários
- painel Solar (6V, 80mA) – 2
- cabo Micro USB -1
- LM317 Regulador de Tensão – 1
- BC547 NPN Transistor -1
- Pequeno Protoboard
- Potenciômetro (10K)
- 1N5819 Díodos – 2
- Resistores de 100 Ohms e 150 Ohms – 2
- 5.6 V 1N4734A Diodo Zener – 1
funcionamento do Painel Solar
células Solares são normalmente feitos de silício. Os átomos de silício nas células solares formam 4 ligações fortes com seus átomos de silício vizinhos. Ao ter essas ligações fortes, os elétrons permanecerão em um só lugar, e nenhum fluxo de corrente é visto. Essas células solares geralmente têm duas camadas de semicondutores. A camada superior da célula solar é dopada com fósforo para convertê-la em um semicondutor do tipo N, e a camada inferior é dopada com boro para convertê-la em um semicondutor do tipo P. A camada do tipo N tem excesso de elétrons e a camada do tipo p tem orifícios extras. Quando as partículas de luz atingem a célula solar, os fótons presentes na luz terão energia suficiente para derrubar os elétrons de sua ligação, levando-a a se mover em direção ao lado N, e o buraco (formado pela ausência de um elétron) se moverá em direção ao lado P. Os elétrons móveis são então coletados no material metálico fino presente no topo da célula solar. Se um circuito externo estiver conectado a esses materiais metálicos, os elétrons fluirão para o circuito externo e, em seguida, alcançarão a folha de alumínio condutora presente na parte de trás da célula solar. O elétron então se instala no buraco que está presente na camada do tipo P da célula solar. Cada célula solar tem uma tensão de 0,5 V a 0,6 V. as células solares são conectadas em série para obter a tensão necessária. Normalmente, 12 células solares conectadas em série são suficientes para carregar um telefone celular. Existem três tipos de painéis solares. Eles são monocristalinos, policristalinos e de película fina. Em nosso projeto, vamos usar dois painéis solares 6V 80mA. Estamos conectando os dois painéis solares em série para obter uma tensão de 12V e 80mA. A imagem abaixo mostra o único mini painel solar que pode gerar uma tensão de saída de 6V com uma corrente máxima de 80mA.
a imagem abaixo mostra a conexão em série de dois mini painéis solares, que podem gerar uma saída de 12V com uma corrente máxima de 80mA. Você pode aumentar a corrente de saída conectando painéis solares extras em paralelo e cada conexão paralela deve ter dois painéis solares conectados em série para fornecer 12V. então, para obter uma corrente de saída de 800mA, você precisará de 20 painéis solares.
LM317 regulador de Tensão
LM317 é uma variável regulador de tensão. Usando LM317, podemos variar a tensão até 37V com uma corrente máxima de 1,5 A. para obter a tensão de saída variável, o circuito abaixo é usado.
A tensão de saída pode ser calculada usando a fórmula abaixo:
Vout = 1.25(1 + (R2/R1))
Agora, variando-se o valor do resistor R2, você pode variar a tensão de saída.
Nota: Mesmo que a tensão de saída seja dependente dos resistores externos conectados ao LM317, a tensão de entrada deve ser maior (mínimo de 3V) do que a tensão de saída desejada.
cabo USB
eu usei um cabo USB antigo para micro USB para carregar o celular com nosso circuito de carregador de celular solar. Eu removi o USB, e agora o cabo contém um conector micro USB, que é usado para se conectar ao telefone celular e 4 fios na outra extremidade do cabo. O cabo micro USB consiste em 4 pinos. Dois para transferir energia e outros dois para transferir dados. A pinagem do cabo micro USB necessário para transferir energia é mostrada abaixo.
depois de conhecer a pinagem, é hora de conhecer os fios conectados a esses pinos na outra extremidade do cabo. Para determinar qual fio está conectado a qual pino, usei um multímetro no modo de continuidade. Desta forma, encontrei os fios necessários para se conectar à saída do nosso circuito.
Diagrama de circuito do Carregador Solar Do Telefone Móvel
o diagrama de circuito mostrado abaixo consiste em Regulação de tensão e corrente junto com o circuito de proteção de sobretensão. As conexões são as seguintes: o terminal de ânodo do diodo (D1) é conectado ao terminal positivo do painel solar e o terminal de cátodo do diodo (D2) é conectado ao pino de entrada do regulador de tensão LM317. O terminal de saída do LM317 é conectado ao terminal de ânodo do diodo (D2), e o terminal de cátodo do diodo (D2) é conectado ao terminal de cátodo do diodo Zener. O terminal de ânodo do diodo Zener é conectado à base do transistor BC547 através de um resistor de 100 Ohm. O terminal coletor do transistor BC547 é conectado ao pino de saída do regulador de tensão LM317 através de um resistor de 150 Ohm. O terminal emissor do transistor BC547 está conectado ao GND. O pino de ajuste do LM317 é conectado à extremidade variável do potenciômetro e ao terminal coletor do transistor BC547. Uma das extremidades fixas do potenciômetro é conectada ao GND. O fio conectado ao pino VCC do cabo micro USB é conectado ao terminal catódico do diodo Zener e o fio conectado ao pino GND do cabo USB é conectado ao GND.
trabalho deste circuito do carregador do telefone celular movido a energia solar
o trabalho do circuito do carregador móvel solar é simples de entender. No início, coloque toda a configuração em um local onde você possa obter o máximo de raios solares. Para obter a tensão de saída desejada do circuito, ajuste o potenciômetro (Use um multímetro para medir a tensão de saída do circuito). Assim que obtivermos a tensão desejada (5V será suficiente para carregar um telefone celular), Conecte o micro USB ao celular. Se houver radiação solar adequada disponível para o painel solar, o telefone será carregado.
vamos ver como nosso circuito protege a bateria de sobrecarga. Antes de entender a proteção contra sobrecarga, vamos entender um pouco sobre o diodo Zener. O diodo Zener é semelhante ao de um diodo normal, mas a única diferença é que, quando conectado em viés reverso, em certa tensão de entrada, o diodo Zener iniciará a condução. A tensão na qual o diodo Zener conduz em polarização reversa é chamada de tensão reversa ou tensão Zener (Vz). Se um diodo Zener de Vz 5V está conectado no reverso preconceito e aplicada uma tensão de entrada maior do que a de Vz, o diodo Zener vai começar a conduta, mesmo em sentido inverso viés modo, mas a tensão paralela ao diodo Zener sempre vai ser 5V. Agora, vindo para a proteção da sobrecarga, Se o usuário define a tensão de saída desejada (variando o potenciômetro) a 5V e escolher um diodo Zener de Vz = 5V, o circuito funciona bem até a bateria a carga final é inferior ou igual a 5V. Uma vez que a tensão da bateria na extremidade de carregamento é mais do que o 5V, O diodo Zener começará a conduzir na polarização reversa (como a tensão Zener é 5V). Isso faz com que o transistor BC547 opere no modo de polarização direta, que corta a resistência R2 do circuito e a tensão de saída do nosso circuito será de 1,25 volts (da fórmula de LM317, mantenha R2 =0). Esta tensão não é suficiente para carregar nossa bateria. Desta forma, nosso circuito não carregará nossa bateria quando atingir a tensão necessária e nossa bateria estiver protegida contra sobrecarga.
