gadget-uri cum ar fi telefoane, iPod-uri, smartwatches, etc. au devenit o parte importantă a vieții noastre. Toate acestea se confruntă cu o problemă, și că este necesitatea de a încărca după utilizarea regulată. Devine o preocupare majoră atunci când vă aflați într-un loc în care energia electrică nu este disponibilă. Una dintre soluțiile la aceste tipuri de probleme este de a depinde de reînnoirea surse de energie. Există diferite tipuri de surse regenerabile de energie, cum ar fi vânt, maree, solare, etc. În proiectul de astăzi, vom folosi energia solară pentru a ne încărca telefoanele mobile. Pentru a transforma energia solară în energie electrică, vom avea nevoie de panouri solare. Vom vedea cum funcționează un panou solar și vom proiecta un circuit solar de încărcare a telefonului mobil pentru a încărca telefonul mobil, precum și pentru a proteja bateria de supraîncărcare.
componente necesare
- panou Solar (6V, 80mA) – 2
- cablu Micro USB -1
- regulator de tensiune LM317 – 1
- tranzistor BC547 NPN -1
- panou mic
- potențiometru (10k)
- 1N5819 Diode – 2
- rezistențe 100 ohmi și 150 ohmi – 2
- 5.6 v 1n4734a diodă zener – 1
lucrul panoului Solar
celulele solare sunt de obicei realizate din plachete de siliciu. Atomii de siliciu din celulele solare formează 4 legături puternice cu atomii de siliciu vecini. Având aceste legături puternice, electronii vor rămâne într-un singur loc și nu se vede niciun flux de curent. Aceste celule solare au de obicei două straturi de semiconductori. Stratul superior al celulei solare este dopat cu fosfor pentru a-l transforma într-un semiconductor de tip n, iar stratul inferior este dopat cu bor pentru a-l transforma într-un semiconductor de tip P. Stratul de tip N are electroni în exces, iar stratul de tip p are găuri suplimentare. Când particulele de lumină lovesc celula solară, fotonii prezenți în lumină vor avea suficientă energie pentru a bate electronii din legătura lor, determinându-i să se deplaseze spre partea N, iar gaura (formată din absența unui electron) se va deplasa spre partea P. Electronii mobili sunt apoi colectați la materialul metalic subțire prezent în partea superioară a celulei solare. Dacă un circuit extern este conectat la aceste materiale metalice, electronii vor curge în circuitul extern și apoi vor ajunge la foaia de aluminiu conductivă prezentă în spatele celulei solare. Electronul se instalează apoi în gaura care este prezentă în stratul de tip P al celulei solare. Fiecare celulă solară are o tensiune de 0,5 V până la 0,6 V. celulele solare sunt conectate în serie pentru a obține tensiunea necesară. De obicei, 12 celule solare conectate în serie sunt suficiente pentru a încărca un telefon mobil. Există trei tipuri de panouri solare. Ele sunt monocristaline, policristaline și subțiri. În proiectul nostru, vom folosi două panouri solare de 6V 80mA. Conectăm cele două panouri solare în serie pentru a obține o tensiune de 12V și 80mA. Imaginea de mai jos prezintă un singur mini panou solar care poate genera o tensiune de ieșire de 6V cu un curent maxim de 80mA.
imaginea de mai jos prezintă conexiunea în serie a două mini panouri solare, care pot genera o ieșire de 12V cu un curent maxim de 80mA. Puteți crește curentul de ieșire conectând panouri solare suplimentare în paralel și fiecare conexiune paralelă trebuie să aibă două panouri solare conectate în serie pentru a furniza 12V. deci, pentru a obține un curent de ieșire de 800mA, veți avea nevoie de 20 de panouri solare.
regulator de tensiune LM317
LM317 este un regulator de tensiune variabilă. Folosind LM317, putem varia tensiunea până la 37V cu un curent maxim de 1,5 A. pentru a obține tensiunea de ieșire variabilă, se folosește circuitul de mai jos.
tensiunea de ieșire poate fi calculată folosind formula de mai jos:
Vout = 1.25(1 + (R2/R1))
acum, prin variația valorii rezistorului R2, puteți varia tensiunea de ieșire.
notă: Chiar dacă tensiunea de ieșire depinde de rezistențele externe conectate la LM317, tensiunea de intrare ar trebui să fie mai mare (minimum 3v) decât tensiunea de ieșire dorită.
cablu USB
am folosit un vechi cablu USB la micro USB pentru a încărca telefonul mobil cu circuitul nostru solar încărcător de telefon mobil. Am scos USB-ul, iar acum cablul conține un conector micro USB, care este utilizat pentru conectarea la telefonul mobil și 4 fire la celălalt capăt al cablului. Cablul micro USB este format din 4 pini. Două pentru transferul de energie și alte două pentru transferul de date. Pinout-ul cablului micro USB necesar pentru transferul de energie este prezentat mai jos.
după cunoașterea pinout-ului, este timpul să cunoașteți firele conectate la acești pini de la celălalt capăt al cablului. Pentru a determina ce fir este conectat la care pin, am folosit un multimetru în modul continuitate. În acest fel, am găsit firele necesare pentru conectarea la ieșirea circuitului nostru.
diagrama circuitului încărcătorului Solar de telefon mobil
diagrama circuitului prezentată mai jos constă în reglarea tensiunii și a curentului împreună cu circuitul de protecție la supratensiune. Conexiunile sunt după cum urmează: borna anodică a diodei (D1) este conectată la borna pozitivă a panoului solar, iar borna catodică a diodei (D2) este conectată la pinul de intrare al regulatorului de tensiune LM317. Terminalul de ieșire al LM317 este conectat la terminalul anodic al diodei (D2), iar terminalul catodic al diodei (D2) este conectat la terminalul catodic al diodei Zener. Terminalul anodic al diodei Zener este conectat la baza tranzistorului BC547 printr-un rezistor de 100 Ohm. Terminalul colector al tranzistorului BC547 este conectat la pinul de ieșire al regulatorului de tensiune LM317 printr-un rezistor de 150 Ohm. Terminalul emițătorului tranzistorului BC547 este conectat la GND. Pinul de reglare al LM317 este conectat la capătul variabil al potențiometrului și la terminalul colector al tranzistorului BC547. Unul dintre capătul fix al potențiometrului este conectat la GND. Firul conectat la pinul VCC al cablului micro USB este conectat la terminalul catodic al diodei Zener, iar firul conectat la pinul GND al cablului USB este conectat la GND.
funcționarea acestui circuit de încărcător de telefon mobil alimentat cu energie solară
funcționarea circuitului încărcătorului mobil solar este simplu de înțeles. La început, plasați întreaga configurație într-un loc unde puteți obține razele solare maxime. Pentru a obține tensiunea de ieșire dorită din circuit, reglați potențiometrul (utilizați un multimetru pentru a măsura tensiunea de ieșire a circuitului). Odată ce am obținut tensiunea dorită (5V va fi suficient pentru a încărca un telefon mobil), conectați micro USB la telefonul mobil. Dacă există radiații solare adecvate disponibile pentru panoul solar, telefonul va fi încărcat.
să vedem cum circuitul nostru protejează bateria de supraîncărcare. Înainte de a înțelege protecția împotriva supraîncărcării, să înțelegem puțin despre dioda Zener. Dioda Zener este similară cu cea a unei diode normale, dar singura diferență este că atunci când este conectată în părtinire inversă, la o anumită tensiune de intrare, dioda Zener va începe conducerea. Tensiunea la care dioda Zener conduce în părtinire inversă se numește tensiune inversă sau tensiune Zener (Vz). Dacă o diodă Zener de Vz 5V este conectată în părtinire inversă și aplică o tensiune de intrare mai mare decât cea a Vz, dioda Zener va începe să conducă chiar și în modul de părtinire inversă, dar tensiunea paralelă cu dioda Zener va fi întotdeauna de 5V. acum, venind la protecția la supraîncărcare, dacă utilizatorul setează tensiunea de ieșire dorită (prin variația potențiometrului) la 5V și alege o diodă Zener de Vz = 5V, circuitul funcționează bine până când bateria de la capătul de încărcare este sub sau egală cu 5V. Odată ce tensiunea bateriei la capătul de încărcare este mai mare decât 5V, dioda Zener va începe să se desfășoare în părtinire inversă (deoarece tensiunea Zener este de 5V). Acest lucru face ca tranzistorul BC547 să funcționeze în modul de părtinire înainte, ceea ce întrerupe rezistența R2 din circuit, iar tensiunea de ieșire din circuitul nostru va fi de 1,25 volți (din formula LM317, păstrați R2 =0). Această tensiune nu este suficientă pentru a încărca bateria. În acest fel, circuitul nostru nu ne va încărca bateria odată ce atinge tensiunea necesară, iar bateria noastră este protejată de supraîncărcare.
