prylar som telefoner, iPods, smartwatches, etc. har blivit en viktig del av vårt liv. De står alla inför ett problem, och det är behovet av att ladda efter regelbunden användning. Det blir ett stort problem när du befinner dig på en plats där el inte är tillgänglig. En av lösningarna på dessa typer av problem är att vara beroende av förnyelseenergikällorna. Det finns olika typer av förnybara energikällor som vind, tidvatten, sol, etc. I dagens projekt kommer vi att använda solenergi för att ladda våra mobiler. För att omvandla solenergi till El behöver vi solpaneler. Vi kommer att se hur en solpanel fungerar och utforma en solcellsladdarkrets för att ladda vår mobiltelefon samt för att skydda batteriet från överladdning.
komponenter som krävs
- solpanel (6V, 80mA) – 2
- mikro – USB – kabel -1
- LM317 spänningsregulator – 1
- BC547 NPN Transistor -1
- liten brödskiva
- potentiometer (10k)
- 1N5819 dioder-2
- motstånd 100 ohm och 150 ohm-2
- 5.6 V 1n4734a zener diod – 1
solpanelens arbete
solceller är vanligtvis gjorda av kiselskivor. Kiselatomerna i solcellerna bildar 4 starka bindningar med sina närliggande kiselatomer. Genom att ha dessa starka bindningar kommer elektronerna att stanna på ett ställe och inget strömflöde ses. Dessa solceller har vanligtvis två lager halvledare. Det översta lagret av solcellen dopas med fosfor för att omvandla den till en halvledare av n-typ, och det nedre skiktet dopas med bor för att omvandla det till en halvledare av p-typ. N-typskiktet har överflödiga elektroner, och p-typskiktet har extra hål. När ljuspartiklar träffar solcellen kommer fotonerna som finns i ljuset att ha tillräckligt med energi för att slå elektronerna från deras bindning, vilket leder till att den rör sig mot N-sidan, och hålet (bildat genom frånvaro av en elektron) kommer att röra sig mot P-sidan. De rörliga elektronerna samlas sedan upp vid det tunna metallmaterialet som finns på toppen av solcellen. Om en extern krets är ansluten till dessa metallmaterial kommer elektronerna att strömma in i den externa kretsen och sedan nå det ledande aluminiumplåt som finns på baksidan av solcellen. Elektronen sätter sig sedan i hålet som är närvarande i P-typskiktet i solcellen. Varje solcell har en spänning på 0,5 V till 0,6 V. solcellerna är anslutna i serie för att få den önskade spänningen. Vanligtvis är 12 solceller anslutna i serie tillräckliga för att ladda en mobiltelefon. Det finns tre typer av solpaneler. De är monokristallina, polykristallina och tunnfilm. I vårt projekt kommer vi att använda två 6V 80mA solpaneler. Vi ansluter de två solpanelerna i serie för att få en spänning på 12V och 80mA. Bilden nedan visar den enda mini-solpanelen som kan generera en utgångsspänning på 6V med en maxström på 80mA.
bilden nedan visar serieanslutningen av två minisolpaneler, som kan generera en effekt på 12V med en maxström på 80mA. Du kan öka utgångsströmmen genom att ansluta extra solpaneler parallellt och varje parallell anslutning måste ha två solpaneler anslutna i serie för att leverera 12V. så för att få en 800mA Utgångsström behöver du 20 solpaneler.
LM317 spänningsregulator
LM317 är en variabel spänningsregulator. Genom att använda LM317 kan vi variera spänningen upp till 37V med en maxström på 1,5 A. För att få den variabla utspänningen används nedanstående krets.
utgångsspänningen kan beräknas med hjälp av nedanstående formel:
Vout = 1.25(1 + (R2/R1))
nu, genom att variera värdet på motståndet R2, kan du variera utgångsspänningen.
notera: Även om utgångsspänningen är beroende av de externa motstånden som är anslutna till LM317, bör ingångsspänningen vara större (minst 3V) än önskad Utgångsspänning.
USB-kabel
jag har använt en gammal USB till micro USB-kabel för att ladda mobiltelefonen med vår solar mobiltelefon laddare krets. Jag har tagit bort USB, och nu kabeln innehåller en micro USB-kontakt, som används för att ansluta till mobiltelefonen och 4 ledningar på den andra änden av kabeln. Micro USB-kabeln består av 4 stift. Två för överföring av ström och ytterligare två för överföring av data. Pinout på mikro-USB-kabeln som behövs för överföring av ström visas nedan.
efter att ha känt till pinout är det dags att känna till ledningarna som är anslutna till dessa stift i andra änden av kabeln. För att bestämma vilken tråd som är ansluten till vilken stift har jag använt en multimeter i kontinuitetsläge. På detta sätt hittade jag ledningarna som behövs för att ansluta till utgången från vår krets.
Solar Mobiltelefon Laddare kretsschema
kretsschemat som visas nedan består av spänning och strömreglering tillsammans med överspänningsskyddskretsen. Anslutningarna är följande: diodens anodterminal (D1) är ansluten till solpanelens positiva terminal och diodens katodterminal (D2) är ansluten till ingångsstiftet på LM317 spänningsregulatorn. Utgångsterminalen på LM317 är ansluten till diodens anodterminal (D2) och katodterminalen på dioden (D2) är ansluten till Zener-diodens katodterminal. Zenerdiodens anodterminal är ansluten till basen av bc547-transistorn genom ett 100 Ohm motstånd. Kollektorterminalen på bc547-transistorn är ansluten till utgångsstiftet på LM317-spänningsregulatorn genom ett 150 Ohm motstånd. Emitterterminalen på bc547-transistorn är ansluten till GND. Justeringsstiftet på LM317 är anslutet till potentiometerns variabla ände och kollektorterminalen på bc547-transistorn. En av potentiometerns fasta ände är ansluten till GND. Kabeln som är ansluten till VCC-stiftet på mikro-USB-kabeln är ansluten till Katodkontakten på Zener-dioden och kabeln som är ansluten till GND-stiftet på USB-kabeln är ansluten till GND.
arbeta med denna solar powered mobiltelefon laddare krets
arbetet med solar mobile laddare krets är enkel att förstå. Först placera hela installationen på en plats där du kan få maximal solstrålning. För att få önskad utspänning från kretsen, justera potentiometern (använd en multimeter för att mäta kretsens utspänning). När vi har fått önskad spänning (5V räcker för att ladda en mobiltelefon), Anslut mikro-USB till mobiltelefonen. Om det finns korrekt solstrålning tillgänglig för solpanelen kommer telefonen att laddas.
Låt oss se hur vår krets skyddar batteriet från överladdning. Innan vi förstår skyddet mot överladdning, låt oss förstå lite om Zener diode. Zener-dioden liknar den för en normal diod, men den enda skillnaden är att när den är ansluten i omvänd förspänning, vid viss ingångsspänning, startar Zener-dioden ledning. Spänningen vid vilken Zener-dioden leder i omvänd förspänning kallas omvänd spänning eller Zener-spänning (Vz). Om en Zener-diod av Vz 5V är ansluten i omvänd förspänning och applicerad en ingångsspänning högre än Vz, börjar Zener-dioden att leda även i omvänd förspänningsläge, men spänningen parallellt med Zener-dioden kommer alltid att vara 5V. nu kommer till överladdningsskyddet, om användaren ställer in önskad utspänning (genom att variera potentiometern) till 5V och välj en Zener-diod av Vz = 5V, fungerar kretsen bra tills batteriet vid laddningsänden är under eller lika med 5V. När spänningen på batteriet vid laddningsänden är mer än 5V, börjar Zener-dioden leda i omvänd förspänning (eftersom Zener-spänningen är 5V). Detta gör transistorn BC547 att fungera i framåtriktad förspänningsläge, vilket avbryter R2-motståndet från kretsen och utspänningen från vår krets kommer att vara 1,25 volt (från formeln för LM317, behåll R2 =0). Denna spänning är inte tillräcklig för att ladda vårt batteri. På detta sätt laddar vår krets inte vårt batteri när det når önskad spänning och vårt batteri är skyddat från överladdning.
