Hvordan bygge din egen solcelledrevne USB-lader

Solenergi blir sett på som en genuint fornybar og miljøvennlig form for energiressurs som er tilgjengelig på jorden. I dag får folk mest mulig ut av denne ressursen, som er spesielt viktig i avsidesliggende områder der elektrisk overføring er begrenset. Den er spesielt egnet for områder med langvarig soleksponering på dagtid, da den kan redusere strømregningen betydelig.

Vi viser deg hvordan du bygger et gjør-det-selv-system for lading av USB-drevne DC elektroniske enheter ved hjelp av solenergi. Vi tar sikte på å forklare og demonstrere konseptet ved hjelp av minimale komponenter og en enkel design.

Forstå solenergi

Solenergi er konvertering av energi fra sollys til en brukbar og effektiv kraftkilde. Solcellepaneler og generatorer brukes til å konvertere lysenergi til elektrisk energi. Solcellepaneler varierer i størrelse, alt fra noen få kvadratcentimeter til store som brukes på hustak. Du kan også koble sammen større paneler over store felt for å generere elektrisk energi for bruk i kommersiell skala.

Det er flere måter å utnytte solenergi på. Det vanligste er et solcelleanlegg (PV) som konverterer solens stråler til elektrisk strøm. Bortsett fra å bruke et fotovoltaisk system for å generere elektrisk strøm, bruker folk også solenergi eller konsentrerer solenergi for å varme opp innendørs rom eller væsker. Du kan også installere solvarmeanlegg.

Velge de riktige komponentene

Vårt hovedmål er å bruke solenergi fra sollys for å få strømmen som kreves for å lade USB-drevne enheter. Du trenger også et batteri for å lagre lading i tilfelle dårlig vær og ved solnedgang. Videre sikrer batteriet en kontinuerlig tilførsel av den spesifikke strømmen som kreves for å lade elektroniske enheter.

For dette DIY-prosjektet trenger du følgende komponenter:

• Solcellepanel: For å generere likestrøm ved eksponering for sollys. Velg passende størrelse panel i henhold til belastningskrav. Vi bruker 150W solcellepaneler – med denne kapasiteten kan vi betjene til og med likestrømspærer og likestrømsvifter.
• Batteri: For ladelagring. Bruk et batteri av passende størrelse basert på belastningskravet.
• Solar ladekontroller: For å regulere strømmen og forhindre at batteriet overlades og elektrisk overbelastning. Velg en solcelleladekontroller med passende strømstyrke og USB-grensesnitt.
• Ledninger: For tilkobling.
• USB-enhet: For testing, for eksempel en mobiltelefon eller nettbrett.

Trinn 1: Blokkdiagram

Følgende diagram viser monteringen som kreves for å skaffe, kontrollere og effektivt utnytte kraften som produseres av solcellepaneler.

Koble alle enhetene – for eksempel generasjonsenheten (solpanel), lagringsenheten (batteri) og lasten – til solcelleladekontrolleren. Denne kontrolleren vil overvåke innstrømningsstrømmen, utgangslaststrømmen og ladespenningen.

Trinn 2: Koble til solcellepanelet

Vi bruker solcelleplater (150W) i en parallell konfigurasjon for å øke ladestrømmen til batteriet. Du kan bruke færre eller flere paneler og strømkapasitet i henhold til belastningskrav. For den parallelle kombinasjonen, koble de positive terminalene til alle solcellepanelene sammen gjennom en ledning og gjør det samme for de negative terminalene til alle panelene. Dekk deretter skjøtene til positive og negative ledninger individuelt med isolerende tape.

Trinn 3: Fest ladekontrolleren

Koble den positive ledningen til panelet til den positive terminalen på ladekontrolleren og den negative ledningen til den negative terminalen på ladekontrolleren. Vår solcelleladekontroller har en USB Type-A-port på seg. Ladekontrolleren har en intern spenningsregulator som konverterer 12V DC til 5V DC, slik at den kan lade USB-drevne enheter. I USB-moduler brukes vanligvis pinne 1 og 4 som henholdsvis 5V DC og jord. Ved å bruke denne USB-porten kan du lade elektroniske enheter med USB-grensesnitt som mobiltelefoner, nettbrett og smartklokker.

Solcelleladeregulatoren forhindrer overlading/overspenning som ellers kan føre til at batteriet varmes opp. Overoppheting kan forårsake skade på levetiden og ytelsen til enhetens batteri.

Trinn 4: Installer batteriet

Installering av et batteri sikrer en nyttig strømbackup i situasjoner der solenergilading er utilgjengelig på grunn av dårlige værforhold eller om natten. Vi bruker 12V DC-batterier for å lagre elektrisk strøm. Vi arrangerte disse batteriene i en parallell konfigurasjon som resulterer i levering av samme spenning, dvs. 12V, gjennom denne parallellkombinasjonen. En parallell kombinasjon øker imidlertid strømkapasiteten.

Du bør velge batterikapasitet (en enhet eller flere) basert på belastningskravet og solcellepanelets ladekapasitet. Koble batterigrensesnittet til solenergiladekontrolleren til batteriterminalene ved hjelp av tykke metalltråder.

Trinn 5: Fullfør ledningen

Sørg for å koble alle komponentene riktig og tett for å unngå gnister. Dekk også til skjøtene for å unngå kortslutning. Bruk tykkere ledning av god kvalitet for sammenkobling, da det reduserer ledertap. Det anbefales generelt å plassere solcellepaneler, ladekontrollere og batterier nær hverandre for å unngå lange elektriske ledninger - sistnevnte kan resultere i større elektrisk tap og redusere effektiviteten til solenergien system.

Trinn 6: Test laderen

For å teste dette systemet på dagtid for batterilading, trykk på på-knappen på solcelleladekontrolleren. Vær oppmerksom på spenningene som vises på laderegulatoren. Overvåk også strømmen som flyter ved hjelp av et digitalt multimeter eller digitalt klemmemåler.

Du vil se at ladekontrolleren viser spenningen på batteriet og solcellepanelet. Laderegulatoren viser også laststrømmen for dette systemet, når en DC-last er koblet til det.

Når 12V-batteriet oppnår en spenning på rundt 14V DC på solcelleladekontrolleren, kobler det fra ladingen fra solcellepanelet, for å beskytte batteriet mot overlading. Du kan observere dette ved å overvåke solpanelspenningen, som kan overstige 16V DC på solfylte dager.

Koble deretter en USB-enhet eller smarttelefon direkte til solcelleladekontrolleren ved hjelp av en USB Type A-kontakt. USB-porten gir 5V DC, som er internt regulert/nedkonvertert fra batteriet. Når du gjør dette, vil du legge merke til at den tilkoblede enheten begynner å lades. Dessuten kan du også observere strømmen som trekkes av denne lasten.

I tillegg kan dette systemet drive andre enheter enn via et USB-grensesnitt; dvs. du kan bruke 12V-grensesnittet for DC-pærer, DC-vifter osv. Alt du trenger å gjøre er å koble disse til belastningsgrensesnittet på ladekontrolleren. Lastsymbolet (f.eks. en pære) representerer dette grensesnittet på ladekontrolleren.

Du kan forbedre dette DIY-prosjektet ytterligere for å lage en liten og lett bærbar plattform som kan brukes til å lade smarttelefoner og USB-drevne enheter uten å bruke batteri. Det vil imidlertid bare fungere på dagtid.

Fordelene med en solcellelader

Dette solcelledrevne arrangementet kan hjelpe deg med å forbedre portabiliteten til enheten din og redusere avhengigheten av konvensjonelle elektriske kraftdistribusjonssystemer. Solarlading forbedrer også effektiviteten ved å unngå tap som oppstår under AC-til-DC-konverteringen i konvensjonelle systemer. I solcelledrevne systemer kan du unngå disse tapene da all lagring/lading utføres i DC; det kan imidlertid kreve oppkonvertering eller spenningsregulering.

Ved å bruke solenergi i hjemmet ditt kan du redusere strømutgiftene betraktelig. Det er mange andre solcelledrevne prosjekter du kan bygge selv, for eksempel en solcelledrevet gatelykt, solcelledrevne bassengvarmere, solcelledrevne Bluetooth-høyttalere, etc.