Kako napraviti vlastiti USB punjač na solarni pogon

Solarna energija smatra se istinski obnovljivim i ekološki prihvatljivim oblikom izvora energije koji je dostupan na Zemlji. Danas ljudi maksimalno iskorištavaju ovaj resurs, što je posebno važno u udaljenim područjima gdje je prijenos električne energije ograničen. Posebno je pogodan za regije s dugotrajnom izloženošću suncu tijekom dana, jer može značajno smanjiti račune za struju.

Pokazat ćemo vam kako izraditi DIY sustav za punjenje elektroničkih uređaja s USB napajanjem pomoću solarne energije. Cilj nam je objasniti i demonstrirati koncept koristeći minimalne komponente i jednostavan dizajn.

Razumijevanje solarne energije

Solarna energija je pretvorba energije sunčeve svjetlosti u iskoristiv i učinkovit izvor energije. Solarni paneli i generatori koriste se za pretvaranje svjetlosne energije u električnu. Solarni paneli variraju u veličini, od nekoliko četvornih inča do velikih koji se koriste na stambenim krovovima. Također možete međusobno povezati veće panele preko velikih polja za proizvodnju električne energije za korištenje u komercijalnim razmjerima.

Postoji više načina za iskorištavanje sunčeve energije. Najčešći je solarni fotonaponski (PV) sustav koji pretvara sunčeve zrake u električnu struju. Osim korištenja fotonaponskog sustava za generiranje električne struje, ljudi također koriste solarnu toplinsku energiju ili koncentriranu solarnu energiju za zagrijavanje unutarnjih prostora ili tekućina. Također možete instalirati solarne sustave tople vode.

Odabir pravih komponenti

Naš glavni cilj je koristiti solarnu energiju iz sunčeve svjetlosti kako bismo dobili struju potrebnu za punjenje uređaja s USB napajanjem. Također će vam trebati baterija za skladištenje napunjenosti u slučaju lošeg vremena i zalaska sunca. Nadalje, baterija također osigurava kontinuiranu opskrbu specifičnom strujom potrebnom za punjenje elektroničkih uređaja.

Za ovaj DIY projekt trebat će vam sljedeće komponente:

• Solarni panel: Za stvaranje istosmjerne struje pri izlaganju sunčevoj svjetlosti. Odaberite odgovarajuću veličinu ploče prema zahtjevu opterećenja. Koristimo solarne ploče od 150 W—s tim kapacitetom možemo upravljati čak i DC žaruljama i DC ventilatorima.
• Baterija: Za skladištenje punjenja. Upotrijebite bateriju odgovarajuće veličine na temelju zahtjeva za opterećenjem.
• Solarni regulator punjenja: Za regulaciju struje i sprječavanje prekomjernog punjenja baterije i električnog preopterećenja. Odaberite solarni regulator punjenja s odgovarajućom strujom i USB sučeljem.
• žice: Za povezivanje.
• USB uređaj: Za testiranje, kao što je mobilni telefon ili tablet.

Korak 1: Blok dijagram

Sljedeći dijagram prikazuje sklop potreban za dobivanje, kontrolu i učinkovito korištenje energije koju proizvode solarni paneli.

Spojite sve uređaje—kao što je proizvodna jedinica (solarna ploča), jedinica za pohranu (baterija) i opterećenje—na solarni regulator punjenja. Ovaj regulator će nadzirati ulaznu struju, izlaznu struju opterećenja i napon punjenja.

Korak 2: Spojite solarnu ploču

Koristimo solarne ploče (150W) u paralelnoj konfiguraciji za povećanje struje punjenja baterije. Možete koristiti manje ili više ploča i kapacitet snage prema zahtjevu opterećenja. Za paralelnu kombinaciju, spojite pozitivne priključke svih solarnih panela žicom i učinite isto za negativne priključke svih panela. Zatim pokrijte spojeve pozitivnih i negativnih žica pojedinačno izolir trakom.

Korak 3: Pričvrstite kontroler punjenja

Spojite pozitivnu žicu ploče na pozitivni terminal regulatora punjenja, a negativnu žicu na negativni terminal regulatora punjenja. Naš solarni kontroler punjenja ima USB Type-A priključak. Kontroler punjenja ima unutarnji regulator napona koji pretvara 12V DC u 5V DC, što mu omogućuje punjenje uređaja s USB napajanjem. U USB modulima, pinovi 1 i 4 općenito se koriste kao 5V DC odnosno uzemljenje. Pomoću ovog USB priključka možete puniti elektroničke uređaje s USB sučeljima kao što su mobilni telefoni, tableti i pametni satovi.

Solarni regulator punjenja sprječava prekomjerno punjenje/prenapon koji bi inače mogao uzrokovati zagrijavanje baterije. Pregrijavanje može oštetiti životni vijek i performanse baterije uređaja.

Korak 4: Instalirajte bateriju

Ugradnja baterije osigurava a korisna rezervna snaga u situacijama kada je solarno punjenje nedostupno zbog loših vremenskih uvjeta ili noću. Za pohranjivanje električne struje koristimo 12V DC baterije. Te smo baterije postavili u paralelnu konfiguraciju što rezultira pružanjem istog napona, tj. 12 V, kroz ovu paralelnu kombinaciju. Međutim, paralelna kombinacija povećava trenutni kapacitet.

Trebali biste odabrati kapacitet baterije (jedna jedinica ili više) na temelju zahtjeva za opterećenjem i kapaciteta punjenja solarne ploče. Spojite sučelje baterije solarnog regulatora punjenja na terminale baterije pomoću debelih metalnih žica.

Korak 5: Završite ožičenje

Provjerite jeste li pravilno i čvrsto spojili sve komponente kako biste izbjegli iskrenje. Također, prekrijte spojeve kako biste izbjegli kratki spoj. Koristite kvalitetnu deblju žicu za međusobno povezivanje jer smanjuje gubitke vodiča. Općenito se preporučuje postavljanje solarnih panela, kontrolera punjenja i baterija blizu jedne drugima kako bi se izbjeglo dugotrajno električno ožičenje—potonje može rezultirati većim gubitkom električne energije i nižom učinkovitosti solara sustav.

Korak 6: Testirajte punjač

Za testiranje ovog sustava tijekom dana za punjenje baterije, pritisnite gumb za uključivanje na solarnom regulatoru punjenja. Promatrajte napone koji se pojavljuju na regulatoru punjenja. Također pratite protok struje pomoću digitalnog multimetra ili digitalna kliješta.

Primijetit ćete da regulator punjenja prikazuje napon na bateriji i solarnoj ploči. Regulator punjenja također pokazuje struju opterećenja za ovaj sustav, kada je na njega spojeno istosmjerno opterećenje.

Kada baterija od 12 V postigne napon od oko 14 V DC na solarnom regulatoru punjenja, ona isključuje punjenje sa solarne ploče, kako bi zaštitila bateriju od prekomjernog punjenja. To možete primijetiti praćenjem napona solarne ploče, koji može prijeći 16 V DC za sunčanih dana.

Zatim spojite USB uređaj ili pametni telefon izravno na solarni regulator punjenja pomoću USB priključka tipa A. USB priključak daje 5 V DC, koji se interno regulira/pretvara iz baterije. Dok to činite, primijetit ćete da se povezani uređaj počinje puniti. Štoviše, također možete promatrati struju koju troši ovo opterećenje.

Osim toga, ovaj sustav može napajati uređaje osim preko USB sučelja; tj. možete koristiti 12V sučelje za DC žarulje, DC ventilatore itd. Sve što trebate učiniti je spojiti ih na sučelje opterećenja na regulatoru punjenja. Simbol opterećenja (npr. žarulja) predstavlja ovo sučelje na regulatoru punjenja.

Možete dodatno poboljšati ovaj DIY projekt kako biste napravili malu i laganu prijenosnu platformu za korištenje za punjenje pametnih telefona i uređaja s USB napajanjem bez korištenja baterije. Međutim, radit će samo tijekom dana.

Prednosti solarnog punjača

Ovaj sustav na solarno napajanje može vam pomoći poboljšati prenosivost vašeg uređaja i smanjiti ovisnost o konvencionalnim sustavima distribucije električne energije. Solarno punjenje također poboljšava učinkovitost izbjegavanjem gubitaka nastalih tijekom pretvorbe AC-to-DC u konvencionalnim sustavima. U sustavima na solarni pogon možete izbjeći ove gubitke jer se svo pohranjivanje/punjenje provodi u istosmjernoj struji; međutim, može zahtijevati pretvorbu naviše ili regulaciju napona.

Korištenjem solarne energije u svom domu možete znatno smanjiti troškove električne energije. Postoji mnogo drugih projekata na solarnu energiju koje možete sami izgraditi, poput ulične svjetiljke na solarnu energiju, grijača za bazen na solarnu energiju, Bluetooth zvučnika na solarnu energiju itd.