Kuinka rakentaa oma aurinkoenergialla toimiva USB-laturi

Aurinkoenergiaa pidetään aidosti uusiutuvana ja ympäristöystävällisenä energialähteenä, joka on saatavilla maapallolla. Nykyään ihmiset saavat kaiken irti tästä resurssista, mikä on erityisen tärkeää syrjäisillä alueilla, joilla sähkönsiirto on rajoitettua. Se sopii erityisen hyvin alueille, joilla on pitkäaikainen altistus auringolle päiväsaikaan, koska se voi vähentää merkittävästi sähkölaskuja.

Näytämme sinulle, kuinka voit rakentaa DIY-järjestelmän USB-virtalähteellä toimivien DC-elektroniikkalaitteiden lataamiseen aurinkoenergialla. Pyrimme selittämään ja esittelemään konseptia minimaalisilla komponenteilla ja yksinkertaisella suunnittelulla.

Aurinkovoiman ymmärtäminen

Aurinkoenergiaa on auringonvalon energian muuntaminen käyttökelpoiseksi ja tehokkaaksi voimanlähteeksi. Aurinkopaneelit ja generaattorit käytetään valoenergian muuntamiseen sähköenergiaksi. Aurinkopaneelit vaihtelevat kooltaan muutamasta neliötuumasta suuriin asuinrakennusten katoilla käytettäviin. Voit myös yhdistää suurempia paneeleja suurille kentille sähköenergian tuottamiseksi kaupalliseen käyttöön.

Aurinkoenergian hyödyntämiseen on useita tapoja. Yleisin on aurinkosähköjärjestelmä (PV), joka muuntaa auringonsäteet sähkövirraksi. Sen lisäksi, että ihmiset käyttävät aurinkosähköjärjestelmää sähkövirran tuottamiseen, ihmiset käyttävät myös aurinkolämpöenergiaa tai aurinkoenergian keskittämistä sisätilojen tai nesteiden lämmittämiseen. Voit myös asentaa aurinkolämpövesijärjestelmiä.

Oikeiden komponenttien valinta

Päätavoitteemme on käyttää auringonvalosta tulevaa aurinkoenergiaa USB-virtalähteiden lataamiseen tarvittavan virran saamiseksi. Tarvitset myös akun latauksen säilyttämiseen huonolla säällä ja auringonlaskun aikaan. Lisäksi akku varmistaa myös jatkuvan sähkölaitteiden lataamiseen tarvittavan virransyötön.

Tätä DIY-projektia varten tarvitset seuraavat komponentit:

• Aurinkopaneeli: Tasavirran tuottamiseen altistuessaan auringonvalolle. Valitse sopivan kokoinen paneeli kuormitustarpeen mukaan. Käytämme 150 W aurinkopaneeleja - tällä kapasiteetilla voimme käyttää jopa DC-lamppuja ja DC-tuulettimia.
• Akku: Säilytystä varten. Käytä kuormitustarpeen mukaan sopivan kokoista akkua.
• Aurinkoenergian latausohjain: Virran säätelyyn ja akun ylilatauksen ja sähköisen ylikuormituksen estämiseen. Valitse aurinkolatausohjain, jossa on sopiva virtaluokitus ja USB-liitäntä.
• Johdot: Yhteyttä varten.
• USB-laite: Testaukseen, kuten matkapuhelimeen tai tablettiin.

Vaihe 1: Lohkokaavio

Seuraava kaavio näyttää kokoonpanon, joka tarvitaan aurinkopaneelien tuottaman tehon saamiseksi, ohjaamiseksi ja tehokkaaksi hyödyntämiseksi.

Liitä kaikki laitteet – kuten tuotantoyksikkö (aurinkopaneeli), tallennusyksikkö (akku) ja kuorma – aurinkolatausohjaimeen. Tämä säädin valvoo tulovirtaa, lähtökuormitusvirtaa ja latausjännitettä.

Vaihe 2: Liitä aurinkopaneeli

Käytämme aurinkolevyjä (150W) rinnakkaiskokoonpanossa akun latausvirran lisäämiseksi. Voit käyttää vähemmän tai useampia paneeleja ja tehokapasiteettia kuormitustarpeen mukaan. Rinnakkaisyhdistelmää varten yhdistä kaikkien aurinkopaneelien positiiviset liittimet yhteen johdolla ja tee sama kaikkien paneelien negatiivisille liittimille. Peitä sitten positiivisten ja negatiivisten johtimien liitokset yksitellen eristeteipillä.

Vaihe 3: Kiinnitä latausohjain

Kytke paneelin positiivinen johto lataussäätimen plusnapaan ja negatiivinen johto latausohjaimen negatiiviseen napaan. Aurinkolatausohjaimessamme on USB Type-A -portti. Latausohjaimessa on sisäinen jännitesäädin, joka muuntaa 12 V DC: n 5 V DC: ksi, jolloin se voi ladata USB-virtalähteellä toimivia laitteita. USB-moduuleissa nastaa 1 ja 4 käytetään yleensä 5 V DC: nä ja maadoituksena. Tämän USB-portin avulla voit ladata USB-liitännöillä varustettuja elektronisia laitteita, kuten matkapuhelimia, tabletteja ja älykelloja.

Aurinkoenergian lataussäädin estää ylilatauksen/ylijännitteen, joka voisi muuten aiheuttaa akun kuumenemisen. Ylikuumeneminen voi vahingoittaa laitteen akun käyttöikää ja suorituskykyä.

Vaihe 4: Asenna akku

Akun asentaminen varmistaa a hyödyllinen varmuuskopio tilanteissa, joissa aurinkolataus ei ole saatavilla huonojen sääolosuhteiden vuoksi tai yöllä. Käytämme 12V DC akkuja sähkövirran varastointiin. Järjestimme nämä paristot rinnakkaiskokoonpanoon, mikä johtaa saman jännitteen, eli 12 V, tuottamiseen tämän rinnakkaisyhdistelmän kautta. Rinnakkaisyhdistelmä kuitenkin lisää nykyistä kapasiteettia.

Akun kapasiteetti (yksi yksikkö tai useampi) tulee valita kuormitustarpeen ja aurinkopaneelin latauskapasiteetin mukaan. Liitä aurinkolatausohjaimen akun liitäntä akun napoihin paksuilla metallijohdoilla.

Vaihe 5: Viimeistele johdotus

Varmista, että kaikki komponentit on liitetty oikein ja tiukasti kipinöiden välttämiseksi. Peitä myös liitokset oikosulun välttämiseksi. Käytä liitäntään laadukasta paksumpaa johtoa, koska se vähentää johdinhäviöitä. On yleensä suositeltavaa sijoittaa aurinkopaneelit, latausohjaimet ja akut lähelle toisiaan välttämiseksi pitkät sähköjohdot – jälkimmäinen voi aiheuttaa suurempia sähköhäviöitä ja alentaa aurinkoenergian hyötysuhdetta järjestelmä.

Vaihe 6: Testaa laturi

Jos haluat testata tätä järjestelmää päiväsaikaan akun latauksen suhteen, paina aurinkolatausohjaimen virtapainiketta. Tarkkaile lataussäätimessä näkyviä jännitteitä. Tarkkaile myös virtaa käyttämällä digitaalista yleismittaria tai digitaalinen puristinmittari.

Huomaat, että latausohjain näyttää jännitteen akussa ja aurinkopaneelissa. Latausohjain näyttää myös tämän järjestelmän kuormitusvirran, kun siihen on kytketty tasavirtakuorma.

Kun 12 V akku saavuttaa aurinkolatausohjaimessa noin 14 V DC: n jännitteen, se katkaisee latauksen aurinkopaneelista suojatakseen akkua ylilataukselta. Voit havaita tämän tarkkailemalla aurinkopaneelin jännitettä, joka voi ylittää 16 V DC aurinkoisina päivinä.

Liitä seuraavaksi USB-laite tai älypuhelin suoraan aurinkolatausohjaimeen käyttämällä USB Type A -liitintä. USB-portti tarjoaa 5 V DC, joka on sisäisesti säädelty/muunnettu akusta. Kun teet tämän, huomaat, että yhdistetty laite alkaa latautua. Lisäksi voit myös tarkkailla tämän kuorman ottama virtaa.

Lisäksi tämä järjestelmä voi antaa virtaa muille laitteille kuin USB-liitännän kautta; eli voit käyttää 12V liitäntää DC-polttimoille, DC-tuulettimille jne. Sinun tarvitsee vain liittää nämä latausohjaimen latausliitäntään. Kuorman symboli (esim. polttimo) edustaa tätä lataussäätimen liitäntää.

Voit parantaa tätä tee-se-itse-projektia entisestään tehdäksesi pienen ja kevyen kannettavan alustan älypuhelimien ja USB-virtalähteiden lataamiseen ilman akkua. Se toimii kuitenkin vain päiväsaikaan.

Aurinkolaturin edut

Tämä aurinkovoimalla toimiva järjestely voi auttaa sinua parantamaan laitteesi siirrettävyyttä ja vähentämään riippuvuutta perinteisistä sähkönjakelujärjestelmistä. Aurinkolataus parantaa myös tehokkuutta välttämällä häviöt, joita syntyy AC-DC-muunnoksen aikana perinteisissä järjestelmissä. Aurinkovoimalla toimivissa järjestelmissä voit välttää nämä häviöt, koska kaikki varastointi/lataus tapahtuu tasavirralla; se voi kuitenkin vaatia ylöspäin muuntamista tai jännitteen säätöä.

Hyödyntämällä aurinkoenergiaa kotonasi voit vähentää sähkökulujasi merkittävästi. On olemassa monia muita aurinkovoimalla toimivia projekteja, joita voit rakentaa itse, kuten aurinkoenergialla toimivat katuvalot, aurinkoenergialla toimivat uima-altaan lämmittimet, aurinkoenergialla toimivat Bluetooth-kaiuttimet jne.