با استفاده از انرژی خورشیدی با این راه اندازی خورشیدی تمام دستگاه های خود را به صورت رایگان شارژ کنید.
انرژی خورشیدی به عنوان یک شکل واقعی تجدید پذیر و سازگار با محیط زیست از منابع انرژی موجود در زمین در نظر گرفته می شود. امروزه، مردم بیشترین استفاده را از این منبع می‌برند، که به‌ویژه در مناطق دورافتاده که انتقال برق محدود است، بسیار مهم است. این به ویژه برای مناطقی که در طول روز در معرض آفتاب طولانی قرار دارند مناسب است، زیرا می تواند به طور قابل توجهی قبض برق را کاهش دهد.
ما به شما نشان خواهیم داد که چگونه یک سیستم DIY برای شارژ دستگاه های الکترونیکی DC با منبع USB با استفاده از انرژی خورشیدی بسازید. هدف ما توضیح و نشان دادن مفهوم با استفاده از حداقل اجزا و یک طراحی ساده است.
درک انرژی خورشیدی
انرژی خورشیدی تبدیل انرژی از نور خورشید به منبع انرژی قابل استفاده و کارآمد است. از پنل های خورشیدی و ژنراتورها برای تبدیل انرژی نور به انرژی الکتریکی استفاده می شود. پانل های خورشیدی از نظر اندازه متفاوت هستند، از چند اینچ مربع تا پنل های بزرگ که در پشت بام های مسکونی استفاده می شوند. همچنین می‌توانید پانل‌های بزرگ‌تر را در میدان‌های بزرگ به هم متصل کنید تا انرژی الکتریکی برای استفاده در مقیاس تجاری تولید کنید.
راه های مختلفی برای استفاده از انرژی خورشیدی وجود دارد. رایج ترین سیستم فتوولتائیک خورشیدی (PV) است که پرتوهای خورشید را به جریان الکتریکی تبدیل می کند. گذشته از استفاده از سیستم فتوولتائیک برای تولید جریان الکتریکی، مردم همچنین از انرژی حرارتی خورشیدی یا متمرکز کردن انرژی خورشیدی برای گرم کردن فضاهای داخلی یا سیالات استفاده می کنند. همچنین می توانید سیستم های آب گرم خورشیدی را نصب کنید.
انتخاب اجزای مناسب
هدف اصلی ما استفاده از انرژی خورشیدی از نور خورشید به منظور به دست آوردن جریان مورد نیاز برای شارژ دستگاه های مجهز به USB است. همچنین برای ذخیره شارژ در شرایط بد آب و هوا و هنگام غروب آفتاب به باتری نیاز دارید. علاوه بر این، باتری همچنین تامین مداوم جریان خاص مورد نیاز برای شارژ دستگاه های الکترونیکی را تضمین می کند.
برای این پروژه DIY، به اجزای زیر نیاز دارید:
- پنل خورشیدی: برای تولید جریان مستقیم در معرض نور خورشید. پانل اندازه مناسب را با توجه به نیاز بار انتخاب کنید. ما از پنل‌های خورشیدی 150 واتی استفاده می‌کنیم—با این ظرفیت، می‌توانیم حتی لامپ‌های DC و فن‌های DC را کار کنیم.
- باتری: برای ذخیره شارژ. بر اساس نیاز بار از باتری با اندازه مناسب استفاده کنید.
- کنترلر شارژ خورشیدی: برای تنظیم جریان و جلوگیری از شارژ بیش از حد باتری و اضافه بار الکتریکی. یک کنترلر شارژ خورشیدی با درجه جریان مناسب و رابط USB انتخاب کنید.
- سیم: برای اتصال.
- دستگاه USB: برای آزمایش، مانند تلفن همراه یا تبلت.
مرحله 1: بلوک دیاگرام
نمودار زیر مجموعه مورد نیاز برای بدست آوردن، کنترل و استفاده موثر از توان تولید شده توسط پنل های خورشیدی را نشان می دهد.
همه دستگاه ها – مانند واحد تولید (پانل خورشیدی)، واحد ذخیره سازی (باتری) و بار را به کنترل کننده شارژ خورشیدی وصل کنید. این کنترل کننده جریان ورودی، جریان بار خروجی و ولتاژ شارژ را کنترل می کند.
مرحله 2: پنل خورشیدی را وصل کنید
ما از صفحات خورشیدی (150 وات) در یک پیکربندی موازی برای افزایش جریان شارژ باتری استفاده می کنیم. بر اساس نیاز بار می توانید از تعداد کمتر یا بیشتر پانل ها و ظرفیت توان استفاده کنید. برای ترکیب موازی، پایانه های مثبت تمام پنل های خورشیدی را از طریق یک سیم به هم وصل کنید و همین کار را برای پایانه های منفی همه پنل ها انجام دهید. سپس محل اتصال سیم های مثبت و منفی را به صورت جداگانه با نوار عایق بپوشانید.
مرحله 3: کنترلر شارژ را وصل کنید
سیم مثبت پنل را به ترمینال مثبت شارژ کنترلر و سیم منفی را به قطب منفی شارژ کنترلر وصل کنید. کنترلر شارژ خورشیدی ما دارای یک پورت USB نوع A بر روی آن است. کنترلر شارژ دارای یک تنظیم کننده ولتاژ داخلی است که 12 ولت DC را به 5 ولت DC تبدیل می کند و آن را قادر می سازد دستگاه های مجهز به USB را شارژ کند. در ماژول‌های USB، معمولاً پایه‌های 1 و 4 به ترتیب به عنوان 5 ولت DC و زمین استفاده می‌شوند. با استفاده از این پورت USB می توانید وسایل الکترونیکی با رابط USB مانند تلفن همراه، تبلت و ساعت هوشمند را شارژ کنید.
کنترل کننده شارژ خورشیدی از شارژ/اضافه ولتاژ جلوگیری می کند که در غیر این صورت می تواند باعث گرم شدن باتری شود. گرمای بیش از حد می تواند باعث آسیب به طول عمر و عملکرد باتری دستگاه شود.
مرحله 4: باتری را نصب کنید
نصب باتری در مواقعی که شارژ خورشیدی به دلیل شرایط بد آب و هوا یا در شب در دسترس نیست، یک پشتیبان انرژی مفید را تضمین می کند. ما از باتری های 12 ولت DC برای ذخیره جریان الکتریکی استفاده می کنیم. ما این باتری ها را در یک پیکربندی موازی قرار دادیم که منجر به ارائه ولتاژ یکسان، یعنی 12 ولت، از طریق این ترکیب موازی می شود. با این حال، یک ترکیب موازی ظرفیت فعلی را افزایش می دهد.
شما باید ظرفیت باتری (یک واحد یا چندگانه) را بر اساس نیاز بار و ظرفیت شارژ پنل خورشیدی انتخاب کنید. رابط باتری کنترل کننده شارژ خورشیدی را با استفاده از سیم های فلزی ضخیم به پایانه های باتری متصل کنید.
مرحله 5: سیم کشی را نهایی کنید
اطمینان حاصل کنید که تمام قطعات را به درستی و محکم وصل کرده اید تا جرقه نزنید. همچنین برای جلوگیری از اتصال کوتاه، مفاصل را بپوشانید. از سیم ضخیم تر با کیفیت خوب برای اتصال استفاده کنید زیرا تلفات هادی را کاهش می دهد. به طور کلی توصیه می‌شود که پنل‌های خورشیدی، کنترل‌کننده‌های شارژ، و باتری‌ها را نزدیک یکدیگر قرار دهید تا از سیم‌کشی طولانی برق جلوگیری شود – این دومی می‌تواند منجر به تلفات الکتریکی بیشتر شود و کارایی سیستم خورشیدی را کاهش دهد.
مرحله 6: شارژر را تست کنید
برای آزمایش این سیستم در طول روز برای شارژ باتری، دکمه روشن روی کنترلر شارژ خورشیدی را فشار دهید. به ولتاژهایی که روی کنترلر شارژ ظاهر می شود توجه کنید. همچنین جریان جریان را با استفاده از مولتی متر دیجیتال یا گیره سنج دیجیتال کنترل کنید.
مشاهده خواهید کرد که کنترلر شارژ ولتاژ باتری و پنل خورشیدی را نمایش می دهد. کنترل کننده شارژ نیز جریان بار را برای این سیستم، زمانی که یک بار DC به آن متصل است، نشان می دهد.
هنگامی که باتری 12 ولت به ولتاژی در حدود 14 ولت DC بر روی کنترل کننده شارژ خورشیدی می رسد، شارژ را از پنل خورشیدی قطع می کند تا باتری را از شارژ بیش از حد محافظت کند. می توانید با نظارت بر ولتاژ پنل خورشیدی که ممکن است در روزهای آفتابی از 16 ولت DC تجاوز کند، این موضوع را مشاهده کنید.
در مرحله بعد، یک دستگاه USB یا تلفن هوشمند را مستقیماً با استفاده از کانکتور USB نوع A به کنترل کننده شارژ خورشیدی متصل کنید. پورت USB 5 ولت DC را فراهم می کند که به صورت داخلی تنظیم/تبدیل از باتری می شود. با انجام این کار، متوجه خواهید شد که دستگاه متصل شروع به شارژ شدن می کند. علاوه بر این، می توانید جریان کشیده شده توسط این بار را نیز مشاهده کنید.
علاوه بر این، این سیستم می‌تواند دستگاه‌های دیگری به غیر از رابط USB را تغذیه کند. یعنی می‌توانید از رابط 12 ولتی برای لامپ‌های DC، فن‌های DC و غیره استفاده کنید. تنها کاری که باید انجام دهید این است که اینها را به رابط بار روی کنترل‌کننده شارژ متصل کنید. نماد بار (به عنوان مثال یک لامپ) این رابط را در کنترل کننده شارژ نشان می دهد.
می‌توانید این پروژه DIY را بیشتر تقویت کنید تا یک پلتفرم قابل حمل کوچک و سبک بسازید تا از آن برای شارژ تلفن‌های هوشمند و دستگاه‌های مجهز به USB بدون استفاده از باتری استفاده کنید. با این حال، فقط در طول روز کار خواهد کرد.
مزایای شارژر خورشیدی
این چیدمان با انرژی خورشیدی می‌تواند به شما در بهبود قابلیت حمل دستگاه کمک کند و وابستگی به سیستم‌های توزیع برق معمولی را کاهش دهد. شارژ خورشیدی همچنین با جلوگیری از تلفات ناشی از تبدیل AC به DC در سیستم های معمولی، کارایی را بهبود می بخشد. در سیستم های خورشیدی، می توانید از این تلفات جلوگیری کنید زیرا تمام ذخیره سازی/شارژ در DC انجام می شود. با این حال، ممکن است نیاز به افزایش تبدیل یا تنظیم ولتاژ داشته باشد.
با استفاده از انرژی خورشیدی در خانه خود، می توانید هزینه های برق خود را به میزان قابل توجهی کاهش دهید. پروژه‌های انرژی خورشیدی زیادی وجود دارد که می‌توانید خودتان بسازید، مانند چراغ خیابانی با انرژی خورشیدی، بخاری استخر با انرژی خورشیدی، بلندگوهای بلوتوث خورشیدی و غیره.