Hoe u uw eigen USB-oplader op zonne-energie kunt bouwen

Zonne-energie wordt beschouwd als een werkelijk hernieuwbare en milieuvriendelijke vorm van energiebron die op aarde beschikbaar is. Tegenwoordig maken mensen optimaal gebruik van deze hulpbron, wat vooral van cruciaal belang is in afgelegen gebieden waar de elektrische transmissie beperkt is. Het is vooral geschikt voor regio's met langdurige blootstelling aan de zon overdag, omdat het de elektriciteitsrekening aanzienlijk kan verlagen.

We laten u zien hoe u een doe-het-zelf-systeem kunt bouwen voor het opladen van elektronische gelijkstroomapparaten met USB-voeding met behulp van zonne-energie. We streven ernaar het concept uit te leggen en te demonstreren met minimale componenten en een eenvoudig ontwerp.

Zonne-energie begrijpen

Zonne-energie is de omzetting van energie uit zonlicht in een bruikbare en efficiënte energiebron. Zonnepanelen en generatoren worden gebruikt om lichtenergie om te zetten in elektrische energie. Zonnepanelen variëren in grootte, variërend van enkele vierkante centimeters tot grote exemplaren die op daken van woningen worden gebruikt. U kunt ook grotere panelen over grote velden met elkaar verbinden om elektrische energie op te wekken voor gebruik op commerciële schaal.

Er zijn meerdere manieren om zonne-energie te benutten. De meest voorkomende is een fotovoltaïsch (PV) systeem dat de zonnestralen omzet in elektrische stroom. Naast het gebruik van een fotovoltaïsch systeem om elektrische stroom op te wekken, gebruiken mensen ook thermische zonne-energie of geconcentreerde zonne-energie om binnenruimtes of vloeistoffen te verwarmen. U kunt ook zonne-warmwatersystemen installeren.

Het selecteren van de juiste componenten

Ons belangrijkste doel is om zonne-energie uit zonlicht te gebruiken om de stroom te verkrijgen die nodig is om USB-apparaten op te laden. U hebt ook een batterij nodig om de lading op te slaan bij slecht weer en tijdens zonsondergang. Bovendien zorgt de batterij ook voor een continue levering van de specifieke stroom die nodig is voor het opladen van elektronische apparaten.

Voor dit doe-het-zelf-project heb je de volgende componenten nodig:

• Zonnepaneel: Voor het opwekken van gelijkstroom bij blootstelling aan zonlicht. Selecteer het juiste formaat paneel volgens de belastingsvereiste. We gebruiken zonnepanelen van 150 W. Met deze capaciteit kunnen we zelfs gelijkstroomlampen en gelijkstroomventilatoren aansturen.
• Accu: Voor ladingsopslag. Gebruik een accu van het juiste formaat, afhankelijk van de belastingsvereisten.
• Zonne-laadregelaar: Om de stroom te regelen en te voorkomen dat de batterij overladen en elektrische overbelasting veroorzaakt. Kies een zonnelaadcontroller met een geschikte stroomsterkte en USB-interface.
• Draden: Voor verbinding.
• USB-apparaat: Voor testen, zoals een mobiele telefoon of tablet.

Stap 1: Blokdiagram

Het volgende diagram toont de montage die nodig is om de door zonnepanelen geproduceerde stroom te verkrijgen, te controleren en effectief te gebruiken.

Sluit alle apparaten, zoals de opwekkingseenheid (zonnepaneel), opslageenheid (accu) en belasting, aan op de zonnelaadcontroller. Deze controller bewaakt de instroomstroom, uitgangsbelastingsstroom en laadspanning.

Stap 2: Sluit het zonnepaneel aan

We gebruiken zonnepanelen (150W) in een parallelle configuratie om de laadstroom van de batterij te verhogen. U kunt minder of meer panelen en stroomcapaciteit gebruiken, afhankelijk van de belastingsvereiste. Voor de parallelle combinatie verbindt u de positieve aansluitingen van alle zonnepanelen met elkaar via een draad en doet u hetzelfde voor de negatieve aansluitingen van alle panelen. Bedek vervolgens de verbindingen van de positieve en negatieve draden afzonderlijk met isolatietape.

Stap 3: Bevestig de laadcontroller

Sluit de positieve draad van het paneel aan op de positieve aansluiting van de laadregelaar en de negatieve draad op de negatieve aansluiting van de laadregelaar. Onze zonne-laadcontroller heeft een USB Type-A-poort. De laadcontroller heeft een interne spanningsregelaar die 12V DC omzet in 5V DC, waardoor hij USB-apparaten kan opladen. In USB-modules worden pin 1 en 4 over het algemeen gebruikt als respectievelijk 5V DC en aarde. Via deze USB-poort kunt u elektronische apparaten met USB-interface opladen, zoals mobiele telefoons, tablets en smartwatches.

De zonnelaadcontroller voorkomt overladen/overspanning, waardoor de accu anders zou kunnen opwarmen. Oververhitting kan schade aan de levensduur en prestaties van de batterij van het apparaat veroorzaken.

Stap 4: Installeer de batterij

Het installeren van een batterij zorgt ervoor dat nuttige stroomback-up in situaties waarin opladen via zonne-energie niet beschikbaar is vanwege slechte weersomstandigheden of 's nachts. We gebruiken 12V DC-batterijen voor het opslaan van elektrische stroom. We hebben deze batterijen in een parallelle configuratie geplaatst, wat resulteert in het leveren van dezelfde spanning, namelijk 12V, via deze parallelle combinatie. Een parallelle combinatie vergroot echter de stroomcapaciteit.

De batterijcapaciteit (één of meerdere) kiest u op basis van de belastingsbehoefte en de laadcapaciteit van het zonnepaneel. Sluit de accu-interface van de zonnelaadcontroller aan op de accupolen met behulp van dikke metalen draden.

Stap 5: Voltooi de bedrading

Zorg ervoor dat alle componenten correct en stevig zijn aangesloten om vonken te voorkomen. Bedek ook de verbindingen om kortsluiting te voorkomen. Gebruik dikkere draad van goede kwaliteit voor de onderlinge verbinding, omdat dit de geleiderverliezen vermindert. Het wordt over het algemeen aanbevolen om zonnepanelen, laadregelaars en accu's dicht bij elkaar te plaatsen om te voorkomen dat lange elektrische bedrading - dit laatste kan resulteren in een groter elektrisch verlies en een lagere efficiëntie van de zonne-energie systeem.

Stap 6: Test de oplader

Om dit systeem overdag te testen op het opladen van de batterij, drukt u op de aan-knop op de zonnelaadcontroller. Let op de spanningen die op de laadregelaar verschijnen. Houd ook de stroom in de gaten met behulp van een digitale multimeter of digitale stroomtang.

U zult zien dat de laadregelaar de spanning op de accu en het zonnepaneel weergeeft. De laadregelaar toont ook de belastingsstroom voor dit systeem, wanneer er een DC-belasting op is aangesloten.

Wanneer de 12V-accu een spanning van ongeveer 14V DC op de zonnelaadcontroller bereikt, wordt het opladen van het zonnepaneel losgekoppeld om de accu tegen overladen te beschermen. U kunt dit waarnemen door de spanning van het zonnepaneel te controleren. Deze kan op zonnige dagen hoger zijn dan 16V DC.

Sluit vervolgens een USB-apparaat of smartphone rechtstreeks aan op de zonnelaadcontroller met behulp van een USB Type A-connector. De USB-poort levert 5V DC, die intern wordt geregeld/omlaag geconverteerd vanuit de batterij. Terwijl u dit doet, zult u merken dat het aangesloten apparaat begint op te laden. Bovendien kunt u ook de stroom die deze belasting trekt, observeren.

Bovendien kan dit systeem apparaten op andere manieren dan via een USB-interface van stroom voorzien; d.w.z. u kunt de 12V-interface gebruiken voor DC-lampen, DC-ventilatoren, enz. Het enige wat u hoeft te doen is deze aan te sluiten op de laadinterface op de laadregelaar. Het laadsymbool (bijvoorbeeld een lamp) vertegenwoordigt deze interface op de laadregelaar.

Je kunt dit doe-het-zelf-project verder verbeteren door een klein en lichtgewicht draagbaar platform te maken dat je kunt gebruiken voor het opladen van smartphones en USB-apparaten zonder een batterij te gebruiken. Het werkt echter alleen overdag.

De voordelen van een zonnelader

Deze opstelling op zonne-energie kan u helpen de draagbaarheid van uw apparaat te verbeteren en de afhankelijkheid van conventionele elektriciteitsdistributiesystemen te verminderen. Opladen via zonne-energie verbetert ook de efficiëntie door verliezen te vermijden die ontstaan ​​tijdens de AC-naar-DC-conversie in conventionele systemen. In systemen op zonne-energie kunt u deze verliezen vermijden, omdat alle opslag/laden in gelijkstroom plaatsvindt; het kan echter zijn dat er opconversie of spanningsregeling nodig is.

Door zonne-energie in uw huis te gebruiken, kunt u uw elektriciteitskosten aanzienlijk verlagen. Er zijn nog tal van andere projecten op zonne-energie die u zelf kunt bouwen, zoals een straatlantaarn op zonne-energie, zwembadverwarmers op zonne-energie, Bluetooth-luidsprekers op zonne-energie, enz.