如何打造您自己的太陽能 USB 充電器
太陽能被認為是地球上真正可再生且環保的能源形式。如今，人們正在充分利用這一資源，這在電力傳輸有限的偏遠地區尤其重要。特別適合白天長時間暴露在陽光下的地區，可以顯著減少電費。
我們將展示一種自己動手的方法來創建一個系統，通過利用太陽能為支持 USB 的便攜式電子設備充電。我們的目的是通過經濟的組件和簡單的設計來闡明和展示這個過程。
了解太陽能
太陽能是指將太陽輻射轉化為可獲取且有效的能源形式的過程。這種轉變通常涉及利用太陽能電池板或發電機，將太陽光線中的光子轉換為電能。這些設備的尺寸差異很大，有些設備只有幾平方英寸，而另一些設備可能跨越整個屋頂或連接到大片土地上以產生工業規模的電力。
太陽能可以以多種方式利用。一種流行的方法涉及採用太陽能光伏（PV）系統，將陽光轉化為電流。除了通過光伏系統發電之外，個人還可以利用太陽熱能或聚光太陽能來加熱室內區域或液體。安裝太陽能熱水系統是捕獲太陽輻射並將其轉化為可用熱量的另一種選擇。
選擇正確的組件
我們項目的主要目標是利用陽光中的太陽能來提供為支持 USB 的設備充電所需的電力。需要注意的是，在惡劣天氣或太陽落山期間，應使用額外的電池，以保持設備充電所需電流的穩定流動。電池不僅可以作為電流的存儲介質，還可以在陽光不足的情況下作為備用電源。
為了進行這項自製的努力，有必要獲得一系列特定要素，其中包括:
太陽能電池板旨在將陽光轉化為直流電。必鬚根據所需的功率輸出選擇合適的面板，才能有效地操作直流燈或風扇等各種電氣設備。我們的首選方案包括 150 瓦太陽能電池板，能夠毫無問題地為直流照明燈具和風扇供電。
考慮到所連接負載的需求，使用合適尺寸的電池對於高效儲能至關重要。
太陽能充電控制器是太陽能發電系統中調節電流流向的重要裝置，確保電池不會充電不足或過度充電，從而導致電池損壞，甚至造成安全隱患。它還通過限制可以通過電路的電流量來防止電路過載。選擇太陽能充電控制器時，重要的是要考慮其額定電流以及 USB 接口的存在，這可能是為智能手機或平板電腦等小型設備充電所必需的。
⭐電線:用於連接。
支持 USB 的設備用於評估目的，包括智能手機和平板電腦。
步驟 1:框圖
上述插圖描述了利用、調節和有效利用太陽能電池板產生的能量所涉及的必要組件。
通過將發電機模塊（太陽能電池板）、儲能設備（電池）和負載連接到太陽能充電調節器，確保系統的所有組件相互互連。後者將持續監控輸入電流、輸出負載電流和充電電位。
步驟 2:連接太陽能電池板
我們採用並聯佈置的額定功率為 150 瓦的太陽能板來增強電池的充電電流。電池板的數量及其總功率容量可以根據負載的具體需求進行調整。要配置並聯連接，請通過導體互連每個面板的正極端子，並對負極端子執行相同的過程。隨後，用電絕緣膠帶封閉正極和負極接線之間的接縫，以確保正確隔離。
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步驟 3:連接充電控制器
請將太陽能發電系統充電板的正極線連接到我們的太陽能充電控制器的正極端子，同時將負極線連接到同一設備的負極端子。值得注意的是，我們的充電控制器具有內置 USB Type-A 端口，可方便地為 USB 兼容設備充電。該端口允許我們利用充電控制器的內部電壓調節器，它可以有效地將 12V DC 轉換為 5V DC。因此，我們現在可以使用此 USB 端口為各種支持 USB 的設備充電，包括但不限於手機、平板電腦和智能手錶。
太陽能充電控制器的實施對於防止過度充電或過壓的發生起到了重要作用，這兩種情況都有可能導致電池過度加熱。這種過度加熱可能會對電池的整體壽命和效率產生不利影響，最終會隨著時間的推移而損害其性能。
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步驟 4:安裝電池
安裝電池有利於有效的能量存儲方式，在太陽能充電可能因惡劣天氣條件或黑暗時期受到限制的情況下提供可靠的電源。我們利用 12 伏直流 (DC) 電池，將它們配置為並聯排列，在 12 伏下保持一致的電壓輸出，同時增加電流容量。
在為離網電力系統確定合適的電池容量時，重要的是要考慮太陽能電池板的負載要求和最大充電能力。為了確保正常功能，請使用耐用的金屬線連接將太陽能充電控制器的電池接口連接到電池端子。
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步驟 5:完成接線
確保所有組件正確連接並牢固緊固，以防止產生火花。此外，請小心覆蓋任何裸露的接頭以避免短路。採用較高規格厚度的電線進行互連，因為這樣可以最大限度地減少導體損耗。一般來說，建議將太陽能電池板、充電控制器和電池彼此靠近放置，以減少它們之間的距離，這可能會導致電力損耗增加並降低整體系統效率。
步驟 6:測試充電器
要評估我們的系統在白天電池充電的功能，請激活太陽能充電控制器上的“開啟”開關。同時，觀察充電控制器上顯示的電壓讀數，同時使用數字萬用表或數字鉗形表監視流經其的電流。
您可能會注意到充電控制器顯示電池和太陽能電池板的電壓。此外，充電控制器還指示連接到系統直流負載時所消耗的電流。
當 12 伏電池通過太陽能充電控制器獲得大約 14 伏直流電 (DC) 時，所述裝置會切斷太陽能電池板和電池之間的連接，以防止過度充電。這個過程可以通過監測太陽能電池板的電壓來觀察，在陽光充足的情況下，該電壓可能超過 16 伏直流電。
接下來，請將USB設備或手機通過USB Type A接口連接到太陽能控制器。該連接將提供 5V 直流電壓，該電壓已由電池進行內部調節和降壓。當您執行此操作時，您應該目睹所連接設備的充電過程。此外，還可以監控該特定負載消耗的電流。
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此外，該系統還能夠為USB接口以外的外圍設備供電；也就是說，它可以通過將發光二極管 (LED)、風扇等連接到充電調節器的負載端子來利用 12V 輸入。代表負載（例如照明設備）的圖標表示電源管理單元上的此連接點。
為了創建這個 DIY 項目的更高級版本，人們可以設計一種緊湊的便攜式設備，能夠僅通過太陽能為智能手機和其他支持 USB 的小工具供電。值得注意的是，該設備只能在白天運行。
太陽能充電器的好處
這種創新的太陽能係統提供了增強設備可運輸性的機會，同時減少對傳統電網基礎設施的依賴。通過利用太陽能充電，而不是經歷標准設置中常見的交流到直流轉換過程，該方法通過消除此類轉換過程中發生的任何能量耗散來提高操作效率。然而，在採用以太陽能為中心的方法時，必須考慮潛在的上轉換或電壓控制的必要性。
利用太陽能供家庭使用可以顯著節省電力成本。可以建造各種自己動手的太陽能項目，包括自發電街道照明、泳池加熱系統和無線音頻設備。