วิธีสร้างเครื่องชาร์จ USB พลังงานแสงอาทิตย์ของคุณเอง

พลังงานแสงอาทิตย์ถือเป็นแหล่งพลังงานรูปแบบหนึ่งที่หมุนเวียนได้อย่างแท้จริงและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมที่มีอยู่บนโลก ทุกวันนี้ ผู้คนกำลังใช้ทรัพยากรนี้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในพื้นที่ห่างไกลซึ่งมีการจำกัดการส่งผ่านไฟฟ้า เหมาะอย่างยิ่งสำหรับภูมิภาคที่มีแสงแดดเป็นเวลานานในช่วงกลางวัน เนื่องจากสามารถลดค่าไฟฟ้าได้อย่างมาก

เราจะสาธิตวิธีการทำด้วยตัวเองเพื่อสร้างระบบที่ชาร์จอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพาที่ใช้ USB ผ่านการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ความตั้งใจของเราคือการชี้แจงและจัดแสดงกระบวนการนี้โดยอาศัยการประหยัดส่วนประกอบและการออกแบบที่ตรงไปตรงมา

ทำความเข้าใจกับพลังงานแสงอาทิตย์

พลังงานแสงอาทิตย์หมายถึงกระบวนการเปลี่ยนรังสีแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานรูปแบบที่เข้าถึงได้และมีประสิทธิภาพ โดยทั่วไปการเปลี่ยนแปลงนี้เกี่ยวข้องกับการใช้แผงโซลาร์เซลล์หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อแปลงโฟตอนจากรังสีดวงอาทิตย์ให้เป็นไฟฟ้า ขนาดของอุปกรณ์เหล่านี้แตกต่างกันไปอย่างมาก โดยบางรุ่นมีขนาดเพียงไม่กี่ตารางนิ้ว ในขณะที่บางรุ่นอาจครอบคลุมหลังคาทั้งหมดหรือเชื่อมต่อกันทั่วพื้นที่อันกว้างใหญ่เพื่อผลิตไฟฟ้าในปริมาณระดับอุตสาหกรรม

พลังงานแสงอาทิตย์สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย วิธีการที่แพร่หลายเกี่ยวข้องกับการใช้ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ (PV) ซึ่งเปลี่ยนแสงอาทิตย์เป็นกระแสไฟฟ้า นอกเหนือจากการผลิตไฟฟ้าผ่านระบบเซลล์แสงอาทิตย์แล้ว บุคคลยังอาจใช้พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์หรือพลังงานแสงอาทิตย์แบบเข้มข้นเพื่ออุ่นพื้นที่ภายในหรือของเหลว การติดตั้งระบบน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นอีกทางเลือกหนึ่งในการดักจับและแปลงรังสีแสงอาทิตย์เป็นความร้อนที่ใช้งานได้

การเลือกส่วนประกอบที่เหมาะสม

จุดมุ่งหมายหลักของโครงการของเราคือการควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์จากแสงแดดเพื่อเป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าที่จำเป็นในการชาร์จอุปกรณ์ที่ใช้ USB สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าควรใช้แบตเตอรี่เพิ่มเติมในกรณีที่สภาพอากาศไม่เอื้ออำนวยหรือในช่วงพระอาทิตย์ตกดิน เพื่อรักษากระแสไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการชาร์จอุปกรณ์ให้คงที่ แบตเตอรี่ไม่เพียงทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการกักเก็บกระแสไฟนี้เท่านั้น แต่ยังเป็นแหล่งสำรองในกรณีที่แสงแดดไม่เพียงพออีกด้วย

เพื่อดำเนินการตามความพยายามที่ทำขึ้นเองนี้ จำเป็นต้องได้รับองค์ประกอบเฉพาะ ซึ่งรวมถึง:

แผงโซลาร์เซลล์ได้รับการออกแบบมาเพื่อแปลงแสงแดดเป็นไฟฟ้ากระแสตรง จำเป็นต้องเลือกแผงที่เหมาะสมโดยพิจารณาจากกำลังไฟฟ้าที่ต้องการเพื่อใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ เช่น ไฟ DC หรือพัดลมอย่างมีประสิทธิภาพ ตัวเลือกที่เราต้องการประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 150 วัตต์ที่สามารถจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ไฟ DC และพัดลมได้โดยไม่มีปัญหาใดๆ

การใช้แบตเตอรี่ที่มีขนาดเหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการจัดเก็บพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ โดยคำนึงถึงความต้องการของโหลดที่เชื่อมต่ออยู่

ตัวควบคุมการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์เป็นอุปกรณ์สำคัญในการควบคุมการไหลของไฟฟ้าในระบบพลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อให้มั่นใจว่าแบตเตอรี่ไม่ได้ชาร์จเกินหรือชาร์จเกิน ซึ่งอาจส่งผลให้แบตเตอรี่เสียหายหรือก่อให้เกิดอันตรายต่อความปลอดภัยได้ นอกจากนี้ยังป้องกันการโอเวอร์โหลดของวงจรไฟฟ้าด้วยการจำกัดปริมาณกระแสไฟฟ้าที่สามารถไหลผ่านได้ เมื่อเลือกตัวควบคุมการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงระดับปัจจุบันรวมถึงการมีอินเทอร์เฟซ USB ซึ่งอาจจำเป็นสำหรับการชาร์จอุปกรณ์ขนาดเล็ก เช่น สมาร์ทโฟนหรือแท็บเล็ต

⭐สายไฟ: สำหรับการเชื่อมต่อ

อุปกรณ์ที่ใช้ USB ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการประเมิน รวมถึงสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ต

ขั้นตอนที่ 1: บล็อกไดอะแกรม

ภาพประกอบข้างต้นแสดงให้เห็นส่วนประกอบที่จำเป็นที่เกี่ยวข้องกับการควบคุม การควบคุม และการใช้พลังงานที่สร้างจากแผงโซลาร์เซลล์อย่างมีประสิทธิภาพ

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าส่วนประกอบทั้งหมดของระบบเชื่อมต่อถึงกันโดยการเชื่อมต่อโมดูลเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (แผงโซลาร์เซลล์) อุปกรณ์เก็บพลังงาน (แบตเตอรี่) และโหลดเข้ากับตัวควบคุมการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ ส่วนหลังจะดูแลกระแสขาเข้า กระแสโหลดขาออก และศักยภาพในการชาร์จอย่างต่อเนื่อง

ขั้นตอนที่ 2: เชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์

เราใช้แผ่นโซลาร์เซลล์ที่มีกำลังไฟ 150 วัตต์จัดเรียงแบบคู่ขนานเพื่อเพิ่มกระแสการชาร์จของแบตเตอรี่ จำนวนแผงและความจุไฟฟ้าโดยรวมอาจปรับเปลี่ยนได้ตามความต้องการเฉพาะของโหลด ในการกำหนดค่าการเชื่อมต่อแบบขนาน ให้เชื่อมต่อขั้วบวกของแต่ละแผงผ่านตัวนำ และดำเนินการเช่นเดียวกันกับขั้วลบ ต่อจากนั้น ให้ปิดจุดเชื่อมต่อระหว่างสายไฟบวกและลบด้วยเทปกาวฉนวนไฟฟ้าเพื่อให้แน่ใจว่ามีการแยกส่วนที่เหมาะสม

เบราว์เซอร์ของคุณไม่รองรับแท็กวิดีโอ

ขั้นตอนที่ 3: แนบตัวควบคุมการชาร์จ

โปรดเชื่อมต่อสายบวกของแผงชาร์จของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ของคุณเข้ากับขั้วบวกของตัวควบคุมการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ของเรา ในขณะที่เชื่อมต่อสายลบเข้ากับขั้วลบของอุปกรณ์เดียวกัน เป็นที่น่าสังเกตว่าตัวควบคุมการชาร์จของเรามีพอร์ต USB Type-A ในตัวเพื่อความสะดวกในการชาร์จอุปกรณ์ที่รองรับ USB พอร์ตนี้ช่วยให้เราสามารถใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าภายในของตัวควบคุมการชาร์จ ซึ่งแปลง 12V DC เป็น 5V DC ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยเหตุนี้ เราจึงสามารถใช้พอร์ต USB นี้เพื่อชาร์จอุปกรณ์ต่างๆ ที่ใช้ USB ได้ รวมถึงแต่ไม่จำกัดเฉพาะโทรศัพท์มือถือ แท็บเล็ต และนาฬิกาอัจฉริยะ

การใช้งานตัวควบคุมการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์มีจุดประสงค์สำคัญในการป้องกันการเกิดการชาร์จมากเกินไปหรือแรงดันไฟฟ้าเกิน ซึ่งทั้งสองอย่างนี้มีโอกาสที่จะส่งผลให้แบตเตอรี่ร้อนเกินควร การให้ความร้อนมากเกินไปอาจส่งผลเสียต่ออายุการใช้งานและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่โดยรวม ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่ลดลงในที่สุด

เบราว์เซอร์ของคุณไม่รองรับแท็กวิดีโอ

ขั้นตอนที่ 4: ติดตั้งแบตเตอรี่

การติดตั้งแบตเตอรี่ช่วยให้มีวิธีการจัดเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพ โดยให้แหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้ในสถานการณ์ที่การเข้าถึงการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์อาจถูกจำกัดโดยสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวยหรือในช่วงที่มืดมิด ด้วยการใช้แบตเตอรี่ไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ขนาด 12 โวลต์ เราได้กำหนดค่าแบตเตอรี่เหล่านี้ในลักษณะขนานที่รักษาแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตที่สม่ำเสมอที่ 12 โวลต์ ในขณะเดียวกันก็เพิ่มความจุกระแสไฟฟ้าไปพร้อมๆ กัน

เมื่อพิจารณาความจุของแบตเตอรี่ที่เหมาะสมสำหรับระบบไฟฟ้านอกกริดของคุณ สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาทั้งข้อกำหนดด้านโหลดและความสามารถในการชาร์จสูงสุดของแผงโซลาร์เซลล์ของคุณ เพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานถูกต้อง ให้เชื่อมต่ออินเทอร์เฟซแบตเตอรี่ของตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์เข้ากับขั้วแบตเตอรี่โดยใช้การเชื่อมต่อด้วยลวดโลหะที่ทนทาน

เบราว์เซอร์ของคุณไม่รองรับแท็กวิดีโอ

ขั้นตอนที่ 5: สิ้นสุดการเดินสายไฟ

ตรวจสอบการเชื่อมต่อที่เหมาะสมและยึดส่วนประกอบทั้งหมดให้แน่นเพื่อป้องกันการเกิดประกายไฟ นอกจากนี้ ควรดูแลให้ปิดข้อต่อที่เปิดออกเพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจร ใช้ลวดที่มีความหนาเกจสูงกว่าสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างกัน เนื่องจากจะช่วยลดการสูญเสียตัวนำ โดยทั่วไป ขอแนะนำให้วางแผงโซลาร์เซลล์ ตัวควบคุมการชาร์จ และแบตเตอรี่ไว้ใกล้กันเพื่อลดระยะห่างระหว่างแผงทั้งสอง ซึ่งอาจนำไปสู่การสูญเสียไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น และทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบลดลง

ขั้นตอนที่ 6: ทดสอบเครื่องชาร์จ

เพื่อประเมินการทำงานของระบบของเราในช่วงเวลากลางวันสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ โปรดเปิดใช้งานสวิตช์"เปิด"ที่อยู่บนตัวควบคุมการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์ สังเกตค่าแรงดันไฟฟ้าที่แสดงบนตัวควบคุมการชาร์จไปพร้อมๆ กัน ขณะตรวจสอบกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านโดยใช้มัลติมิเตอร์แบบดิจิทัลหรือแคลมป์มิเตอร์แบบดิจิทัล

คุณอาจสังเกตเห็นว่าตัวควบคุมการชาร์จแสดงแรงดันไฟฟ้าของทั้งแบตเตอรี่และแผงโซลาร์เซลล์ นอกจากนี้ ตัวควบคุมการชาร์จจะระบุกระแสที่ดึงโดยโหลด DC ของระบบเมื่อมีการเชื่อมต่ออยู่

เมื่อได้รับกระแสตรง (DC) ประมาณ 14 โวลต์โดยใช้แบตเตอรี่ 12 โวลต์ผ่านตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ อุปกรณ์ดังกล่าวจะตัดการเชื่อมต่อระหว่างแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่เพื่อป้องกันการชาร์จไฟเกิน กระบวนการนี้อาจสังเกตได้โดยการตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ ซึ่งอาจเกิน 16 โวลต์ DC ภายใต้สภาวะที่มีแสงแดดเพียงพอ

ถัดไป โปรดต่ออุปกรณ์ USB หรือโทรศัพท์มือถือเข้ากับตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ผ่านอินเทอร์เฟซ USB Type A การเชื่อมต่อนี้จะจ่ายแรงดันไฟฟ้า 5V DC ที่ได้รับการควบคุมภายในและแปลงจากแบตเตอรี่ ขณะที่คุณดำเนินการนี้ คุณควรเห็นขั้นตอนการชาร์จสำหรับอุปกรณ์ที่ต่ออยู่ นอกจากนี้ยังสามารถตรวจสอบกระแสไฟฟ้าที่ใช้โดยโหลดเฉพาะนี้ได้

เบราว์เซอร์ของคุณไม่รองรับแท็กวิดีโอ

นอกจากนี้ ระบบนี้ยังมีความสามารถในการจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ต่อพ่วงนอกเหนือจากอินเทอร์เฟซ USB; กล่าวคือ ช่วยให้สามารถใช้ประโยชน์จากอินพุต 12V สำหรับไดโอดเปล่งแสง (LED) พัดลม และอื่นๆ โดยการเชื่อมต่อกับขั้วโหลดของตัวควบคุมการชาร์จ ไอคอนที่แสดงโหลด เช่น อุปกรณ์ส่องสว่าง แสดงถึงจุดเชื่อมต่อนี้บนหน่วยจัดการพลังงาน

หากต้องการสร้างโปรเจ็กต์ DIY นี้ในเวอร์ชันขั้นสูงยิ่งขึ้น เราสามารถออกแบบอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดและพกพาได้ซึ่งสามารถจ่ายพลังงานให้กับสมาร์ทโฟนและอุปกรณ์อื่นๆ ที่ใช้ USB ได้โดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพียงอย่างเดียว สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าอุปกรณ์นี้จะทำงานได้เฉพาะในช่วงเวลากลางวันเท่านั้น

ประโยชน์ของเครื่องชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์

ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่เป็นนวัตกรรมใหม่นี้นำเสนอโอกาสในการเพิ่มความสามารถในการขนส่งอุปกรณ์ของคุณ ในขณะที่ลดการพึ่งพาโครงสร้างพื้นฐานโครงข่ายไฟฟ้าแบบเดิม ด้วยการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อชาร์จใหม่ แทนที่จะผ่านกระบวนการแปลง AC เป็น DC ที่พบได้ทั่วไปในการตั้งค่ามาตรฐาน วิธีการนี้ส่งเสริมประสิทธิภาพในการดำเนินงานโดยกำจัดการกระจายพลังงานใดๆ ที่เกิดขึ้นระหว่างการแปลงดังกล่าว อย่างไรก็ตาม เราต้องคำนึงถึงความจำเป็นในการแปลงค่าหรือการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้น เมื่อใช้วิธีการที่เน้นพลังงานแสงอาทิตย์

การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อใช้ในบ้านสามารถประหยัดค่าไฟฟ้าได้อย่างมาก โครงการพลังงานแสงอาทิตย์แบบทำเองได้หลายโครงการอาจถูกสร้างขึ้น รวมถึงไฟถนนที่สร้างขึ้นเอง ระบบทำความร้อนในสระน้ำ และอุปกรณ์เสียงไร้สาย