Cách xây dựng bộ sạc USB chạy bằng năng lượng mặt trời của riêng bạn
Năng lượng mặt trời được coi là một dạng nguồn năng lượng thực sự có thể tái tạo và thân thiện với môi trường hiện có trên Trái đất. Ngày nay, mọi người đang tận dụng tối đa nguồn tài nguyên này, điều này đặc biệt quan trọng ở những vùng sâu vùng xa, nơi việc truyền tải điện bị hạn chế. Nó đặc biệt thích hợp cho những vùng có ánh nắng kéo dài vào ban ngày vì nó có thể giảm đáng kể hóa đơn tiền điện.
Chúng tôi sẽ minh họa cách tiếp cận tự thực hiện để tạo ra một hệ thống sạc các thiết bị điện tử cầm tay hỗ trợ USB thông qua việc sử dụng năng lượng mặt trời. Mục đích của chúng tôi là làm rõ và thể hiện quá trình này bằng cách tiết kiệm các thành phần và thiết kế đơn giản.
##Tìm hiểu về năng lượng mặt trời
Năng lượng mặt trời đề cập đến quá trình biến đổi bức xạ mặt trời thành dạng năng lượng dễ tiếp cận và hiệu quả. Quá trình chuyển đổi này thường liên quan đến việc sử dụng các tấm pin mặt trời hoặc máy phát điện được thiết kế để chuyển đổi các photon từ tia nắng mặt trời thành điện năng. Kích thước của các thiết bị này rất khác nhau, một số chỉ có vài inch vuông trong khi một số khác có thể trải dài trên toàn bộ mái nhà hoặc được kết nối trên những vùng đất rộng lớn để sản xuất lượng điện ở quy mô công nghiệp.
Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng theo nhiều cách khác nhau. Một phương pháp phổ biến liên quan đến việc sử dụng hệ thống quang điện mặt trời (PV) để biến ánh sáng mặt trời thành dòng điện. Ngoài việc tạo ra điện thông qua hệ thống PV, các cá nhân cũng có thể sử dụng năng lượng nhiệt mặt trời hoặc năng lượng mặt trời tập trung để làm ấm các khu vực bên trong hoặc chất lỏng. Lắp đặt hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời là một lựa chọn khác để thu và chuyển đổi bức xạ mặt trời thành nhiệt có thể sử dụng được.
Chọn đúng thành phần
Mục đích chính của dự án của chúng tôi là khai thác năng lượng mặt trời từ ánh sáng mặt trời như một phương tiện cung cấp lượng điện cần thiết để sạc lại các thiết bị hỗ trợ USB. Điều quan trọng cần lưu ý là nên sử dụng pin bổ sung trong trường hợp thời tiết khắc nghiệt hoặc trong thời gian mặt trời lặn để duy trì dòng điện cần thiết ổn định để sạc thiết bị. Pin không chỉ đóng vai trò là phương tiện lưu trữ dòng điện này mà còn là nguồn dự phòng trong trường hợp không đủ ánh sáng mặt trời.
Để thực hiện nỗ lực tự thực hiện này, cần phải có được một tập hợp các yếu tố cụ thể, bao gồm:
Tấm pin mặt trời được thiết kế để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành dòng điện một chiều. Điều cần thiết là chọn một bảng điều khiển phù hợp dựa trên công suất đầu ra cần thiết để vận hành các thiết bị điện khác nhau như đèn DC hoặc quạt một cách hiệu quả. Tùy chọn ưa thích của chúng tôi bao gồm các tấm pin mặt trời 150 watt có khả năng cung cấp năng lượng cho cả thiết bị chiếu sáng DC và quạt mà không gặp vấn đề gì.
Việc sử dụng pin có kích thước phù hợp là rất quan trọng để lưu trữ năng lượng hiệu quả, có tính đến nhu cầu của tải được kết nối.
Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời là thiết bị thiết yếu để điều chỉnh dòng điện trong hệ thống điện mặt trời, đảm bảo ắc quy không bị sạc quá mức hoặc quá tải, có thể dẫn đến hư hỏng ắc quy hoặc thậm chí gây nguy hiểm về an toàn. Nó cũng ngăn ngừa tình trạng quá tải của mạch điện bằng cách hạn chế lượng dòng điện có thể đi qua nó. Khi chọn bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời, điều quan trọng là phải xem xét xếp hạng hiện tại của nó cũng như sự hiện diện của giao diện USB, có thể cần thiết để sạc các thiết bị nhỏ hơn như điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng.
⭐Dây: Để kết nối.
Tiện ích hỗ trợ USB được sử dụng cho mục đích đánh giá, bao gồm cả điện thoại thông minh và máy tính bảng.
Bước 1: Sơ đồ khối
Hình minh họa nói trên mô tả các thành phần cần thiết liên quan đến việc khai thác, điều tiết và khai thác hiệu quả năng lượng do các tấm pin mặt trời tạo ra.
Đảm bảo rằng tất cả các thành phần của hệ thống được kết nối với nhau bằng cách kết nối mô-đun máy phát điện (tấm năng lượng mặt trời), thiết bị lưu trữ năng lượng (pin) và tải tới bộ điều chỉnh sạc năng lượng mặt trời. Sau này sẽ liên tục giám sát dòng điện đến, dòng tải đi và điện thế sạc.
Bước 2: Đấu nối tấm pin năng lượng mặt trời
Chúng tôi sử dụng các tấm pin mặt trời có công suất định mức 150 Watts theo cách sắp xếp song song để tăng cường dòng sạc của pin. Số lượng tấm pin và công suất tổng thể của chúng có thể được điều chỉnh dựa trên nhu cầu cụ thể của phụ tải. Để định cấu hình kết nối song song, hãy kết nối các cực dương của mỗi bảng thông qua một dây dẫn và thực hiện quy trình tương tự cho các cực âm. Sau đó, bọc các điểm nối giữa dây dương và dây âm bằng băng dính cách điện để đảm bảo cách điện thích hợp.
Trình duyệt của bạn không hỗ trợ thẻ video.
Bước 3: Gắn Bộ điều khiển sạc
Vui lòng kết nối dây dương của bảng sạc của hệ thống năng lượng mặt trời của bạn với cực dương của bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời của chúng tôi, đồng thời kết nối dây âm với cực âm của cùng một thiết bị. Điều đáng chú ý là bộ điều khiển sạc của chúng tôi có cổng USB Loại A tích hợp để sạc thuận tiện cho các thiết bị tương thích USB. Cổng này cho phép chúng ta sử dụng bộ điều chỉnh điện áp bên trong của bộ điều khiển sạc, giúp chuyển đổi hiệu quả 12V DC thành 5V DC. Do đó, giờ đây chúng ta có thể sử dụng cổng USB này để sạc nhiều thiết bị hỗ trợ USB khác nhau, bao gồm nhưng không giới hạn ở điện thoại di động, máy tính bảng và đồng hồ thông minh.
Việc triển khai bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời phục vụ mục đích thiết yếu trong việc ngăn ngừa xảy ra tình trạng sạc quá mức hoặc quá điện áp, cả hai đều có khả năng dẫn đến pin bị nóng quá mức. Việc sưởi ấm quá mức như vậy có thể dẫn đến những tác động bất lợi đến tuổi thọ và hiệu suất tổng thể của pin, cuối cùng ảnh hưởng đến hiệu suất của pin theo thời gian.
Trình duyệt của bạn không hỗ trợ thẻ video.
Bước 4: Lắp Pin
Việc lắp đặt pin tạo điều kiện thuận lợi cho phương tiện lưu trữ năng lượng hiệu quả, cung cấp nguồn năng lượng đáng tin cậy trong các tình huống mà việc tiếp cận sạc năng lượng mặt trời có thể bị hạn chế do điều kiện thời tiết bất lợi hoặc trong thời gian trời tối. Bằng cách sử dụng pin dòng điện một chiều (DC) 12 volt, chúng tôi đã cấu hình chúng theo cách sắp xếp song song để duy trì đầu ra điện áp ổn định ở mức 12 volt đồng thời tăng công suất dòng điện.
Khi xác định dung lượng pin phù hợp cho hệ thống điện không nối lưới của bạn, điều quan trọng là phải xem xét cả yêu cầu về tải và khả năng sạc tối đa của các tấm pin mặt trời. Để đảm bảo hoạt động bình thường, hãy kết nối giao diện pin của bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời với các cực của pin bằng cách sử dụng kết nối dây kim loại bền.
Trình duyệt của bạn không hỗ trợ thẻ video.
Bước 5: Hoàn thiện việc đi dây
Đảm bảo kết nối thích hợp và buộc chặt an toàn tất cả các bộ phận để tránh phát ra tia lửa. Ngoài ra, hãy cẩn thận che đậy mọi khớp nối hở để tránh đoản mạch. Sử dụng dây có độ dày cao hơn cho các kết nối vì điều này giảm thiểu tổn thất dây dẫn. Nói chung, nên đặt các tấm pin mặt trời, bộ điều khiển sạc và pin gần nhau để giảm khoảng cách giữa chúng, điều này có thể dẫn đến tăng tổn thất điện năng và giảm hiệu suất tổng thể của hệ thống.
Bước 6: Kiểm tra bộ sạc
Để đánh giá chức năng sạc pin của hệ thống của chúng tôi vào ban ngày, vui lòng kích hoạt công tắc “bật” nằm trên bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời. Đồng thời, quan sát số đọc điện áp hiển thị trên bộ điều khiển sạc đồng thời theo dõi dòng điện đi qua nó bằng cách sử dụng đồng hồ vạn năng kỹ thuật số hoặc đồng hồ kẹp kỹ thuật số.
Bạn có thể nhận thấy rằng bộ điều khiển sạc hiển thị điện áp của cả pin và tấm pin mặt trời. Ngoài ra, bộ điều khiển sạc còn cho biết dòng điện do tải DC của hệ thống rút ra khi một thiết bị được kết nối với nó.
Khi đạt được dòng điện một chiều (DC) khoảng 14 volt từ pin 12 volt thông qua bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời, thiết bị này sẽ cắt kết nối giữa bảng năng lượng mặt trời và pin để bảo vệ chống sạc quá mức. Quá trình này có thể được quan sát bằng cách theo dõi điện áp của tấm pin mặt trời, có thể vượt quá 16 volt DC trong điều kiện có nhiều ánh sáng mặt trời.
Tiếp theo, vui lòng gắn thiết bị USB hoặc điện thoại di động vào bộ điều khiển năng lượng mặt trời thông qua giao diện USB Loại A. Kết nối này sẽ cung cấp điện áp 5V DC đã được điều chỉnh bên trong và chuyển đổi xuống từ pin. Khi thực hiện hành động này, bạn sẽ chứng kiến quá trình sạc cho thiết bị được đính kèm. Ngoài ra, có thể theo dõi dòng điện được tiêu thụ bởi tải cụ thể này.
Trình duyệt của bạn không hỗ trợ thẻ video.
Hơn nữa, hệ thống này có khả năng cung cấp năng lượng cho các thiết bị ngoại vi ngoài giao diện USB; nghĩa là, nó cho phép sử dụng đầu vào 12V cho điốt phát sáng (đèn LED), quạt, v.v. bằng cách kết nối chúng với cực tải của bộ điều chỉnh sạc. Biểu tượng thể hiện tải, chẳng hạn như thiết bị chiếu sáng, biểu thị điểm kết nối này trên bộ quản lý nguồn.
Để tạo phiên bản nâng cao hơn của dự án DIY này, người ta có thể thiết kế một thiết bị nhỏ gọn và có thể di chuyển được, có khả năng cấp nguồn cho điện thoại thông minh và các thiết bị hỗ trợ USB khác chỉ bằng năng lượng mặt trời. Điều quan trọng cần lưu ý là thiết bị này chỉ hoạt động vào ban ngày.
Lợi ích của bộ sạc năng lượng mặt trời
Hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời cải tiến này mang đến cơ hội nâng cao khả năng vận chuyển thiết bị của bạn đồng thời giảm bớt sự phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng lưới điện truyền thống. Bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời để sạc lại, thay vì trải qua quá trình chuyển đổi AC-sang-DC thường thấy trong các thiết lập tiêu chuẩn, phương pháp này sẽ nâng cao hiệu quả hoạt động bằng cách loại bỏ mọi sự tiêu tán năng lượng xảy ra trong quá trình chuyển đổi đó. Tuy nhiên, người ta phải tính đến các nhu cầu cần thiết về chuyển đổi tăng cường hoặc kiểm soát điện áp khi sử dụng phương pháp lấy năng lượng mặt trời làm trung tâm.
Khai thác năng lượng mặt trời để sử dụng trong gia đình có thể giúp tiết kiệm đáng kể chi phí điện. Nhiều dự án năng lượng mặt trời tự làm có thể được xây dựng, bao gồm hệ thống chiếu sáng đường phố tự tạo, hệ thống sưởi ấm hồ bơi và thiết bị âm thanh không dây.