Fazendo seu próprio sistema fotovoltaico 5V: 4 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Ele usa um conversor de buck como uma saída de 5 V para carregar a bateria (Li Po / Li-ion). E conversor Boost para bateria de 3,7 V para saída USB de 5 V para dispositivos necessários de 5 V. Semelhante ao sistema original que usa bateria de chumbo-ácido como carga de armazenamento de energia por controlador PWM ou MPPT. E fornecimento para dispositivos de 12V. Este usa apenas um conversor Buck para converter 12V (tensão nominal do painel solar) em 5V estável para carregar uma bateria Li-Po / Li-ion, após a luz do dia. Mude para o conversor Boost para converter a voltagem da bateria 4,2 (3,7 voltagem nominal para Li-Po e Li-ion) para novamente 5V para as potências dos dispositivos 5V. (Você ainda pode usar 5 V no conversor Buck durante o dia enquanto a bateria Li-Po / Li-ion está carregando.  Pode não ser tão eficiente quanto o sistema original (12 V). Eu só fiz isso porque meu painel solar é apenas 15W e não tem orçamento suficiente para comprar carregador MPPT ou PWM para 12 V. e não o suficiente para alimentar aplicações que precisam de mais de 50 W. Então eu faço uma opção alternativa, a versão 5V.

(Lembrete, o sistema não possui controladores.)

Este sistema é para painéis solares com menos de 30W e apenas 12V. (Os painéis solares de 9 V ainda funcionariam).

Especificações do meu sistema Painel solar de entrada = 12V (18V)

Potência usada = 15 W

O tempo de carregamento = depende da energia do seu painel solar e da capacidade da bateria.

Saída USB 1 (conversor Buck) = 5V

Saída USB 2 (conversor Boost) = 5V

Tipo de bateria = depende das suas escolhas (Li-Po / Li-ion) 3.7 e capacidade - A minha era Li-Po com uma capacidade de 3500mAh.

Um a apontar:

Enquanto o projeto está em andamento são feitos experimentos para melhorar e calcular sua eficiência e se valeu a pena. Faça-me perguntas para o projeto.

Etapa 1: Prepare os materiais

• Purfboard (tamanho médio)
• Fios
• Fio Jumper de Grampo de Barata de Teste de Ponta Dupla de Crocodilo Jacaré (Opcional para teste)
• 2 portas USB
• Solda de chumbo.

Painel Solar - (recomendo 20Watts superior, 12V)

• 1x TP4056 de carregamento e circuito de proteção para Li-Po e Li-ion.
• 1 bateria Li-Po / Li-ion (depende da bateria que você escolher e da capacidade)

Buck-Converter (um que eu uso)

• (1x) LM2576T (versão 5V, 3A)
• (1x) Indutor 100uH
• (1x) capacitores eletrolíticos de 100uF e (1x) 1000uF
• (1x) Diodo Schottky
• (1x resistor de 1K e pequeno LED) -opcional

Junto com ferramentas de medição

Multímetro digital / analógico (tensão e corrente necessárias aqui para calcular sua eficiência)

Etapa 2: siga o esquema do circuito

Solde todos os componentes em uma placa de PCB.

Seria melhor encurtar os pinos de mais e menos dados nas portas USB para telefones Android.

certifique-se de desligar o conversor Boost para não sobrecarregar o TP4056 enquanto carrega a bateria.

Se a energia do seu painel solar for inferior à recomendada, que é 20Watts acima, você deve conectar apenas uma bateria. por causa da potência limitada do seu painel solar. Exemplo: 15Watts é 0,83A, o que significa que essa é sua corrente máxima.

Etapa 3: Ligue e meça o circuito

Se o circuito estiver funcionando corretamente, teste-o usando cargas falsas como resistor de 5W na saída e meça a tensão e a corrente. como esta imagem.

Encontrando Problemas

- sistema fotovoltaico -

Se a tensão de entrada (fotovoltaica) no conversor Buck de repente cair abaixo da tensão nominal de PV e da tensão de saída. então o problema deve estar nesta lista.

* a carga na saída já está conectada e consome mais energia do PV.

* Menos luz solar do lado de fora devido ao nublado, etc.

se o seu problema não está nesta lista, deixe um comentário e eu responderei.

Etapa 4: Concluída

Foram realizadas.

Você pode calcular a eficiência do conversor Buck e do conversor Boost por esta fórmula.

Tensão de saída x corrente de saída

------------------------------------------- x 100% = Eficiência

Tensão de entrada x corrente de entrada

Coisas para lembrar !! - Sempre desligue a conexão entre a Bateria e o Boost-Converter para não sobrecarregar o processo de carga do TP4056 durante o dia. use-o apenas para esta noite.

- certifique-se de que há baterias carregando ao medir a corrente e a tensão para obter sua eficiência.

Vantagens e desvantagens

+ 5V operado. Para aplicativos de carregamento e alimentação que precisam de 5 V - Não para aplicativos que precisam de 12 V / 9 V. (Pode ser ajustado se o conversor de reforço for ajustável)

+ A taxa de eficiência é boa o suficiente. (Os meus são 70% no conversor de buck e 68% no conversor Boost) (um pouco mais alto se você usar um módulo já compilado).

- A eficiência pode cair se a tensão de entrada do conversor Buck cair. Devido ao consumo de energia de saída.

+ Sistema barato

- Sistema sem controlador (para monitorar a bateria e o status de carregamento solar e proteções)

+ Fácil de fazer se comprar o módulo boost e buck já construído.

Uma coisa a apontar

A saída de corrente limitada do conversor Buck depende da energia do seu painel solar (Watts). A energia do meu painel solar é de 15 Watts, o que significa que estou limitado à corrente de 0,75 A ao conectar ao carregador. É por isso que recomendo um painel solar que seja pelo menos superior a 20W.

Sinta-se à vontade para comentar se tiver dúvidas sobre o projeto.

Se você fizer seu próprio Sistema Fotovoltaico 5V. por favor compartilhe.

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Lembrete: sempre tenha conhecimento sobre eletrônica e pense em segurança primeiro, antes, durante e depois de fazer o projeto. Segurança primeiro.