Cómo construir su propio cargador USB con energía solar

La energía solar se considera una forma de recurso energético genuinamente renovable y ecológico disponible en la Tierra. Hoy en día, la gente está aprovechando al máximo este recurso, que es especialmente crucial en zonas remotas donde la transmisión eléctrica es limitada. Es especialmente adecuado para regiones con exposición prolongada al sol durante el día, ya que puede reducir significativamente las facturas de electricidad.

Le mostraremos cómo construir un sistema de bricolaje para cargar dispositivos electrónicos de CC alimentados por USB utilizando energía solar. Nuestro objetivo es explicar y demostrar el concepto utilizando componentes mínimos y un diseño simple.

Entendiendo la energía solar

Energía solar es la conversión de la energía de la luz solar en una fuente de energía utilizable y eficiente. Paneles solares y generadores. Se utilizan para convertir la energía luminosa en energía eléctrica. Los paneles solares varían en tamaño, desde unos pocos centímetros cuadrados hasta los más grandes que se utilizan en los tejados residenciales. También puede interconectar paneles más grandes en campos grandes para generar energía eléctrica para su uso a escala comercial.

Hay múltiples formas de aprovechar la energía solar. El más común es un sistema solar fotovoltaico (PV) que convierte los rayos del sol en corriente eléctrica. Además de utilizar un sistema fotovoltaico para generar corriente eléctrica, las personas también utilizan la energía solar térmica o la energía solar de concentración para calentar espacios interiores o fluidos. También puedes instalar sistemas solares de agua caliente.

Seleccionar los componentes correctos

Nuestro principal objetivo es utilizar la energía solar procedente de la luz solar para obtener la corriente necesaria para cargar dispositivos alimentados por USB. También necesitarás una batería para almacenar carga en caso de mal tiempo y durante la puesta de sol. Además, la batería también garantiza un suministro continuo de la corriente específica necesaria para cargar dispositivos electrónicos.

Para este proyecto de bricolaje, necesitará los siguientes componentes:

• Panel solar: Para generar corriente continua al exponerse a la luz solar. Seleccione el tamaño de panel apropiado según el requisito de carga. Usamos paneles solares de 150 W; con esta capacidad, podemos operar incluso bombillas y ventiladores de CC.
• Batería: Para almacenamiento de carga. Utilice una batería del tamaño adecuado según los requisitos de carga.
• Controlador de carga solar: Para regular la corriente y evitar que la batería se sobrecargue y se sobrecargue eléctricamente. Elija un controlador de carga solar con una clasificación de corriente adecuada y una interfaz USB.
• Cables: Para conexión.
• Dispositivo USB: Para realizar pruebas, como un teléfono móvil o una tableta.

Paso 1: diagrama de bloques

El siguiente diagrama muestra el ensamblaje necesario para obtener, controlar y utilizar eficazmente la energía producida por los paneles solares.

Conecte todos los dispositivos, como la unidad de generación (panel solar), la unidad de almacenamiento (batería) y la carga, al controlador de carga solar. Este controlador monitoreará la corriente de entrada, la corriente de carga de salida y el voltaje de carga.

Paso 2: conecte el panel solar

Estamos utilizando placas solares (150W) en configuración paralela para aumentar la corriente de carga de la batería. Puede utilizar menos o más paneles y capacidad de energía según los requisitos de carga. Para la combinación en paralelo, conecte los terminales positivos de todos los paneles solares entre sí a través de un cable y haga lo mismo con los terminales negativos de todos los paneles. Luego cubra las uniones de los cables positivo y negativo individualmente con cinta aislante.

Paso 3: conecte el controlador de carga

Conecte el cable positivo del panel al terminal positivo del controlador de carga y el cable negativo al terminal negativo del controlador de carga. Nuestro controlador de carga solar tiene un puerto USB tipo A. El controlador de carga tiene un regulador de voltaje interno que convierte 12 V CC en 5 V CC, lo que le permite cargar dispositivos alimentados por USB. En los módulos USB, generalmente los pines 1 y 4 se utilizan como 5 V CC y tierra respectivamente. Mediante este puerto USB, puede cargar dispositivos electrónicos con interfaces USB, como teléfonos móviles, tabletas y relojes inteligentes.

El controlador de carga solar evita la sobrecarga/sobretensión que, de lo contrario, podría provocar el calentamiento de la batería. El sobrecalentamiento puede dañar la vida útil y el rendimiento de la batería del dispositivo.

Paso 4: instale la batería

La instalación de una batería garantiza una útil respaldo de energía en situaciones en las que la carga solar no está disponible debido a malas condiciones climáticas o por la noche. Estamos utilizando baterías de 12 V CC para almacenar corriente eléctrica. Organizamos estas baterías en una configuración paralela que da como resultado el suministro del mismo voltaje, es decir, 12 V, a través de esta combinación en paralelo. Sin embargo, una combinación en paralelo aumenta la capacidad actual.

Debe elegir la capacidad de la batería (una unidad o varias) según los requisitos de carga y la capacidad de carga del panel solar. Conecte la interfaz de la batería del controlador de carga solar a los terminales de la batería utilizando cables metálicos gruesos.

Paso 5: Finalice el cableado

Asegúrese de conectar todos los componentes correcta y firmemente para evitar chispas. Cubra también las uniones para evitar cortocircuitos. Utilice un cable más grueso de buena calidad para la interconexión, ya que reduce las pérdidas de los conductores. Generalmente se recomienda colocar paneles solares, controladores de carga y baterías cerca uno del otro para evitar Cableado eléctrico prolongado: este último puede provocar una mayor pérdida eléctrica y reducir la eficiencia de la energía solar. sistema.

Paso 6: prueba el cargador

Para probar este sistema durante el día para cargar la batería, presione el botón de encendido en el controlador de carga solar. Observe los voltajes que aparecen en el controlador de carga. También controle el flujo de corriente. usando un multímetro digital o pinza amperimétrica digital.

Observará que el controlador de carga muestra el voltaje en la batería y el panel solar. El controlador de carga también muestra la corriente de carga para este sistema, cuando se le conecta una carga de CC.

Cuando la batería de 12 V alcanza un voltaje de alrededor de 14 V CC en el controlador de carga solar, desconecta la carga del panel solar para proteger la batería de sobrecargas. Puede observar esto monitoreando el voltaje del panel solar, que puede exceder los 16 V CC en días soleados.

Luego, conecte un dispositivo USB o teléfono inteligente directamente al controlador de carga solar mediante un conector USB tipo A. El puerto USB proporciona 5 V CC, que se regula internamente o se reduce a partir de la batería. Mientras haces esto, notarás que el dispositivo conectado comienza a cargarse. Además, también puede observar la corriente consumida por esta carga.

Además, este sistema puede alimentar dispositivos que no sean a través de una interfaz USB; es decir, puede utilizar la interfaz de 12 V para bombillas de CC, ventiladores de CC, etc. Todo lo que necesita hacer es conectarlos a la interfaz de carga del controlador de carga. El símbolo de carga (por ejemplo, una bombilla) representa esta interfaz en el controlador de carga.

Puede mejorar aún más este proyecto de bricolaje para crear una plataforma portátil pequeña y liviana para cargar teléfonos inteligentes y dispositivos alimentados por USB sin usar batería. Sin embargo, funcionará sólo durante el día.

Los beneficios de un cargador solar

Esta disposición de energía solar puede ayudarlo a mejorar la portabilidad de su dispositivo y reducir la dependencia de los sistemas de distribución de energía eléctrica convencionales. La carga solar también mejora la eficiencia al evitar las pérdidas que se producen durante la conversión de CA a CC en los sistemas convencionales. En los sistemas alimentados por energía solar, se pueden evitar estas pérdidas ya que todo el almacenamiento/carga se realiza en CC; sin embargo, puede requerir conversión ascendente o regulación de voltaje.

Al utilizar energía solar en su hogar, puede reducir sustancialmente sus gastos de electricidad. Hay muchos otros proyectos con energía solar que puede construir usted mismo, como una farola con energía solar, calentadores de piscina con energía solar, parlantes Bluetooth con energía solar, etc.