سوال دارید؟ در انجمن آیرنکس مطرح کنید ورود به انجمن
آموزش الکترونیک

مدار شارژر باتری خورشیدی (آموزش کامل ساخت)

ادموند بکرل اولین کسی بود که اثر فتوولتائیک را کشف کرد که به موجب آن جریان و ولتاژ الکتریکی توسط ماده ای در معرض نور تولید می شود. این کشف منجر به اختراع اولین سلول خورشیدی در سال 1893 توسط چارلز فریتز شد. امروزه پنل های خورشیدی بسیار بهبود یافته ای داریم که قادر به کاربردهای متنوع و ظرفیت های مختلف تولید برق هستند. امروزه پنل های خورشیدی برای تامین انرژی طیف زیادی از دستگاه ها از ماشین حساب های کوچک گرفته تا خانه ها و حتی فضاپیماها استفاده می شود.

پنل های خورشیدی در زمین و فضا

یک پنل خورشیدی چگونه کار می کند؟

در داخل یک سلول خورشیدی، لایه ای از مواد نیمه هادی نوع N با لایه ای از مواد نیمه هادی نوع P در ارتباط است و یک اتصال نیمه هادی را در نقطه تماس ایجاد می کند. صفحات رسانا به هر طرف لایه های N و P متصل می شوند و سپس به سیم های خروجی برق متصل می شوند. نمودار زیر نحوه ساخت آنها را نشان می دهد:

یک پنل خورشیدی چگونه کار می کند؟

الکترون های آزاد در مواد نوع N با حفره های الکترونی در مواد نوع P در محل اتصال پیوند می خورند و یک لایه بار تشکیل می دهند. در این نقطه هیچ برقی جریان ندارد. وقتی فوتون‌های انرژی خورشید به محل اتصال برخورد می‌کنند، پیوند شکسته می‌شود و الکترون‌ها و حفره‌های الکترونی مجبور به بازگشت به لایه‌های خود به سمت پایانه‌ها می‌شوند. اگر پایانه‌ها به یک مدار متصل شوند، جریان الکتریکی جریان می‌یابد.

چگونه یک شارژر باتری خورشیدی بسازیم

در این پروژه، ما یک شارژر باتری خورشیدی می سازیم که می تواند انرژی پاک را 5 ولت را تولید کند. از این برق 5 ولتی میتوان برای شارژ کردن وسایل مختلف و … استفاده کرد.

سیم کشی مدار شارژر باتری خورشیدی

ما از دو باتری لیتیومی 3.7 ولت 2600 میلی آمپر ساعتی برای ذخیره انرژی تولید شده توسط پنل خورشیدی استفاده خواهیم کرد. ما از ماژول شارژ باتری TP4056 برای گرفتن برق از پنل خورشیدی و شارژ ایمن باتری استفاده خواهیم کرد. شارژر باتری TP4056 ورودی از 4.5 تا 6 ولت را می پذیرد و شارژ خروجی باتری را تنظیم می کند و تنها چیزی که باقی می ماند انتخاب یک پنل خورشیدی با قابلیت خروجی 6 ولت است.

من تصمیم گرفتم یک پنل خورشیدی 6 ولتی 4.5 واتی داشته باشم. جریان خروجی برای این 4.5 وات / 6 ولت = 750 میلی آمپر است. اگر بازده 85 درصد را در نظر بگیریم، 640 میلی آمپر به ما می دهد. دو باتری به صورت موازی ظرفیت کل 5200 میلی آمپر دارند، ما باید آنها را برای 5200 میلی آمپر ساعت / 640 میلی آمپر = حداقل 8.1 ساعت شارژ کنیم.

باتری ها با ولتاژ 3.7 ولت کار می کنند، بنابراین باید ولتاژ را به 5 ولت افزایش دهیم تا امکان شارژ USB فراهم شود. برای این کار می توانیم از یک ماژول مبدل 3.7 ولت به 5 ولت استفاده کنیم. توجه داشته باشید که این ماژول میتواند جریان حداکثری 2 آمپری را تهیه کند. اما حداکثر جریان شارژر باتری TP4056 تنها 1 آمپر است. بنابراین آمپر بالاتر میتواند باعث آسیب رسیدن به باتری TP4056 شود.

مدار کامل به شکل زیر میشود:

مدار شارژر خورشیدی حرفه ای

سیم‌های قرمز و مشکی به پنل خورشیدی متصل می‌شوند. همچنین یک سوئیچ کشویی قرمز در بالا سمت راست وجود دارد تا زمانی که ماژول مورد استفاده قرار نمی‌گیرد خاموش شود.

استفاده به صورت خانگی و صتعتی

ساخت شارژر باتری با انرژی خورشیدی خوب و آسان است، اما اگر بخواهیم از انرژی خورشیدی در پروژه های بزرگتر مانند تامین برق خانه استفاده کنیم، چطور؟ ما باید از مدار های سری و موازی کمک بگیریم.

اگر پنل های خورشیدی را به صورت سری وصل کنید، ولتاژ هر پنل به پنل دیگر اضافه می شود:

اگر در مورد این مطلب سوالی دارید در قسمت نظرات بپرسید

پنل خورشیدی سری

اگر پنل های خورشیدی به صورت موازی متصل شوند، ولتاژ ثابت می ماند، اما جریان هر پنل به جریان دیگری اضافه می شود:

پنل خورشیدی موازی

بنابراین واضح است که با استفاده هوشمندانه از ترکیب سری و موازی می توانید ولتاژ و جریان سیستم مورد نیاز خود را بدست آورید. درست مانند پروژه شارژر باتری با انرژی خورشیدی در بالا، شما باید حداکثر ولتاژ و جریان را برای کنترل کننده شارژ و باتری ها در نظر بگیرید.

محاسبه اندازه پنل خورشیدی

بیایید فرض کنیم که می خواهیم پنل خورشیدی را به یک خانه ییلاقی کوچک اضافه کنیم.

ابتدا باید میزان مصرف تخمینی برق بر حسب کیلووات ساعت روزانه را محاسبه کنیم. برای انجام این کار، توان الکتریکی مصرفی تمام وسایل خانه را پیدا کنید. سپس تخمین بزنید که هر دستگاه در یک روز به طور متوسط ​​چند ساعت استفاده می شود. حالا وات-ساعت را برای هر دستگاه با استفاده از این فرمول محاسبه کنید:

وات ساعت = وات * ساعت استفاده شده

برای مثال، وات ساعت یک یخچال 500 واتی که 12 ساعت در روز کار می کند، 500 وات * 12 ساعت = 6000 وات ساعت است.

با در نظر گرفتن اتلاف انرژی و ناکارآمدی 30 درصد، باید وات-ساعت را در 1.3 ضرب کنیم تا 6000Wh * 1.3 = 7800 Wh بدست آوریم.

حالا باید بررسی کنید که در مکان شما چند ساعت خورشید به خوبی میتابد. مثلا اگر 5 ساعت خورشید در بهترین حالت خود هست، وات ساعت را باید تقسیم بر 5 کنید و بدست می آورید که به پنل خورشیدی چند واتی نیاز دارید.

7800 وات ساعت / 5 ساعت = 1560 وات

بنابراین ما به یک پنل خورشیدی 1560 واتی (یا بزرگتر) برای تامین انرژی مورد نیاز نیاز داریم. همچنین میتوانید با چند پنل این میزان برق را تامین کنید. مثلا اگر صفحه خورشیدی 100 واتی دارید، باید 16 عدد از این صفحه ها را به هم دیگر متصل کنید.

امیدواریم این مقاله به شما کمک کرده باشد تا نحوه راه اندازی و استفاده از پنل های خورشیدی در پروژه های خود را بیاموزید! اگر در مورد هر چیزی سوالی دارید حتما نظر خود را در زیر بنویسید.

4.2 (5 نفر)

دوره آموزش آردوینوثبت نام
دوره آموزش اینترنت‌اشیاثبت نام
دوره آموزش آلتیوم‌دیزاینرثبت نام
دوره آموزش AVR ثبت نام
دوره آموزش الکترونیکثبت نام
دوره آموزش رزبری‌پایثبت نام
دوره آموزش پروتئوسثبت نام
دوره آموزش STM32ثبت نام
برای دریافت مطالب جدید کانال تلگرام یا پیج اینستاگرام ما را دنبال کنید.
تصویر از محمد رحیمی

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید قرار بدهم. سوالات مربوط به این مطلب را در قسمت نظرات همین مطلب اعلام کنید. سعی میکنم در اسرع وقت به نظرات شما پاسخ بدهم.

1 دیدگاه

  1. سلام یک سوال داشتم من تو سیستم خورشیدی یک شارژر باتری که با موتور برق کار کنه میتونم قرار بدم آیا کنترل شارژر باید خاموش کنم

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *