Kendi Güneş Enerjili USB Şarj Cihazınızı Nasıl Oluşturabilirsiniz?

Güneş enerjisi, Dünya üzerinde mevcut olan, gerçekten yenilenebilir ve çevre dostu bir enerji kaynağı türü olarak kabul edilmektedir. Günümüzde insanlar, özellikle elektrik iletiminin sınırlı olduğu uzak bölgelerde hayati önem taşıyan bu kaynaktan en iyi şekilde yararlanıyor. Elektrik faturalarını önemli ölçüde azaltabileceğinden özellikle gündüzleri uzun süre güneşe maruz kalan bölgeler için uygundur.

USB ile çalışan DC elektronik cihazları güneş enerjisi kullanarak şarj etmek için bir kullanacağınız sistemi nasıl oluşturulacağını bu makalemizde bulabilirsiniz.

Güneş Enerjisini Anlamak

Güneş enerjisi, güneş ışığından elde edilen enerjinin kullanılabilir ve verimli bir güç kaynağına dönüştürülmesidir. Işık enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek için güneş panelleri ve jeneratörler kullanılır. Güneş panellerinin boyutları birkaç inç kareden konut çatılarında kullanılan büyük panellere kadar değişmektedir. Ayrıca ticari ölçekte kullanım için elektrik enerjisi üretmek amacıyla geniş alanlardaki daha büyük panelleri birbirine bağlayabilirsiniz.

Güneş enerjisinden yararlanmanın birden fazla yolu vardır. En yaygın olanı, güneş ışınlarını elektrik akımına dönüştüren solar fotovoltaik (PV) sistemdir. İnsanlar elektrik akımı üretmek için fotovoltaik sistem kullanmanın yanı sıra, kapalı alanları veya sıvıları ısıtmak için güneş termal enerjisini veya konsantre güneş enerjisini de kullanıyorlar. Ayrıca güneş enerjili sıcak su sistemlerini de kurabilirsiniz.

Doğru Bileşenleri Seçmek

Temel amacımız USB ile çalışan cihazları şarj etmek için gerekli akımı elde etmek amacıyla güneş ışığından güneş enerjisini kullanmaktır. Ayrıca kötü hava koşullarında ve gün batımı sırasında şarjı depolamak için bir pile ihtiyacınız olacakt. Ayrıca pil, elektronik cihazların şarj edilmesi için gerekli olan spesifik akımın sürekli olarak sağlanmasını da sağlar.

Bu projenin sağlıklı ve sorunsuz çalışabilmesi için aşağıdaki bileşenlere ihtiyacınız olacak:

• Güneş paneli: Güneş ışığına maruz kaldığında doğru akım üretmek için. Yük gereksinimine göre uygun boyuttaki paneli seçin. 150W güneş panelleri kullanıyoruz, bu kapasiteyle DC ampulleri ve DC fanları bile çalıştırabiliyoruz.
• Pil: Şarj depolama için. Yük gereksinimine göre uygun boyutta bir akü kullanın.
• Solar şarj kontrol cihazı: Akımı düzenlemek ve akünün aşırı şarj edilmesini ve elektriksel aşırı yüklenmesini önlemek için. Uygun akım değerine ve USB arayüzüne sahip bir solar şarj kontrol cihazı seçin.
• Teller: Bağlantı için.
• USB cihazı: Cep telefonu veya tablet gibi test için.

Adım 1: Blok Diyagramı

Aşağıdaki şemada güneş panelleri tarafından üretilen elektriğin elde edilmesi, kontrol edilmesi ve etkin bir şekilde kullanılması için gereken düzenek gösterilmektedir.

Üretim ünitesi (güneş paneli), depolama ünitesi (pil) ve yük gibi tüm cihazları solar şarj kontrol cihazına bağlayın. Bu kontrolör giriş akımını, çıkış yük akımını ve şarj voltajını izleyecektir.

Adım 2: Güneş Panelini Bağlayın

Akünün şarj akımını arttırmak için paralel konfigürasyonda güneş plakaları (150W) kullanıyoruz. Yük ihtiyacına göre daha az veya daha fazla panel ve güç kapasitesi kullanabilirsiniz. Paralel kombinasyon için tüm güneş panellerinin pozitif terminallerini bir kablo aracılığıyla birbirine bağlayın ve aynı işlemi tüm panellerin negatif terminalleri için yapın. Daha sonra pozitif ve negatif kabloların bağlantı yerlerini ayrı ayrı yalıtım bandıyla kapatın.

3. Adım: Şarj Kontrol Cihazını Takın

Panelin pozitif kablosunu şarj kontrol cihazının pozitif terminaline, negatif kabloyu ise şarj kontrol cihazının negatif terminaline bağlayın. Solar şarj kontrol cihazımızın üzerinde bir USB Type-A bağlantı noktası bulunmaktadır. Şarj kontrol cihazı, 12V DC’yi 5V DC’ye dönüştüren ve USB ile çalışan cihazları şarj etmesini sağlayan dahili bir voltaj regülatörüne sahiptir. USB modüllerinde genellikle 1 ve 4 numaralı pinler sırasıyla 5V DC ve toprak olarak kullanılır. Bu USB portunu kullanarak cep telefonu, tablet, akıllı saat gibi USB arayüzlü elektronik cihazları şarj edebilirsiniz.

Solar şarj regülatörü, aksi takdirde akünün ısınmasına neden olabilecek aşırı şarjı/aşırı voltajı önler. Aşırı ısınma, cihazın pilinin ömrüne ve performansına zarar verebilir.

Adım 4: Pili Takın

Bir pilin takılması , kötü hava koşullarından dolayı veya geceleri solar şarjın kullanılamadığı durumlarda yararlı bir güç yedeklemesi sağlar . Elektrik akımını depolamak için 12V DC piller kullanıyoruz. Bu pilleri paralel bir konfigürasyonda düzenledik ve bu paralel kombinasyon sayesinde aynı voltajın yani 12V’un sağlanmasını sağladık. Ancak paralel bir kombinasyon mevcut kapasiteyi arttırır.

Yük gereksinimine ve güneş panelinin şarj kapasitesine göre akü kapasitesini (bir ünite veya birden fazla) seçmelisiniz. Solar şarj kontrol cihazının akü arayüzünü kalın metalik teller kullanarak akü terminallerine bağlayın.

Adım 5: Kablolamayı Sonlandırın

Kıvılcım oluşmasını önlemek için tüm bileşenleri doğru ve sıkı bir şekilde bağladığınızdan emin olun. Ayrıca kısa devreyi önlemek için bağlantı noktalarını kapatın. İletken kayıplarını azalttığı için ara bağlantı için kaliteli, daha kalın kablo kullanın. Uzun elektrik kablolarını önlemek için genellikle güneş panellerinin, şarj kontrol cihazlarının ve pillerin birbirine yakın yerleştirilmesi önerilir; ikincisi daha fazla elektrik kaybına neden olabilir ve güneş enerjisi sisteminin verimliliğini düşürebilir.

Adım 6: Şarj Cihazını Test Edin

Bu sistemi gündüz saatlerinde akü şarjı açısından test etmek için solar şarj kontrol cihazı üzerindeki açma düğmesine basın. Şarj kontrol cihazında görünen voltajlara dikkat edin. Ayrıca bir dijital multimetre veya dijital pens ampermetre kullanarak akan akımı izleyin .

Şarj kontrol cihazının akü ve güneş paneli üzerindeki voltajı gösterdiğini göreceksiniz. Şarj kontrol cihazı ayrıca bir DC yük bağlandığında bu sistem için yük akımını da gösterir.

12V akü, solar şarj kontrol cihazında yaklaşık 14V DC’lik bir voltaja ulaştığında, aküyü aşırı şarjdan korumak için güneş panelinden şarj bağlantısını keser. Güneşli günlerde 16V DC’yi aşabilecek güneş paneli voltajını izleyerek bunu gözlemleyebilirsiniz.

Daha sonra, bir USB Tip A konektörü kullanarak bir USB cihazını veya akıllı telefonu doğrudan solar şarj kontrol cihazına bağlayın. USB bağlantı noktası, pilden dahili olarak düzenlenen/aşağı dönüştürülen 5V DC sağlar. Bunu yaptığınızda bağlı cihazın şarj olmaya başladığını fark edeceksiniz. Üstelik bu yükün çektiği akımı da gözlemleyebilirsiniz.

Ayrıca bu sistem, USB arayüzü dışındaki cihazlara da güç sağlayabilir; yani DC ampuller, DC fanlar vb. için 12V arayüzünü kullanabilirsiniz. Tek yapmanız gereken bunları şarj kontrol cihazı üzerindeki yük arayüzüne bağlamaktır. Yük sembolü (örneğin bir ampul), şarj kontrol cihazındaki bu arayüzü temsil eder.

Akıllı telefonları ve USB ile çalışan cihazları pil kullanmadan şarj etmek için kullanılacak küçük ve hafif, taşınabilir bir platform oluşturmak için bu Kendin Yap projesini daha da geliştirebilirsiniz. Ancak yalnızca gündüzleri çalışacaktır.

Solar Şarj Cihazının Faydaları

Güneş enerjisiyle çalışan bu düzenleme, cihazınızın taşınabilirliğini artırmanıza ve geleneksel elektrik güç dağıtım sistemlerine olan bağımlılığı azaltmanıza yardımcı olabilir. Solar şarj aynı zamanda geleneksel sistemlerde AC’den DC’ye dönüşüm sırasında ortaya çıkan kayıpları önleyerek verimliliği de artırır. Güneş enerjisiyle çalışan sistemlerde tüm depolama/şarj DC’de gerçekleştirildiğinden bu kayıpları önleyebilirsiniz; ancak yukarı dönüştürme veya voltaj regülasyonu gerektirebilir.

Evinizde güneş enerjisinden yararlanarak elektrik giderlerinizi büyük ölçüde azaltabilirsiniz. Güneş enerjisiyle çalışan sokak lambası, güneş enerjisiyle çalışan havuz ısıtıcıları, güneş enerjisiyle çalışan Bluetooth hoparlörler vb. gibi kendi başınıza inşa edebileceğiniz birçok güneş enerjisiyle çalışan proje var.