Fabricación de su propio sistema fotovoltaico de 5 V: 4 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Esto usa un convertidor reductor como salida de 5V para cargar la batería (Li Po / Li-ion). Y convertidor Boost para batería de 3.7V a salida USB de 5V para dispositivos que necesitan 5 V. Similar al sistema original que usa batería de plomo ácido como una carga de almacenamiento de energía por el controlador PWM o MPPT. Y suministro para dispositivos de 12V. Este solo usa un convertidor Buck para convertir 12V (voltaje nominal del panel solar) en 5V estables para cargar una batería Li-Po / Li-ion, después de la luz del día. Cambie al convertidor Boost para convertir el voltaje de la batería 4.2 (voltaje nominal de 3.7 para Li-Po y Li-ion) a nuevamente 5V para dispositivos con potencia de 5V. (Aún puede usar los 5V en el convertidor Buck durante el día mientras se carga la batería Li-Po / Li-ion.  Puede que no sea tan eficiente como el sistema original (12V). Solo hice esto porque mi panel solar es de solo 15W y no hay suficiente presupuesto para comprar un cargador MPPT o PWM de 12V. y no es suficiente para alimentar aplicaciones que necesitan más de 50W. Así que hago una opción alternativa, la versión de 5V.

(Recordatorio, el sistema no tiene controladores).

Este sistema es para paneles solares de menos de 30W y solo 12V. (Los paneles solares de 9V seguirían funcionando).

Especificaciones de mi sistema Panel solar de entrada = 12V (18V)

Potencia utilizada = 15 W

El tiempo de carga = depende de la potencia de su panel solar y la capacidad de la batería.

Salida USB 1 (convertidor Buck) = 5V

Salida USB 2 (convertidor Boost) = 5V

Tipo de batería = depende de sus elecciones (Li-Po / Li-ion) 3.7 y capacidad: la mía era Li-Po con una capacidad de 3500 mAh.

Uno para señalar:

Mientras el proyecto está en curso de experimentos para mejorar y calcular su eficiencia y si valió la pena. Hazme preguntas para el proyecto.

Paso 1: Prepare los materiales

• Purfboard (tamaño mediano)
• Alambres
• Cables de cable de puente de pinza de cucaracha de prueba de cocodrilo de doble extremo (opcional para pruebas)
• 2x puertos USB
• Soldadura de plomo.

Panel solar - (se recomienda 20 vatios más, 12 V)

• 1x circuito de carga y protección TP4056 para Li-Po y Li-ion.
• 1x batería Li-Po / Li-ion (depende de la batería que elija y de la capacidad)

Buck-Converter (uno que uso)

• (1x) LM2576T (versión 5V, 3A)
• (1x) Inductor 100uH
• Condensadores electrolíticos (1x) 100uF y (1x) 1000uF
• (1x) Diodo Schottky
• (1 resistencia de 1 K y LED pequeño) -opcional

Junto con herramientas de medición

Multímetro digital / analógico (aquí se necesita voltaje y corriente para calcular su eficiencia)

Paso 2: siga el esquema del circuito

Suelde todos los componentes en una placa de circuito impreso.

Sería mejor acortar los pines de datos más y menos en los puertos USB para teléfonos Android.

asegúrese de apagar el convertidor Boost para no sobrecargar el TP4056 mientras carga la batería.

Si la potencia de su panel solar es menor que la potencia recomendada, que es 20 vatios por encima, solo debe conectar una batería. debido a la energía limitada en la energía de su panel solar. Ejemplo: 15Watts es 0.83A, lo que significa que esa es su corriente máxima.

Paso 3: Encienda y mida el circuito

Si el circuito funciona correctamente, pruébelo utilizando cargas ficticias como una resistencia de 5 W en la salida y mida el voltaje y la corriente. Como esta foto.

Encontrando problemas

- sistema fotovoltaico -

Si el voltaje de entrada (fotovoltaico) en el convertidor reductor cae repentinamente por debajo del voltaje nominal de PV y el voltaje de salida. entonces el problema debería estar en esta lista.

* la carga en la salida ya está conectada y consume más energía de la PV.

* Menos luz solar en el exterior debido a nubes, etc.

si tu problema no está en esta lista, deja un comentario y te responderé.

Paso 4: terminado

Hemos terminado.

Puede calcular la eficiencia del convertidor Buck y el convertidor Boost mediante esta fórmula.

Voltaje de salida x corriente de salida

------------------------------------------- x 100% = Eficiencia

Voltaje de entrada x corriente de entrada

Cosas para recordar !! - Desconecte siempre la conexión entre la batería y el Boost-Converter para no sobrecargar el proceso de carga del TP4056 durante el día. Úselo solo para esta noche.

- asegúrese de que las baterías se estén cargando al medir la corriente y el voltaje para obtener su eficiencia.

Ventajas y desventajas

+ 5V operado. Para aplicaciones de carga y alimentación que necesitan 5 V, no para aplicaciones que necesitan 12 V / 9 V (se puede ajustar si su convertidor elevador es ajustable)

+ La tasa de eficiencia es suficientemente buena. (Los míos son 70% en convertidor Buck y 68% en convertidor Boost) (Un poco más alto si usa un módulo ya construido).

- La eficiencia puede disminuir si la entrada de voltaje del convertidor reductor cae. Debido a la potencia de salida.

+ Sistema económico

- Sistema sin controlador (para monitorear la batería y el estado de carga solar y protecciones)

+ Fácil de hacer si compra el módulo boost and buck ya construido.

Una cosa para señalar

La salida de corriente limitada del convertidor reductor depende de la potencia de su panel solar (vatios). La potencia de mi panel solar es de 15 vatios, lo que significa que estoy limitado a la corriente de 0,75 A cuando me conecto al cargador. Es por eso que recomiendo un panel solar que al menos supere los 20W.

No dude en comentar si tiene preguntas sobre el proyecto.

Si fabrica su propio sistema fotovoltaico de 5V. por favor comparte.

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Recordatorio: siempre tenga conocimientos sobre electrónica y piense en la seguridad antes, durante y después de realizar el proyecto. Seguridad primero.