دائرة شاحن الهاتف المحمول بالطاقة الشمسية

يناقش المقال بشكل شامل دائرة شاحن الهاتف الخلوي الشمسي الذكي القائمة على MPPT. تم طلب الفكرة من قبل أحد القراء المتحمسين لهذه المدونة.

المواصفات الفنية

أنا طالب في السنة النهائية في الكهرباء والإلكترونيات. عنوان مشروعي في السنة الأخيرة هو شاحن الطاقة الشمسية الذكي للهواتف الخلوية. كنت آمل أن يساعدني سيدي في كيفية جعل شاحن الطاقة الشمسية ذكيًا.

هناك شيء صادفته كان يستخدم واجهة المستخدم مثل الاستخدام أدى إلى إبلاغ المستخدم ما إذا كان الإشعاع الشمسي كافياً لشحن الشاحن أو شيء من هذا القبيل. لكنني لست متأكدًا من الشكل الذي ستبدو عليه الدائرة والمكونات المطلوبة. على أمل الحصول على بعض المساعدة من سيدي.

كنت أفكر في استخدام واجهة المستخدم لجعل الشاحن الشمسي 'ذكيًا'. مع ميزة إعلام المستخدم ما إذا كانت كمية ضوء الشمس كافية للشحن الفعال. على سبيل المثال ، إذا كان إشعاع الضوء منخفضًا جدًا ، فسيتم إبلاغ المستخدم عبر شاشة LED أو شاشة عرض.

وعندما يتم شحن الشاحن الشمسي بالكامل ، يضيء مؤشر LED لإعلام المستخدم بأن الشاحن الشمسي جاهز للاستخدام.

هذا ما كنت أفكر فيه بشأن التطوير حتى الآن يا سيدي. لكنني لست متأكدًا من مدى تعقيد ذلك ، لذا فأنا منفتح على أي اقتراح جديد لتحسين هذا التصميم.

لقد قرأت أيضًا بعض المقالات على مدونة سيدي بخصوص mppt. لست متأكدًا مما إذا كان يجب علي التفكير في إضافة ذلك إلى هذا التصميم لأنني لست على دراية بتعقيد بناء هذه الدائرة.

من المفترض أن أطور ملف شاحن محمول بالطاقة الشمسية للهواتف الخلوية . لذلك فكرت في استخدام واجهة المستخدم لإبلاغ المستخدمين بأنها طريقة 'ذكية'. آمل أن يساعدني سيدي في تطوير هذه الدائرة. أنا أيضا منفتح على أي اقتراحات جديدة سيدي.

شكرًا لك على ملاحظاتك السريعة وأنا أقدر حقًا مساعدتك يا سيدي.

أتمنى لك يومًا سعيدًا يا سيدي.

التصميم

بالإشارة إلى دائرة الشاحن الشمسي الذكي أعلاه ، يمكن تقسيم التصميم إلى ثلاث مراحل أساسية:

1) على أساس mosfet محول باك المسرح.

2) المرحلة IC 555 مستقرة ، و

3) على أساس opamp جهاز تعقب الطاقة الشمسية MPPT المسرح.

تم تصميم المراحل لتعمل بالطريقة التالية:

يتكون محول باك أساسًا من موسفيت P ، وديود سريع الاستجابة ومحث. يتم تضمين هذه المرحلة من أجل تحقيق المقدار المطلوب من الجهد المتدرج بأقصى قدر من الكفاءة ، نظرًا لأن الخسارة في شكل حرارة وغيرها من المعلمات تكون بحد أدنى باستخدام طوبولوجيا باك.

مسرح IC 555

تم تجهيز مرحلة IC 555 لتوليد تردد لمحول باك mosfet وأيضًا كمنظم جهد ثابت من خلال طرف التحكم 5. BJT في أسس pin5 الخاصة به ويغلق تردد محول باك في كل مرة يتلقى فيها إشارة تشغيل أساسية إما من مرحلة تعقب opamp أو من ردود الفعل المحددة عبر خرج محول باك عبر الإعداد المسبق 10 كيلو.

عند القدوم إلى مرحلة opamp ، يمكن رؤية مدخلاته مكونة بطريقة تجعل الإمكانات عند المدخلات المقلوبة لـ IC تظل أعلى من المدخلات غير المقلوبة بسبب وجود الثنائيات الثلاثة 1N4148 المتساقطة.

يتم ضبط الإعداد المسبق 10k بحيث يتم الاحتفاظ بعينة الجهد الشمسي عند الطرف 2 عند ذروة الجهد ، أقل بقليل من جهد الإمداد في pin7 ، وهذا ضروري لأن تغذية الإدخال يجب ألا تكون أعلى من جهد إمداد IC وفقًا للقواعد القياسية ومواصفات IC.

في الحالة المذكورة أعلاه ، يتم الاحتفاظ بإخراج pin6 من opamp عند احتمال صفر بسبب احتمال الظل المنخفض لـ pin3 من pin2.

أمثلية MPPT

في ظل ظروف التحميل المثلى ، عندما تكون مواصفات جهد الحمل على قدم المساواة مع تصنيف جهد اللوحة الشمسية ، تعمل اللوحة تلقائيًا بأقصى قدر من الكفاءة ويظل متعقب opamp خامدًا ، ولكن في حالة استشعار حمل زائد غير متطابق أو غير متوافق ، يميل جهد اللوحة ليتم سحبها مع مستوى جهد الحمل.

يتم تتبع الموقف عند pin2 الذي يشهد أيضًا انخفاضًا متناسبًا في الجهد ، ولكن تظل الإمكانات عند pin3 ثابتة وغير متأثرة بسبب وجود مكثف 10 فائق التوهج ، حتى اللحظة التي تميل فيها إمكانات pin2 إلى الانخفاض إلى ما دون انخفاض الصمام الثنائي 3 عبر pin3 . يبدأ Pin3 الآن في مشاهدة إمكانات متزايدة من pin2 ، والذي يعرض على الفور ارتفاعًا عند pin6 من IC.

يرسل الارتفاع أعلاه عند pin6 مشغلًا عند قاعدة الترانزستور BC547 الموجود عبر pin5 من IC555. هذا يفرض على المستقر إيقاف نفسه وإخراج باك ، والذي بدوره يجعل الحمل غير فعال لاستعادة الوضع الطبيعي عبر اللوحة ومرحلة تعقب opamp ... تستمر الدورة في التبديل بسرعة ، مما يضمن جهدًا مثاليًا للحمل بالإضافة إلى الحمل الأمثل للوحة بحيث لا ينخفض ​​جهدها أبدًا عن منطقة 'الركبة' الحرجة.

يمكن بناء محث مرحلة المحول باستخدام 22 سلك مغناطيسي SWG ، مع حوالي 20 لفة فوق أي قلب حديدي مناسب.

يمكن استخدام الضبط المسبق 10 كيلو لضبط جهد باك إلى المستويات المطلوبة وفقًا لمواصفات الحمل.

كيفية إعداد الدائرة

بمجرد بنائه ، يمكن ضبط الشاحن الشمسي الذكي الموضح أعلاه بالإجراءات التالية:

1) لا تقم بتوصيل أي حمل عند الإخراج.

2) قم بتطبيق DC خارجي (تيار منخفض جدًا) عبر مدخلات الدائرة حيث من المفترض أن يتم توصيل اللوحة. يجب أن يكون هذا التيار المستمر عند مستوى مساوٍ تقريبًا لمواصفات ذروة الجهد المحددة للوحة.

3) اضبط الإعداد المسبق 10 كيلو من opamp بحيث تصبح الإمكانات عند pin2 أقل قليلاً من الإمكانات عند pin7 من IC.

4) بعد ذلك ، اضبط الإعداد المسبق الآخر 10 كيلو بحيث ينتج الناتج من محول باك جهدًا مساويًا لمعدل جهد الحمل المقصود. إذا كان الهاتف الخلوي بحاجة إلى الشحن ، فيمكن ضبط الجهد على 5V ، وبالنسبة لخلية Li-ion ، يمكن ضبطها على 4.2V وما إلى ذلك.

4) أخيرًا قم بتوصيل الحمل الوهمي الذي قد يكون له تصنيف جهد تشغيل أقل بكثير من دخل التيار المستمر ولكن تصنيف تيار أعلى من التيار المستمر ... وتحقق من الاستجابة الكلية من الدائرة.

يجب أن تعطي الدائرة النتائج التالية:

مع تغذية pin6 المتصلة بـ pin5 BJT من IC 555 ، يجب ألا يُظهر التيار المستمر انخفاضًا يزيد عن 2 فولت من الحجم الفعلي. بمعنى إذا كان الإدخال DC هو 15 فولت ، وكان الحمل 6 فولت ، فقد لا يتجاوز الانخفاض عبر الإدخال DC أقل من 13 فولت.

على العكس من ذلك ، مع فصل pin6 ، يجب أن يسقط هذا ويتماشى مع جهد الحمل ، أي إذا كان التيار المستمر 15 فولت والحمل 6 فولت ، يمكن رؤية دخل التيار المستمر عند 6 فولت.

تؤكد النتائج المذكورة أعلاه الأداء الصحيح والأمثل لدائرة شاحن الهاتف الخلوي الذكي الذي يعمل بالطاقة الشمسية.

يجب بناء المراحل واختبارها وتأكيدها تدريجيًا ثم دمجها معًا.