Carregador de bateria solar: dispositivo e princípio de funcionamento do carregamento solar

Cada vez mais conhecedores da recreação ativa preferem passar as férias e fins de semana mais perto da natureza intocada.Mas é difícil para uma pessoa moderna recusar os benefícios da civilização - quem entre nós não leva celular, laptop ou câmera em uma viagem?

Mas se você tiver um carregador movido a energia solar na bagagem, o problema de alimentar seus dispositivos estará resolvido. Resta apenas descobrir como escolher o dispositivo certo. O artigo que apresentamos proporcionará um auxílio eficaz no esclarecimento de todas as questões.

O que é carregamento solar?

Esses carregadores são capazes de converter energia solar em corrente elétrica direta. Eles podem funcionar com diversos modelos de navegadores, players, laptops, telefones, câmeras e outros dispositivos portáteis.

Mas o tempo de carregamento depende diretamente da potência do próprio aparelho e do tipo de aparelho descarregado, portanto, para escolher um aparelho verdadeiramente prático e universal, vale a pena entender suas características.

Recursos de design do dispositivo

O próprio dispositivo consiste em um painel cristalino, um controlador de nível de carga/descarga e um conversor de energia solar para elétrica.

Alguns modelos também são equipados com uma bateria buffer composta por diversas células de lítio, o que permite ao aparelho não só converter, mas também acumular energia para liberar carga mesmo no escuro.

Há apenas alguns anos, os carregadores solares eram dispositivos bastante caros, mas hoje são um produto de massa com um preço acessível

Vantagens dos carregadores solares:

• Universal - adaptado para vários dispositivos (conectores USB são fornecidos no gabinete e a maioria dos modelos são equipados adicionalmente com adaptadores especiais para vários tipos de equipamentos elétricos).
• Ocupa pouco espaço na bagagem de viagem.
• Existe uma grande variedade de formas, cores, tamanhos e potências para atender às diferentes necessidades e gostos estéticos.

Bem, a desvantagem mais significativa de todos os carregadores solares é o longo tempo que levam para acumular “energia”.Além disso, deve ser entendido que se quase qualquer modelo puder alimentar um telefone celular ou câmera, então um “absorvedor” ativo de energia, como um laptop, já exigirá energia impressionante de uma bateria solar e de uma bateria capacitiva.

Como funciona o dispositivo

Os carregadores portáteis movidos a energia solar são sistemas autônomos que podem processar energia tanto dos raios quanto da rede elétrica, de lâmpadas fluorescentes ou de um computador. Além disso, muitos modelos não precisam de sol intenso - acumulam carga mesmo em dias nublados, embora a eficiência, claro, caia (de 20 a 70%).

Se você comprar um dispositivo com capacidade de conexão a uma tomada elétrica, poderá economizar significativamente tempo no acúmulo de carga em tempo nublado

O aparelho funciona assim: os cristais do painel absorvem a energia solar, o conversor a “processa” em corrente elétrica, que é fornecida à fonte de energia. Quando um telefone celular ou outro dispositivo é conectado a esta fonte por meio de um cabo, a energia acumulada flui gradualmente para o dispositivo descarregado.

Tipos de carregadores solares

Quanto à aparência, os fabricantes já tentaram não só diversificar o esquema de cores e formato dos aparelhos, mas também tornar o aparelho o mais conveniente possível para uso em diversas situações. Vejamos as opções mais populares.

Monobloco – um dispositivo compacto que consiste em um painel e uma unidade encerrada em uma caixa sólida de metal ou plástico. Esse dispositivo “salvará” um telefone descarregado na praia ou em um piquenique e não ocupará muito espaço em uma bolsa comum.

Os monoblocos são convenientes para a vida cotidiana - eles não ocupam muito espaço e podem ser carregados não apenas com o sol, mas também enquanto trabalham em um laptop ou computador

Painel flexível – um painel fino dobrável ou desdobrável com fotocélulas. Ocupa pouco espaço na bagagem e pesa muito menos que seu concorrente sólido e fechado. Mas, apesar da área de “cobertura” decente, placas flexíveis acumulam carga solar quase duas vezes mais lentamente que os monoblocos.

Além disso, a maioria dos painéis funciona apenas com luz solar direta, sem armazenar energia para uso futuro – eles não possuem bateria embutida. No entanto, você sempre pode complementar seu carregamento com um dispositivo de armazenamento externo com a potência necessária.

Portanto, os painéis flexíveis são uma boa opção para solucionar o problema de recarga de aparelhos de baixo consumo durante as férias “estacionárias” - no campo, pescando, com barraca. Mas para uma caminhada, é melhor procurar outra opção.

Durante a condução, o painel flexível pode ser dobrado de forma compacta e colocado no porta-malas ou fixado no teto do carro e, em repouso, pode simplesmente ser espalhado ao sol.

Carregamento integrado – o dispositivo consiste em painéis solares, que são fixados na parte externa de bolsas ou mochilas de viagem. Eles permitem que você recarregue dispositivos enquanto viaja ou armazene carga na bateria embutida.

Este acessório também pode ser utilizado para o fim a que se destina - transportar quaisquer objetos ou eletrónicos, o que é muito cómodo para quem gosta de fazer caminhadas ou trabalhar ao ar livre.

Embora as “mochilas energéticas” pareçam atraentes e elegantes, você pode facilmente conectar temporariamente qualquer outro tipo de carregador à sua bolsa (muitos modelos são até equipados com mosquetões especiais) e não se preocupar com a segurança do dispositivo durante a chuva ou limpeza

Camas dobráveis – podem ser vários painéis flexíveis, dobrados de forma compacta em “pilha”, ou uma variação de dois monoblocos encerrados em uma caixa rígida em forma de livro suspenso.

O principal objetivo de tal dispositivo é minimizar a “captura” de espaço útil no volume de sua bagagem e aumentar a eficiência devido ao maior número de fotocélulas. Um bom bônus é que a maioria dos modelos é equipada com suportes para mochila ou janela de carro.

O tamanho da garra pode ser selecionado de acordo com suas necessidades: para carregar um celular, basta um aparelho do tamanho do próprio telefone, mas para laptops e tablets, o painel, mesmo dobrado, não será menor que um A5 folha

Mas independentemente do design, todos os carregadores solares funcionam com o mesmo princípio, então vamos dar uma olhada em nuances técnicas importantes que ajudarão na compra de um dispositivo.

Como escolher a opção certa?

Primeiro, você deve decidir sobre o número e os tipos de dispositivos que planeja carregar usando o carregamento solar. A potência do dispositivo e o tipo de porta de saída dependem desses parâmetros.

Se o dispositivo possuir várias portas USB, você pode conectar e carregar vários dispositivos simultaneamente, o principal é que a carga da bateria permita isso

As características dos vários dispositivos podem ser esclarecidas consultando o seu manual de instruções, sendo que em alguns dispositivos a tensão de funcionamento também está indicada no carregador que acompanha o kit, pelo que não será difícil navegar. Como último recurso, você sempre pode adquirir o adaptador necessário.

Parâmetros básicos e boas adições

As características da corrente de carga determinam o tempo que o dispositivo leva para recarregar vários dispositivos. Este indicador é medido em amperes e é indicado nas portas do dispositivo.

Valores:

• 1 ampere – destinado a celulares, cigarros eletrônicos, relógios, players.
• 2 amperes – adequado para tablets, smartphones, câmeras digitais e câmeras de vídeo.
• 2,5-3 amperes – suporta o carregamento de netbooks e laptops.

Também é importante conhecer a tensão de saída, pois os dispositivos que estão sendo carregados podem exceder a potência do carregamento solar. Portanto, para a maioria dos telefones e tablets simples, você precisará de uma saída de 5 volts, para câmeras digitais e dispositivos de jogos - 9, e para laptops e geladeiras de automóveis - 12-24.

Mesmo assim, a principal característica do carregador é a potência do painel solar. O tempo de carregamento da bateria depende diretamente deste indicador. E aqui tudo depende das características dos painéis coletores de luz.

Por exemplo, elementos com potência de 5 W (opção de orçamento padrão) terão uma corrente de 900 mA horas e 10 W terão uma corrente de 1500 mA. Ou seja, para carregar um telefone com um carregador solar de 5 W, levará de 2 a 3 horas, mas um painel de 10 W fará isso em uma hora e meia.

Para dispositivos poderosos, como tablets e laptops para jogos, é melhor comprar modelos dobráveis ​​​​com vários painéis que geram carga rapidamente

Além disso, dispositivos com painéis cuja potência não exceda 2 W são utilizados apenas para acumular carga da bateria embutida. E para carregar dispositivos diretamente da luz solar, você precisa de painéis com potência de 3 W ou mais.

Outros parâmetros importantes:

1. Disponibilidade da bateria – se o dispositivo não tiver um dispositivo de armazenamento, ele só poderá funcionar em local iluminado. Dispositivos com baterias podem fornecer carga a qualquer hora do dia e também podem ser carregados de outras fontes - uma porta USB de laptop ou uma tomada conectada a 220V.
2. Tipo de fotocélulas – acredita-se que os monocristais absorvem a luz solar de forma mais eficaz (sua eficiência é de 13 a 18%). Para policristais este valor é menor - cerca de 10-12%. Você pode até distingui-los a olho nu - os painéis policristalinos têm uma tonalidade azul escura, enquanto seus concorrentes são pretos.
3. Interface – os carregadores solares universais são equipados com USB informativo, onde você pode selecionar a opção desejada dependendo do tipo de dispositivo descarregado. Alguns dispositivos também são equipados com um indicador de intensidade da luz solar, que ajudará a determinar o local ideal para uma carga rápida.
4. Proteção – a priori, todos os dispositivos possuem um sistema de segurança que permite a sua utilização no exterior. Mas para os amantes de aventuras radicais, vale a pena procurar um aparelho com proteção reforçada contra chuva, poeira, sujeira, choques e outros casos de força maior.

Os recursos adicionais são mais frequentemente representados pela função “lanterna” ou “lâmpada”. Isto pode ser relevante não só para os amantes da recreação ao ar livre, mas também para os motoristas - ao trocar um pneu ou fazer reparos na estrada à noite, uma luz forte se tornará um auxiliar indispensável.

Entre outros bônus, os fabricantes podem oferecer um hub USB ou ponto Wi-Fi. Mas, é claro, qualquer acréscimo aumenta significativamente o custo final do produto. Se eles são realmente necessários, cabe a você decidir.

Nossos modelos líderes em termos de intensidade de compra são:

Recomendações gerais para usar o carregador

Dispositivos com bateria embutida devem ser totalmente carregados antes do primeiro uso, não ao sol, mas na rede elétrica. Em seguida, conecte qualquer dispositivo ao carregador para que ele receba energia e descarregue o drive.

Depois disso, o painel pode ser exposto aos raios e compensar a carga perdida. Para modelos que operam diretamente do sol, esta regra não funciona - eles podem ser instalados imediatamente em áreas iluminadas e conectados a dispositivos.

A maioria dos carregadores solares são projetados para operar em temperaturas que variam de –20 a +45 graus, mas também existem modelos especiais que operam em climas extremos, só que são feitos sob encomenda

Para maximizar a eficiência do carregamento solar, recomendamos o seguinte:

1. Posicione o dispositivo de forma que os raios incidam sobre o painel em ângulo reto. Mesmo que o sol não esteja no zênite, você pode colocar o carregador na posição correta levantando-o em um ângulo de 40 graus com a ajuda de algum tipo de suporte. Dessa forma, você pode coletar de 20 a 30% mais carga do que se colocar o painel horizontalmente em um local iluminado.
2. Use o dispositivo junto com um dispositivo de armazenamento, não apenas em paradas para descanso, mas também durante viagens de carro ou caminhadas.Esse conjunto será capaz de coletar energia para 2 a 3 cobranças telefônicas, mesmo em tempo nublado sem luz solar direta.
3. Tenha em mente que na maioria dos dispositivos dobráveis ​​os painéis são conectados em série, por isso é importante que todos os elementos sejam iluminados uniformemente. Por exemplo, mesmo que a sombra cubra apenas metade do primeiro dos quatro painéis, a carga da bateria cairá pela metade.
4. Para que as baterias de alta capacidade atinjam os parâmetros declarados, é recomendável “overclocká-las” - descarregá-las completamente e depois carregá-las até 100%. E assim, 3-4 vezes.
5. Durante uma longa pausa na operação (um mês ou mais), guarde o carregador em temperatura ambiente. Se este for um dispositivo com bateria embutida, primeiro ele deve ser carregado até 50-70%.

E o último conselho - mesmo que o carregamento tenha piorado ou esteja completamente quebrado, não o desmonte sozinho, para não danificar os elementos do sistema e o próprio gabinete. Um dispositivo desmontado anulará automaticamente a garantia, por isso é melhor entrar em contato com um centro de serviço ou fornecedor autorizado.

Como fazer um carregador com as próprias mãos?

Embora os carregadores modernos tenham deixado de ser dispositivos premium e sejam bastante acessíveis para o consumidor médio, se você quiser economizar dinheiro, sempre há a oportunidade de fazer você mesmo esse dispositivo.

Um exemplo de dispositivo caseiro em um case rígido feito de lata de metal, equipado com conector USB e conversor de energia para carregar dispositivos de baixo consumo

 Para fazer um carregador solar simples você precisa adquirir vários elementos básicos:

• painel poli ou monocristalino;
• suporte da bateria;
• Diodo de bloqueio Schottky;
• soquete do conector;
• controlador de carga (no entanto, se o carregamento produzir 0,5-5 V, você pode usar um conversor de reforço de 5 V mais barato em vez do controlador).

Quanto ao painel em si, aqui é necessário fazer um pequeno cálculo da quantidade de elementos, com base na potência do dispositivo que você pretende carregar.

Por exemplo, se a corrente de carga da bateria for cerca de 10% de sua capacidade, então carregar a 20.000 mA requer uma corrente de 2A e levará cerca de 14 horas para alimentar o dispositivo. Se você dobrar a corrente para 4A, o tempo de carregamento será reduzido para 7 horas.

Substituir o controlador por um conversor permitirá que você monte um carregador mesmo usando uma bateria de baixa potência de uma lâmpada solar de gramado - você ainda obterá a saída necessária de 5 V (embora demore muito para carregar)

Dependendo dos parâmetros atuais para carregamento futuro (2 ou 4A), também são selecionados elementos cristalinos. Normalmente, 1 peça produz cerca de 0,5V, ou seja, para obter pelo menos 5V serão necessários 10-12 elementos.

Então eles precisam ser soldados em série. Se você usar um painel de lanterna, mesmo um padrão de 70 * 70 cm pode produzir de 2,5 a 4,5 V, por isso é melhor verificar com um voltímetro.

A etapa final é colocar o carregador caseiro em qualquer moldura adequada (até um pote de doces serve) e equipá-lo com um conector USB. Em seguida, é necessário soldar um diodo de bloqueio ao conector, bem como os fios do painel solar ao conversor e suporte conforme diagrama abaixo.

Um diodo Schottky é necessário para que, ao ligar o aparelho, as baterias não sejam descarregadas através do painel solar. Você pode adquiri-lo, assim como outros componentes, em mercados de rádio ou na Internet

Resta verificar o funcionamento do aparelho ao sol com qualquer aparelho descarregado.Se tudo estiver em ordem, você poderá usar os adaptadores apropriados e carregar vários dispositivos.

Instruções fotográficas para quem gosta de fazer você mesmo

Você pode montar facilmente um carregador compacto com porta USB para alimentar seu telefone com suas próprias mãos. Todos os componentes estão disponíveis para venda gratuita; em casos extremos, podem ser encomendados. Um produto caseiro custará dezenas de vezes menos que um produto fabricado em fábrica, principalmente se for amplamente divulgado.

Ao adquirir componentes para montagem do aparelho, é preciso levar em consideração que a bateria solar deve ser adquirida com tensão de 5V ou mais. Já falamos sobre a tensão da bateria, é de 3,7 V. Porém, não mencionamos uma sutileza importante - “Proteção da PCB” deve ser indicada na etiqueta da bateria ou em documentos técnicos. Isso significa que ele está protegido contra descargas profundas e sobrecargas.

Você também precisará de dois conectores de 2,5 mm: um com trava no painel e o segundo com fio. Você também precisará de um circuito de reforço USB para fornecer corrente CC.

Você já estocou tudo o que precisa? Vamos começar a montar:

Além disso, você precisa soldar o diodo. Ele é conectado por um lado por um fio à bateria, por outro - ao pino do meio do conector. É aconselhável fazer conexões soldadas o mais próximo possível do diodo, todos os nós devem ser protegidos com tubos termorretráteis ou pelo menos gotas de cola.

Ele irá familiarizá-lo com as regras de seleção de painéis solares para mobiliar uma casa ou chalé particular. próximo artigodedicado a esta questão interessante.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Para ter uma ideia visual dos carregadores solares e dos princípios de seu funcionamento, sugerimos assistir à nossa seleção de vídeos:

Conselhos práticos e dicas sobre como escolher um carregador para diversos dispositivos. Você pode olhar para dentro e estudar o diagrama da barra de chocolate junto com o autor deste vídeo:

Como montar um carregador movido a raios solares com as próprias mãos:

Graças ao progresso tecnológico e às mentes brilhantes dos inventores que tornaram a energia solar acessível aos utilizadores comuns. Graças a esses carregadores, você não precisa se preocupar em ficar sem comunicação com a civilização na hora certa durante as férias.

Pois bem, se tiver alguma dificuldade na escolha de um dispositivo, pode sempre consultar profissionais com conhecimento em engenharia eléctrica.

Conte-nos como você usou o carregamento solar ao acampar, fazer um piquenique ou na estrada. Por favor, escreva comentários no bloco abaixo. Tire dúvidas, compartilhe suas impressões e informações úteis sobre o tema, poste fotos.