Elektronika
Bateria słoneczna z przetwornicą 5 V - PCB do projektu AVT 2944
- Ładuje akumulator z ogniwa fotowoltaicznego i podnosi napięcie do 5 V, umożliwiając budowę prostej ładowarki solarnej. Wersja A zawiera płytkę PCB.
Bateria słoneczna – ładowarka solarna z przetwornicą 5 V AVT2944
Układ pozwala ładować akumulator z ogniwa fotowoltaicznego i uzyskać napięcie 5 V do zasilania małych urządzeń.
Solarne źródło energii z wyjściem 5 V
AVT2944 pozwala zbudować niewielką baterię słoneczną łączącą panel fotowoltaiczny, akumulator i przetwornicę podwyższającą napięcie. Energia z ogniwa słonecznego ładuje akumulator, a przetwornica umożliwia uzyskanie napięcia 5 V do zasilania drobnej elektroniki.
Układ kontroluje stan akumulatora i napięcie ogniwa fotowoltaicznego, sygnalizując wyniki diodami LED. Może służyć jako eksperymentalna ładowarka solarna, źródło zasilania do małych projektów przenośnych albo praktyczny przykład wykorzystania panelu fotowoltaicznego z magazynowaniem energii.
Karta techniczna
AVT2944
Solarna ładowarka akumulatora z przetwornicą podwyższającą napięcie do 5 V, mikrokontrolerem ATmega48V, pomiarem napięcia akumulatora i ogniwa fotowoltaicznego oraz sygnalizacją LED.
| Wersja | A – płytka PCB |
| Typ projektu | bateria słoneczna / ładowarka solarna z przetwornicą 5 V |
| Zastosowanie | ładowanie akumulatora z ogniwa fotowoltaicznego i zasilanie małych urządzeń napięciem 5 V |
| Ogniwo fotowoltaiczne | SP201 / ASI30004097080M |
| Złącze akumulatora | Z201, ARK2 |
| Typowy magazyn energii | akumulator zbudowany z 3 ogniw AA |
| Prąd ładowania uzyskany w testach | do około 40 mA z ogniwa fotowoltaicznego, zależnie od oświetlenia |
| Prąd z lampy halogenowej w testach | około 5 mA |
| Przetwornica podwyższająca | MCP1650R-E/MS |
| Napięcie wyjściowe przetwornicy | 5 V |
| Złącze wyjściowe | Z101, ARK2; można dodać gniazdo USB do ładowarki 5 V |
| Tranzystor przetwornicy | BUZ11 |
| Dławik przetwornicy | 3,3 µH SMD |
| Kondensatory wyjściowe przetwornicy | C103…C107, bateria kondensatorów 10 µF |
| Mikrokontroler projektu | ATmega48V |
| Złącze programowania | JP301, ISP |
| Źródło odniesienia | LM285Z-1.2, 1,2 V |
| Pomiar akumulatora | dzielnik R204/R205 i wejście AKUM_V mikrokontrolera |
| Pomiar ogniwa fotowoltaicznego | dzielnik R202/R203 i wejście CHARGE_V mikrokontrolera |
| Sterowanie ładowaniem | T201 odłącza ogniwo fotowoltaiczne po wykryciu pełnego naładowania akumulatora |
| Próg ładowania w przykładowym programie | około 4,2 V z 5% histerezą |
| Automatyczne wyłączenie przetwornicy | po spadku napięcia akumulatora poniżej ustawionego progu |
| Pobór prądu pracującego układu | około 1 mA |
| Przyciski | S1 – sterowanie przetwornicą, S2 – kontrola akumulatora i napięcia ogniwa |
| Sygnalizacja LED | D301…D308 zielone LED, D310 czerwona LED |
| Wskaźnik stanu akumulatora | zielone diody LED pokazujące stopień naładowania |
| Wskaźnik ustawienia panelu | zielone diody LED reagujące na wzrost napięcia ogniwa fotowoltaicznego, jedna dioda na każde 100 mV |
| Zachowanie po wyłączeniu przetwornicy | na wyjściu pozostaje napięcie z akumulatora pomniejszone o spadki na diodach |
| Montaż | większość elementów SMD, panel mocowany nieinwazyjnie do płytki, konieczne sprawdzenie polaryzacji ogniwa |
| Wymiary płytki PCB | 122×86 mm |
Wersja A – płytka PCB
AVT2944 A zawiera płytkę PCB do projektu baterii słonecznej z przetwornicą 5 V. Elementy elektroniczne z poniższego wykazu trzeba skompletować osobno.
Wykaz elementów
- R101: 10 Ω, SMD 1206
- R102, R202, R204: 100 kΩ / 1%, SMD 0805
- R103: 33 kΩ / 1%, SMD 0805
- R104: 0,1 Ω, SMD 1206 lub zworka 0 Ω 1206
- R201: 330 Ω
- R203: 8,2 kΩ / 1%, SMD 0805
- R205: 22 kΩ / 1%, SMD 0805
- R301-R308, R310: 1 kΩ, SMD 0805
- R309: 10 kΩ, SMD 0805
- R311: 3,3 kΩ, SMD 0805
- C101, C108, C202, C301-C306: 100 nF, SMD 0805
- C102, C201: 100 µF, tantalowe SMD
- C103-C107: 10 µF, tantalowe SMD
- D101: patrz opis projektu
- D102: 1N5818
- D301-D308: diody LED zielone
- D310: dioda LED czerwona
- D311: LM285Z-1.2
- T101: BUZ11
- T201: BC847
- U101: MCP1650R-E/MS
- U301: ATmega48V
- JP301: złącze ISP
- L101: 3,3 µH, SMD
- SP201: ogniwo fotowoltaiczne ASI30004097080M
- Z101, Z201: złącza ARK2
- S1, S2: przyciski
- Koszyk lub przewody do akumulatora zgodnie z wybraną konfiguracją zasilania
Notes
Przed zamocowaniem panelu fotowoltaicznego trzeba sprawdzić multimetrem jego polaryzację. W użytym ogniwie nie zaznaczono jednoznacznie plusa i minusa, a błędne podłączenie może uniemożliwić poprawne ładowanie akumulatora.
Przetwornica może nie wystartować przy zbyt niskim napięciu akumulatora lub przy podłączonym obciążeniu. Przy dłuższym nieużywaniu urządzenia warto odłączyć akumulator, ponieważ pracujący układ pobiera niewielki prąd.
Jeżeli ma być stosowany inny akumulator niż typowy pakiet z trzech ogniw AA, trzeba odpowiednio dobrać progi napięciowe w programie mikrokontrolera, szczególnie poziomy rozładowania, próg ładowania i próg wyłączenia przetwornicy.
Uwaga: Układ współpracuje z akumulatorem, dlatego trzeba zachować prawidłową polaryzację, dobrać akumulator do ustawionych progów ładowania i nie pozostawiać eksperymentalnej konfiguracji bez nadzoru. Przy stosowaniu akumulatorów litowych konieczny jest dodatkowy, właściwy dla nich układ zabezpieczający.
Najczęściej zadawane pytania
Wersja A zawiera płytkę PCB. Wszystkie elementy elektroniczne trzeba skompletować osobno.
To bateria słoneczna z akumulatorem i przetwornicą 5 V. Może zasilać małe urządzenia albo służyć jako prosta ładowarka solarna po dodaniu odpowiedniego gniazda wyjściowego.
Przetwornica podwyższa napięcie akumulatora do 5 V, czyli poziomu przydatnego do zasilania drobnej elektroniki i prostych ładowarek USB.
Tak. Mikrokontroler mierzy napięcie akumulatora i pokazuje jego stan za pomocą zielonych diod LED.
Tak. Dłuższe naciśnięcie S2 uruchamia tryb obserwacji napięcia panelu fotowoltaicznego, a kolejne zielone diody zapalają się przy wzroście napięcia ogniwa.
Projekt wykorzystuje ATmega48V. W wersji A mikrokontroler nie jest elementem zestawu PCB, więc trzeba go dobrać i zaprogramować osobno.
Nie. Wyłączenie przetwornicy zmniejsza napięcie na wyjściu do poziomu zbliżonego do napięcia akumulatora pomniejszonego o spadki na diodach. Nie jest to pełne odcięcie odbiornika.
Tak. Ogniwo nie ma przewodów ani otworów montażowych, dlatego trzeba zadbać o pewny kontakt pól panelu z wyprowadzeniami na płytce i sprawdzić jego polaryzację przed montażem.
Nie. To wersja A, czyli sama płytka PCB. Ogniwo fotowoltaiczne, akumulator, ATmega48V, przetwornicę MCP1650, BUZ11, dławik, diody LED, przyciski, złącza, elementy SMD i pozostałe podzespoły trzeba dobrać osobno według wykazu.
