Încărcător de telefon fotovoltaic DIY

Motivaţia
De multe ori mi se întâmpla să rămân fără baterie la telefon, când mergeam pe munte cu cortul. Fie din cauza lipsei semnalului sau din cauza diferenţelor de temperatură, bateria se consuma mai repede. Soluţia pe moment era să îmi ţin telefonul oprit şi să-l pornesc doar când am nevoie, lucru care nu mă deranja. Dar de când prietena mea şi-a cumpărat un telefon de generaţie mai nouă situaţia s-a schimbat. Dintre multele dotări cu care vine telefonul, GPS-ul e o aplicaţie foarte utilă când eşti pe munte. Problema e că GPS-ul îl foloseşti mai tot timpul iar atunci când faci asta bateria se descarcă mai repede decât în mod normal. O metodă de a încărca telefonul pe vârf de munte (într-o zi însorită) e să foloseşti un încărcător fotovoltaic. Deşi e mult mai comod să cumperi aşa ceva direct din magazin, m-am hotărât să fac un astfel de încărcător pentru că aveam deja aproape toate cele trebuincioase.

Începuturi
De fiecare dată când lucram la un panoul se întâmpla să stric câteva celule. După ce trecea supărarea de moment, venea întrebarea dacă să arunc cioburile rămase sau nu. Nu m-a lăsat inima să fac asta şi foarte bine am făcut, pentru că acum au devenit utile. Din aceste resturi se poate face un panou de putere mică, dar suficientă pentru a încărca un telefon.

Cele trebuincioase
Circuitul de încărcare l-am ales cât mai simplu, conform cu piesele din dotare. Astfel am folosit următoarele:

• câteva cioburi de celule fotovoltaice
• un regulator 7805
• un condensator de 1000uF la 16V
• un condensator de 470uF la 16V
• o diodă schottky
• o mufă mamă dublă de USB (din asta am avut, din asta am folosit)
• două bucăţi de plexiglas (primite cadou)
• o cutie de plastic
• silicon şi puţin cablu

Schema circuitului
Schema e foarte simplă:

E vorba de un circuit regulator de tensiune, de la tensiunea de intrare de 6.5 - 7V la tensiunea de 5V. Tensiunea de la celulele fotovoltaice trece printr-o diodă schottcky (D1). Rolul diodei e de protecţie în cazul în care tensiunea de la celule scade brusc. Am folosit o diodă schottcky pentru a avea pierderi de tensiune cât mai mici. Ştiu că nu e foarte eficient să folosesc un 7805 pentru aşa ceva, dar e ieftin şi funcţionează.
Am încercat să fac un cablaj cât mai îngust ca să încapă în carcasa încărcătorului:

Carcasa e defapt o cutie de plastic în care încape doar un sandwich. După ce am ţinut-o în casă cam jumătate de an fără să o folosesc la depozitarea mâncării, i-am găsit o altă utilitate.

Cât despre mufa de USB, motivul pentru care am folosit o mufă dublă este acela că doar aşa ceva aveam acasă.

Ce înseamnă cioburi de celule fotovoltaice?

Mai întâi trebuie făcută o mică menţiune. Dacă rupi o celulă fotovoltaică în două vei afecta doar caracteristica de curent a acesteia. Asta din cauză că celula scoate un curent direct proporţional cu suprafaţa ei. Astfel, micşorând suprafaţa, micşorezi doar curentul, fără să afectezi caracteristica de tensiune a celulei fotovoltaice. O bucată dintr-o celulă va genera tot 0.5 V ca şi o celulă întreagă.

Astea fiind stabilite am căutat cioburile care au suprafeţele cât de cât la fel, pentru a genera toate un curent asemănător. Dimensiunea aleasă pentru cioburi se apropia de a şasea parte din suprafaţa unei celule întregi. Astfel am reuşit să înghesui 13 cioburi de celule pe cele două bucăţi de plexiglas pe care le aveam. 

Dacă o celulă întreagă generează un curent maxim de 3.5 amperi, atunci a şasea parte dintr-o celulă va genera teoretic un curent maxim de circa 0.5 A. Asta ar fi suficient pentru un încărcător de telefon. În realitate un astfel de ciob generează ceva mai puţin.

Legând cele 13 bucăţi de celule în serie rezultă o tensiune de 6.5 - 7 V care va fi transformată în tensiunea de 5V pentru încărcător.

Cum funcţionează un încărcător pe USB? 

Majoritatea telefoanelor ce se încarcă pe USB folosesc o încărcare relativ simplă. Pentru o parte din telefoane e suficient să aibă tensinunea de 5V a portului pentru a începe încărcarea. Din păcate telefoanele mai noi au modalităţi de detecţie a tipului de încărcător, în cazul încărcătoarelor ce se bagă în priză. Astfel un încărcător de priză de la un iPod s-ar putea să nu funcţioneze cu un alt aparat, chiar dacă ambele se încarcă pe USB. Motivul cred că e pe de o parte curentul de încărcare care poate să difere de la un telefon la altul, iar pe de altă parte e mai profitabil pentru producător ca fiecare tip de telefon să folosească doar un anume tip de încărcător, deşi toate folosesc acelaşi conector de USB. 

La majoritatea încărcătoarelor pe USB diferenţa constă în felul în care se folosesc liniile de date ale USB-ului. Din fericire nu e vorba de nici un transfer de date prin protocolul de USB, ci doar modul în care sunt conectate liniile de date. Unele telefoane verifică înainte de a începe încărcarea dacă liniile de date sunt conectate la 5V, sau la masă, sau o linie la 3V iar cealaltă la masă, sau la 2V, sau 2.8V, etc. 

A trebuit să verific aproape fiecare din aceste variante pe încărcătorul de priză cu care a venit telefonul. Varianta câştigătoare pentru Motorola Defy a fost să leg împreună liniile de date (scurtcircuitarea liniilor de date).

Pentru alte tipuri de telefoane conectarea liniilor de date poate fi diferită. 

Măsurători

Am fost puţin dezamăgit de curentul de scurtcircuit pe care îl dă panoul acesta: 0.38 Amperi. E bine şi aşa, dar mă aşteptam la ceva mai mult (aproximativ 0.5 Amperi).

În schimb tensiunea dată de panou este de 7V, ceea ce e foarte bine.

Rezultatul 

Cam aşa arată încărcătorul fotovoltaic de telefon închis. Cele două puncte mai deschise la culoare, ce ies în relief sunt şuruburile ce fixează plexiglasul. Am scurtat filetul pentru că era prea lung şi l-am acoperit cu un strat de silicon pentru a acoperi muchiile ascuţite apărute în urma tăierii filetului. 

Imediat ce am terminat încărcătorul l-am şi inaugurat cu ocazia unei scurte ieşiri la munte. Mai jos e încărcătorul în plină acţiune. 

Aici e o poză unde se vede mai bine pe ecran că telefonul se încarcă.

Urmează să mai fac nişte măsurători să văd în cât timp se încarcă telefonul cu noul lui încărcător.
Pozele au fost făcute cu aproximativ 5 minute înainte ca soarele să se ascundă dincolo de creastă. Data viitoare o să ţin mai mult telefonul la încărcat.