duminică, 25 septembrie 2011

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.

26 de comentarii:

  1. Foarte faina treaba ai facut! Si eu am un Defy, si eu i-am facut un incarcator, insa din dinamul de la bicicleta, curentul este si acolo mic, dar cum ai observat si tu, in cele din urma incarca telefonul. Am utilizat un LDO LP2951 (vezi aici: catalinsimion.blogspot.com/2011/04/energie-verde-de-la-bicicleta.html), acum ma bate gandul sa imi iau asa ceva: dealextreme.com/p/replacement-3-7v-3500mah-battery-pack-with-back-case-for-motorola-defy-me525-mb525-bf5x-90589

    RăspundeţiȘtergere
  2. Salut Cătălin,
    Felicitări pentru încărcător! E o idee foarte bună. E mult mai indicat să foloseşti un regulator cu cădere mică de tensiune, atunci când tensiunea de intrare e foarte apropiată de cea de ieşire. Şi eu trebuia să folosesc ceva asemănător. Dar, n-am avut aşa ceva pe acasă şi n-am avut răbdare să caut prin magazine, aşa că am folosit un regulator obişnuit.
    Cu alte cuvinte, am lăsat loc pentru îmbunătăţiri. :-)
    Numai bine!

    RăspundeţiȘtergere
  3. Alexandru Petraru28 februarie 2012, 23:51

    Salut,
    Am citi prin blogul tau si desi nu am cunostinte in electrica, electronica etc,
    mi-ai creat dorinta de a imi realiza si eu singur din propria-mi mana un incarcator solar.

    Citeam ca mergi pe munte si iti pui telefonul la incarcat. Pentru situatii de genul
    eu am luat un acumulator de UPS de 12V, 7.5Amph si cu 2 papuci catre o mufa mama
    de bricheta + un incarcator de masina am reusit sa am energie suficienta pentru o plimbare in natura .

    Ceea ce vreau sa te intreb este cum as putea realiza un circuit din panouri solare sa pot incarca acel acumulator.

    petrarualexandru@yahoo.com

    RăspundeţiȘtergere
    Răspunsuri
    1. Salut Alexandru,
      Pentru a putea încărca un acumulator de 12V cu ajutorul unui panou fotovoltaic, vei avea nevoie în jur de 36 de celule (sau bucăţi de celule), înseriate. Astfel vei putea obţine o tensiune care să-ţi permită o încărcare eficientă a bateriei. Chiar dacă vei folosi bucăţi de celule, panoul va ieşi destul de voluminos.
      O soluţie mai puţin voluminoasă ar fi să foloseşti nişte acumulatori mai mici, potriviţi pentu telefonul tău (te uiţi la valorile de tensiune şi curent de pe încărcător). În felul ăsta o să poţ folosi un panou fotovoltaic ceva mai mic.
      Numai bine!

      Ștergere
    2. de unde ai luat celulele??

      Ștergere
  4. Salut. Astea de aici sunt bune: http://www.okazii.ro/componente-electronice/celula-fotovoltaice-policristaline-1-8w-a113748783 ?
    Cam de cate as avea nevoie pt un incarcator?

    RăspundeţiȘtergere
  5. Ma refer la un incarcator de telefon care sa scoata cam 5V - 1A (asa scoate cel de la priza)

    RăspundeţiȘtergere
    Răspunsuri
    1. Salut,
      Celulele de pe okazii.ro par a fi asemănătoare cu cele folosite de mine. Dacă sunt la fel atunci fiecare celulă va scoate 3.6A şi 0.5V.
      Pentru a avea la ieşire 5V vei avea nevoie, teoretic de 10 celule (10 x 0.5V = 5V). În realitate, va fi o cădere de tensiune şi pe regulator de tensiune pe care trebuie să-l foloseşti.
      În concluzie, îţi sugerez să foloseşti 11-12 celule legate în serie. În felul acesta, încărcătorul tău va avea la ieşire 5V şi 3.5A (o să poţi încărca două telefoane simultan). :-)
      Ar fi bine să întrebi dacă celulele au catodul lipit sau nu? E un detaliu important pentru că lipirea catodlui e destul de anevoioasă.
      Spor!

      Ștergere
  6. Nu ma pricep atat de bine in ale electronicii, dar curiozitatea mea ma face sa ma documentez.
    Am inteles din ce ai scris mai sus ca lucrezi cu panouri solare.
    Intrebarea mea este:
    Din ce este compus un panou solar ? Am un pitic pe creier si vreau sa concep si eu o astfel de celula. Din cate am inteles este vorba de siliciu.(atat am gasit eu pe net, despre aceste celule).
    Daca poti sa ma ajuti cu o schema sau cu ceva informatii, as fi foarte recunoscator.

    Multumesc!

    RăspundeţiȘtergere
    Răspunsuri
    1. Salut Alex,
      Un panou fotovoltaic e compus din mai multe celule fotovoltaice legate în serie şi/sau paralel, în funcţie de caracteristicile electrice pe care panoul trebuie să le aibă.
      Detalii despre compoziţia unei celule fotovoltaice ar trebui să găseşti pe internet. Ai încercat să cauţi pe wikipedia?
      Numai bine!

      Ștergere
  7. Salut. Imi place ce ai reusit sa faci. Ma chinui si eu sa realizez un incarcator solar asemanator pentru un iPhone. Am un panou de 6V, 2W putere. Am tot cautat cum sa fac, cum sa dreg. Mi-am luat un LM317T, o rezistenta de 270ohmi is una de 820ohmi. le-am legat eu frumos dupa schema, dar tot nu misca nimic. Fac ceva gresit, trebuie sa fac ceva special? Ma gandesc sa incerc si varianta asta facuta de tine, insa mi-e teama sa nu fac iar o tampenie

    RăspundeţiȘtergere
    Răspunsuri
    1. Salut,
      La iPhone-uri e puţin mai complicat pentru că schema de conectare a mufei de USB diferă de la un model la altul. Ce-ţi pot spune e că s-ar putea ca telefonul tău să se aştepte la o anumită tensiunie pe unul din pinii de date, poate chiar pe ambii pini.
      Trebuie să cauţi pe net, după modelul tău de telefon. Sigur au încercat şi alţii şi o să te poţi folosi de rezultatele lor. Mai mult de atât nu te pot ajuta.
      Numai bine şi spor!

      Ștergere
    2. Multumesc de info! Incerc si ma mai documentez sa vad, poate poate reusesc sa fac vreo treaba.

      Ștergere
  8. Salut !Am folosit un incarcator ce se foloseste in automobile . L-am conectat direct la un panou fotovoltaic cu tensiunea de esire 18 v , curent pina la 300ma . Nu este necesar de a folosi nici dod Sotki , nici condensatoare . E simplu si usor de realizat . Se pot folosi incarcatore de la diferite modele de telefon . Eu folosesc unul universal ce functioneaza de la 6v pina la 24v .

    RăspundeţiȘtergere
  9. Salut, am vazut mai sus un raspuns dat de tin cum ca ar trebui 11-12 celule pt a putea scoate cei 5v acuma 11 celule fotovoltaice ocupa destul de mult spaotiu o recomandare cu ceva ce ocupa mai putin spatiu

    RăspundeţiȘtergere
    Răspunsuri
    1. Salut,
      Păi ar fi mai multe variante de a micşora dimensiunea panoului:
      - cauţi celule de dimensiune mai mică pentru panou
      - dacă vrei să foloseşti celule asemănătoare cu ce am folosit eu poţi să la rupi în două, astfl o să obţii aceeaşi tensiune cu jumătate din numărul de celule (curentul se va înjumătăţi, în schimb)
      - poţi folosi mai puţine celule, dar cu un circuit ridicător de tensiune;
      Din păcate eu nu am cunoştinţele necesare pentru a te putea sfătui cum se face aşa ceva. Va trebui să te interesezi pe forumurile de specialitate.
      Numai bine!

      Ștergere
  10. Salutare! Foarte interesant articolul tau. As avea si eu o intrebare pentru tine: am doua panouri mici de la niste lampi de gradina, unul de 8V 200mA iar celalalt 10V 250mA. Le-am pus in serie si l-am legat la un incarcator auto pt mobil (12-24V 1A). Telefonul (Li-Ion 1200mA) arata ca se incarca dar se aude un zgomot ciudat in interiorul incarcatorului auto banuind ca se aud condensatorii pt ca panourile dau un curent de incarcare prea mic pt cat a fost acesta proiectat(~200mA). As vrea sa urmez schema ta de mai sus pt a beneficia de curentul maxim de 450mA al panourilor dar la tensiunea de paralel (<10V). Imi poti spune te rog caracteristicile pieselor din schema in cazul asta (IC si uF)? Multumesc mult anticipat!

    RăspundeţiȘtergere
    Răspunsuri
    1. Salut,
      Frumos proiect!
      Din păcate nivelul cunoştinţelor mele legate electronică nu îmi permite să îmi dau cu părerea legat de ceea ce vrei să realizezi. Tot ce aş putea spune e că circuitul descris în articol nu te va ajuta să obţii mai mult curent decât cel pe care îl pot da panourile.
      Primul panou ar avea 1.6W (8V x 0.2A), iar celălalt 2.5W (10V x 0.25mA). Asta înseamnă că primul ar putea scoate (teoretic, folosind un circuit electronic corespunzător) 320mA la 5V, iar celălalt 500mA la 5V.
      Sugestia mea e să încerci să întrebi şi pe un forum de electronişti pentru o soluţie.
      Numai bine!

      Ștergere
  11. Am lampi solare de gradina cu acumulatori de 1,2 v , daca le iau celulele cate imi trebuiesc pentru a confectiona un incarcator solar pentru telefon .si ce alte piese mai sunt necesare ?

    RăspundeţiȘtergere
    Răspunsuri
    1. Salut,
      Ca să pot să-ți dau un răspuns trebuie să-mi spui care e tensiunea de încărcare a acumulatorilor din telefonul tău?
      Numai bine!

      Ștergere
  12. Buna.. am luat toate piesele folosite de tine.. nu ma prea pricep la electronica.. ce regulator ar trebui sa folosesc pentru ca am vazut ca ai spus ceva de imbunatatirea lui?(un model)
    Mentionez ca am panou care scoate putin peste 7 V (7,60v).

    RăspundeţiȘtergere
    Răspunsuri
    1. Salut Cristi,
      Ai putea folosi un regulator cu cădere mică de tensiune ca cel folosit de Cătălin:
      ( http://cumsefaceunaalta.blogspot.com/2011/09/incarcator-de-telefon-fotovoltaic-diy.html?showComment=1317037422180#c6007202789267741247 )
      Numai bine!

      Ștergere
  13. cred ca ar fi mai simplu daca ai lua un incarcator de masina cu iesire USB si il conectezi la iesirea de 7-13v max de la celule.se gasesc din belsug si sunt ieftine.

    RăspundeţiȘtergere
  14. As vrea sa fac si eu unul doar ca nu dispun decat de 2 panouri fotovoltaice de la 2 lampi solare...ambele panouri scot cam 4.5-5 volti maxim si in jur de 4 ampere....asa ca am hotarat ca nu mai am nevoie si de alte piese. Mai am si o mufa dubla usb asa ca sunt destul de motivate sa o fac

    RăspundeţiȘtergere
  15. asta r prinde bine tuturor dar cum de facut ? http://www.okazii.ro/componente-electronice/incarcator-usb-0-9v-5v-to-5v-dc-dc-booster-module-usb-mobile-step-up-power-supply-module-a157235889?icid=recomandari_expirat&ibid=carousel_categ_bottom[157235889]

    RăspundeţiȘtergere