Если вы большой поклонник социальных сетей и просмотра фильмов в дороге, то наверняка сталкиваетесь с быстрой разрядкой аккумулятора смартфона. Обычно в этой ситуации спасает портативный аккумулятор, но как быть, если и его запас исчерпан, а вы так и не узнали, выжил ли ваш любимый герой в последней серии?
В этой инструкции мы расскажем, как собрать своими руками power bank, который сможет заряжаться от солнца. Такое устройство удобно взять в поход, где нет электричества.
Материалы:
- Солнечная батарея 5В/200мА;
- Литий-ионный аккумулятор 3,7 В 2200 мАч;
- Модуль зарядки и питания IP5306;
- Кулисный переключатель;
- Светодиод 10 мм;
- Разъём питания DC;
- Корпус и крышка, напечатанные на 3D-принтере.
Шаг 1: как работает солнечная батарея?
Рисунок 1: солнечные батареи
Солнечные батареи-панели — кластер фотоэлектрических элементов, которые преобразуют солнечную энергию в электричество. Каждый из них может выдавать напряжение от 0,4 В до 1 В, в зависимости от типа.
Фотоэлектрические элементы зажаты между слоями полупроводниковых материалов, таких как кремний. Каждый имеет свойства, которые активируются при попадании фотонов солнечного света и создают электрическое поле.
Чтобы получить необходимые нам 5 В, эти элементы должны соединяться сначала последовательно, а затем параллельно, для получения номинального тока.
В проекте мы будем использовать солнечную батарею из PCBWAY. В неё входят 10 элементов, соединенных последовательно. Каждый из них может выдавать 0,5 В, поэтому две линии будут производить 5В 200мА.
Шаг 2: как использовать модуль зарядки и питания IP5306?
Рисунок 2. Модуль зарядки и питания IP5306
Модуль зарядки и питания — схема, которая выдаёт повышенное напряжение. Оно усиливается встроенным индуктором, полупроводниковым переключателем, конденсатором и диодом. Модуль зарядки и питания необходим для того чтобы подать на устройство 5 В, вместо 3,3 В с источника.
IP5306 — полностью интегрированное многофункциональное управление питанием. Литий-ионные элементы опасны при перезарядке, поэтому обычно используется модуль BMS для отключения его напряжения. У IP5306 есть эта функция, поэтому нам не понадобится другая защита батареи.
Шаг 3: подключение по схеме
Рисунок 3. Схема подключения. Слева направо: солнечная батарея, модуль зарядки и питания, USB-вход.
Для подключения батарей и модуля вам понадобится схема, изображённая на рисунке 3. Подключите положительный и отрицательный контакты солнечной батареи к соответствующим контактам порта Micro USB. Он будет подавать напряжение в систему для зарядки. Затем подключаем литий-ионный аккумулятор к назначенным ему контактам.
Рисунок 4. Тестирование работоспособности устройства.
Рекомендуем вынести эту установку на солнце для проверки напряжения и текущего состояния всей системы. Для начала проверьте напряжение с помощью вольтметра (норма: от 4,5 до 5 В).
Если батарея заряжается, светодиод IP5306 LED начнёт мигать. После измерения напряжения переходим к силе тока: её диапазон от 200 мА до 100 мА. Мощность всего модуля составляет около 0,6 Втч (4,5 В x 0,147 А).
После проверки работоспособности солнечной батареи мы переходим к окончательной сборке устройства с 3D-печатным корпусом.
Шаг 5: 3D-печать деталей
Рисунок 5. Сборка корпуса устройства.
В прямоугольном корпусе с одной стороны будет располагаться солнечная батарея, а с другой — вся основная электроника. Модель была создана в программе fusion360, но вы можете поэкспериментировать с имеющимися файлами и сделать индивидуальный проект. Шаблоны можно скачать по следующим ссылкам:
Корпус - https://content.instructables.com/ORIG/FQ3/YBES/L2DB22OS/FQ3YBESL2DB22OS._3mf
Крышка - https://content.instructables.com/ORIG/F01/IIX2/L2DB22OT/F01IIX2L2DB22OT._3mf
Рекомендации для печати:
- Диаметр сопла: 0,8 мм;
- Заполнение: 20%;
- Высота слоя: 0,3мм;
Если у вас нет 3D-принтера, вы можете воспользоваться услугой 3D-печати в вашем городе.
После завершения печати возьмите корпус и приклейте солнечную батарею к его наружной части. Нанесите термоклей и дайте ему высохнуть в течение нескольких минут.
Шаг 6: сборка корпуса
Рисунок 6. Присоединение литий-ионной батареи к корпусу устройства.
Нанесите небольшое количество термоклея на внутреннюю часть корпуса, в специально отведённый лоток (смотрите рисунок 6). Приклейте литий-ионную батарею и подержите ее пальцами 1-2 минуты, чтобы она хорошо зафиксировалась и не гремела во время эксплуатации.
Рисунок 7. Присоединение модуля зарядки и питания
Тем же способом приклейте к детали модуль зарядки и питания IP5306 (изображение 7).
Рисунок 8. Сборка светодиода.
Проденьте светодиод в специально отведенное отверстие и зафиксируйте его с помощью клея (изображение 8). Отогните ножки так, чтобы они не мешали дальнейшей сборке.
Рисунок 9. Фиксация кулисного переключателя.
Осторожным нажатием закрепите кулисный переключатель. Надавите на него, чтобы продеть до конца и избежать вылетания в процессе использования.
Рисунок 10. Добавляем разъем DC Barrel
Добавьте разъём DC Barrel. Подключите его параллельно выходу солнечной батареи. С помощью него мы сможем запитать внешнюю панель с этой установкой.
Рисунок 11. Выполняем соединения по схеме.
Рисунок 12. Последние подключения.
На рисунках 11 и 12 показаны соединения, которые были обозначены на схеме подключения (изображение 3). Ориентируйтесь на нее, чтобы завершить работу с электроникой.
Рисунок 13. Сборка корпуса
С помощью крепёжных винтов и отвёртки закрепите крышку вашего портативного аккумулятора. Проверьте, не катаются ли элементы подключения внутри коробки.
Шаг 7: использование
Рисунок 14. Использование Solar bank
Портативный источник питания 5 В на солнечной энергии, который способен запускать основные проекты Arduino, готов.
Подключите к нему любой USB-порт и запитайте устройство. Оно сможет зарядить смартфон до 2200 мАч. Вы можете использовать для его зарядки как солнце, так и встроенный порт micro USB.
Отправляйтесь на отдых и не бойтесь, что ваш телефон разрядится в самый неподходящий момент! Теперь вы сможете обеспечить компанию отличной музыкой и незабываемыми фотографиями. А как бы вы модернизировали этот проект? Расскажите об этом в нашей группе ВКонтакте.
