Lithium-ionbatterij opladen met zonnecel - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Dit is een project over het opladen van Lithium - Ionen accu's met zonnecel.

* enige correctie die ik aanbreng om het opladen in de winter te verbeteren.

** zonnecel moet 6 V zijn en stroom (of vermogen) kan variabel zijn, zoals 500 mAh of 1Ah.

*** diode om TP4056 te beschermen tegen sperstroom moet een lage spanningsval ("drop-out") hebben. Ik gebruik slecht, die 0, 5-0, 6 V nemen, wat veel is. U kunt Schottky-diode gebruiken, die slechts 0, 1 - 0, 2 V nodig heeft.

Stap 1: Materiaal (links zijn aangesloten)

1 x zonnecel 6V

Verbinding: 6V 1 W

Link: (meer cellen met verschillende watt)

Link: (meer voor het kiezen)

1 x Li - Ion-opladerbord TP4056 (kies bord met 4 uitgangen - 2 voor batterij, 2 voor aansluitend apparaat)

Link: (5 stuks, cca 0,20 $ / stuk)

Link: (1 stuk, 0,29 $ / stuk)

1 x Schottky-diode (beter, 0, 1 - 0, 2 spanningsdaling) of 1N4148 (slechter, 0, 5 - 0, 6 spanningsdaling)

Link:(set diodes) (bijgewerkt)

Link:(1N4148)

1 x Lithium - Ion batterij (18650), ik koop er 1 slecht, je kunt beter kiezen met capaciteit rond de 2000 mAh - 3000 mAh, Link:Lithium - ionenbatterij

1 x Lithium-Ion batterijhouder

Link:batterijhouder

1 x kabels, ik gebruik internetkabels met 6 draden erin of awg 22-draads kit

Links:

kwaliteit: set AWG 22 kabels

ethernetkabel: ethernetkabel (moet 6 draden afknippen)

1 x soldeergereedschap (station, tin, hars etc.)

Stap 2: Rechter zonnecel

* zonnecel mag maximaal 6V zijn, omdat de TP4056 een maximale ingangsspanning van 6V heeft. Het is beter dan 5V.

* stroom van zonnecel (of stroom) kan variabel zijn, omdat de TP4056 zoveel "eet" als nodig is. Je kunt dus kiezen voor 500 mAh zonnecel of 1 Ah zonnecel.

Voor Li - Ion batterij kies ik zonnecel met 5V en 160 mA. Voor het kiezen van een zonnecel moet u kiezen:

1. spanning van zonnecel 1,5 x spanning van batterij, dus 3,7 V tot 4,2 V van Li-Ion is equivalent van 5,55 V tot 6,3 V van zonnecel.

2. De stroom van de zonnecel moet 1/10e van de capaciteit van de batterij hebben, met 1 uur gedoken (voor Ni Mh-batterijen). Ik gebruik dezelfde regel voor Li - Ion-batterijen. Het heet C - tariefregel. Dus als ik een batterij van 500 mAh heb, zou ik een zonnecel van 50 mA moeten kiezen. Goede Li-Ion-batterijen hebben 2000 mAh, dus de stroom moet ongeveer 200 mAh of 1,2 W zijn.

Ik gebruik een slechte Li - Ion-batterij met een gemeten rond de 600 mAh. Daarvoor zou ik een zonnecel moeten kiezen met 60 mA piek, oftewel 0,360 W (POWER = CURRENT X VOLTAGE).

Stap 3: Lithium - Ionenbatterijen 18650

Ik vind een goede website met tests lithium - ion batterijen. Meestal zijn er maximaal 3400 mAh.

Hier is:

Hier is een theorie over het opladen ervan:

www.instructables.com/id/Li-ion-battery-charging/

www.instructables.com/id/SOLAR-POWERED-ARDUINO-WEATHER-STATION/

Stap 4: Circuit

Circuit is eenvoudig, maar ik beschrijf het hier.

Sluit de positieve pool van de zonnecel aan op de anode van de diode. Sluit de negatieve pool van de diode aan op IN+ (ingang positief) van TP4056. Ik gebruik diode vanwege tegenstroom.

Sluit ook de minpool van de zonnecel aan op de IN- (negatieve ingang) van de TP4056. Sluit ten slotte de batterij, de positieve pool van de batterij aan op BAT + van TP4056, vergelijkbare negatieve pool.

Stap 5: LED-diodes op TP-bord

Aan boord zijn er 2 diodes, die ook wat stroom verbruiken. Ik verwijder ze met een mes. Controleer foto.

Stap 6: Berekening van efficiëntie

Test je opladen, je kunt je multimeter aansluiten op zonnecel of batterij.

Toets:

bewolkt, met een beetje zonnig 10 mA (uitgangsstroom van TP4056), 24 mA (van zonnecel)

bewolkt, niet direct op de zon 0,87 mA (TP4056), 5,1 mA (zonnecel)

zonnig, direct zonlicht 26 mA (TP4056), 89 mA (zonnecel)

Volgens de website pveducation.org kun je de directe zonnestraling in kW berekenen. Vul gewoon de breedte- en lengtegraad van uw huis in. En onthoud de tijd, want straling gedurende de dag varieert. Ik kwam rond de 1 kW/m2.

Dus een zonnecel geeft me 89 mA en 5V, dus het geeft 445 mW, of 0,445 W. Oppervlakte van de zonnecel is ongeveer 70 cm2 (eigenlijk alleen kleine lijnen maken energie, dus ongeveer 30 cm2).

Uitgang zonnecel = 0,089A x 5 V = 0,445 W

TP4056-uitgang = 0,026 A x 4 V = 0,104 W

Om te berekenen hoeveel zonnestraling op 30 cm2 valt volgens pv onderwijswebsite, moeten we oppervlakte omrekenen naar m2, het is 0,00 30 m2. Invallende straling is 1000 x 0,003 = 3 W.

Invallende straling = 3W

Rendement van zonnecel = 0,445 W / 3 W = 0,1483 = 14,8%.

Efficiëntie van TP4056 = 0,104 W / 0,445 W = 23,37 %

Totale efficiëntie van het systeem = 0,104 W / 3W = 0,034666 = 3,46 %.

Dus totale efficiëntie is niet veel, maar helpt. Herinner je je de C-rate nog? Voor dit project is de grotere zonnecel nodig. Ik test in september, dat is gemiddeld tussen winter en zomer. Ik gebruik batterij voor mijn esp-logger, die moet overleven in de winter, de zomer is goed. Ik zal in de toekomst andere zonnecellen testen en mijn resultaten laten zien.

Stap 7: Extra: Thingspeak-grafiek

Ik test de batterijspanning met mijn esp-logger. Ik heb een grafiek op thingspeak. De resultaten zijn in ADC-waarden, niet in spanning. Waarden 720 is equivalent van batterij met 4,07 V. Ik gebruik slechte 600 mA lithium-ion batterij.