Banco de Energía Solar

El banco solar es para alimentar proyectos con Arduino u otras cosas operadas con 5V.

Este es el BANCO SOLAR, que es esencialmente un banco de energía que tiene un panel solar integrado.

Este BANCO SOLAR puede proporcionar una salida estable de 5 V para alimentar cosas XYZ como una placa Arduino o una placa Raspberry Pi. Incluso se puede utilizar para cargar Smartphone o en mi caso un IPAD.

Contiene una celda de iones de litio de 3,7 V y 1200 mAh que está conectada a una configuración IC de administración de energía que toma los 3,7 V de la celda y emite 5 V.

Se está utilizando IP5303 IC y es un PM IC muy conocido que se usa ampliamente en pequeños bancos de energía.

Había hecho una versión anterior, la cual he mejorado, le hice algunos cambios importantes como cambiar el panel solar y crear una PCB personalizada en lugar de usar un módulo de administración de energía y también agregué un soporte de celda SMD 18650 que sostiene la celda de litio directamente en la parte inferior del TARJETA DE CIRCUITO IMPRESO.

Este artículo trata sobre todo el proceso de construcción, así que comencemos.

Material requerido

Las siguientes son las cosas que se usaron en esta construcción.

  • placa de circuito impreso personalizada
  • IP5303
  • Condensador de paquete 10uF 0805
  • Inductor de 5,6 uH
  • 0603 LED
  • Paquete de resistencia 10K 0805
  • Pulsador vertical
  • Micro puerto USB
  • Puerto USB
  • Soporte de celda SMD 18650
  • Panel solar
  • Cuerpo impreso en 3D

 

Elección del panel solar adecuado

 

La versión anterior tenía un panel solar rectangular que generaba 5V 200mA y, en función de su forma, se fabricó el cuerpo general.

El panel solar que se utilizará en la versión 2 es este panel circular que fue fabricado por OPEN GREEN ENERGY. (es un amigo mio y me dio el panel para hacer prototipos)

El diámetro de este Panel era de 130 mm y utiliza celdas monocristalinas de alta eficiencia que tenían una eficiencia del 19%.

Su potencia máxima fue de 1,5 W, lo que significa que era mejor que el panel anterior en 0,5 W.

0,5 W no es mucho, pero para una aplicación de bajo consumo, como cargar una celda de 3,7 V y 1200 mAh, será suficiente.

Para utilizar este panel, diseñé una placa de administración de energía que toma un panel solar como entrada y carga la celda de litio con toda la protección necesaria (sobrecarga, sobredescarga).

Diseño del circuito impreso

La versión anterior usaba un módulo de banco de energía que usa IP5303 IC, por lo que en esta revisión, en lugar de todo el módulo, se usó su IC principal, que es el IP5303 fabricado por injonic.

Se hizo una placa personalizada siguiendo las conexiones de cableado proporcionadas en la hoja de datos del IP5303 IC.

Aquí está la hoja de datos: https://datasheet.lcsc.com/lcsc/1810151710_INJOINIC-IP5303_C181693.pdf

Finalicé el esquema y luego lo convertí en un diseño del circuito impreso y luego envié los datos de Gerber del PCB a producción para obtener muestras.

Montaje del circuito impreso

 

Comenzamos el ensamblaje del circuito impreso agregando primero la pasta de soldadura a cada componente uno por uno con la ayuda de un dispensador de pasta de soldadura.

Luego, agregamos componentes a su ubicación usando una pinza ESD.

Luego colocamos la placa en la placa calefactora de reflujo para derretir la soldadura en pasta.

Después de montar los componentes SMD, agregamos los componentes THT restantes, como el puerto USB, el puerto micro USB, el botón pulsador vertical y el soporte de celda SMD 18650, mediante el uso de un soldador.

Luego de terminadas las soldaduras…

Colocamos la Celda de Litio 3.7V 18650 en su Soporte en la polaridad correcta.

Presionamos el botón Vertical Push y la configuración se enciende y el indicador LED comienza a brillar, lo que significa que el sistema está funcionando.

A continuación, conectamos un cargador de teléfono inteligente de 5 V a esta configuración para verificar el ciclo de carga, la corriente consumida y el voltaje de carga.

También conectamos un probador USB en la salida USB para probar el voltaje de salida que debe ser de 5,1 V.

 

Ahora agregamos el panel solar con el circuito principal colocando el panel solar VCC y GND en los terminales solares IN de la placa.

También conectamos sondas de multímetro entre el positivo del panel solar y el positivo de los terminales de entrada solar de la placa base, esto es para probar la potencia del lado solar.

A continuación, conectamos un multímetro con esta configuración y lo ponemos en modo de verificación actual.

Después de esto, colocamos la instalación al aire libre bajo la luz del sol y probamos la corriente consumida por el circuito, que debe ser superior a 0,235 A.

La corriente consumida dependerá de la intensidad de la luz solar y de la posición en la que haya estado en reposo.

Después de probar la placa base y verificar que consume energía del panel, así como del cargador y también proporciona una salida de 5 V, preparamos su cuerpo 3D en fusion360 y luego lo imprimimos en 3D con una boquilla de 1 mm y una altura de capa de 0,32 mm.

Debido a su cuerpo grueso, resistirá la luz solar y el calor mucho mejor que el PLA habitual. Recomiendo usar ABS o PETG para esto.

El ensamblaje principal comienza colocando primero el circuito verticalmente en el cuerpo y luego colocando el panel solar en su lugar.

Luego usamos pegamento caliente para asegurar el panel solar y el circuito en su lugar y el proyecto está terminado, el montaje fue supersencillo.

Resultado

Aquí está el resultado de esta construcción, Solar Bank ahora está listo para algunas pruebas básicas que consisten en conectar un cable USB y alimentar cosas operadas por XYZ 5V.

Ustedes pueden consultarlos para obtener un excelente servicio de PCB a un costo menor, gracias de nuevo y tranquilidad.

Archivo del cuerpo principal

Acerca de Arnov Sharma 1 Article
Soy Arnov, un fabricante a tiempo parcial e ingeniero mecánico a tiempo completo de la India. Tengo 24 años y trabajo como Ingeniero de I+D en una empresa del Sector Iluminación-Solar desde hace 2 años. Después de un trabajo de 9 a 5 horas, paso el resto de mi tiempo creando pequeños proyectos.

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