ساخت پروژکتور خورشیدی

امروزه  توجه به انرژی‌ خورشیدی ، به دلیل گرانی , کاهش و ایجاد الودگی انرژی های فسیلی اهمیت بیشتری پیدا کرده است و استفاده از تجهیزات خورشیدی روز به روز در حال گسترش است. یکی از این تجهیزات مفید و کاربردی، پروژکتور خورشیدی است . بعضی از افراد ، خود درصدد ساخت پروژکتور خورشیدی هستند که بدون نیاز به برق شهر، با جذب انرژی خورشید ، محیط شان را روشن کند .

برای ساخت پروژکتور خورشیدی لازم است قطعات درون انرا بصورت کامل بشناسیم و از کارکرد این قطعات درون پروژکتور های خورشیدی آگاه باشیم

در ابتدا به آشنایی با اجزا اصلی پروژکتور خورشیدی میپردازیم

اجزا اصلی ساخت پروژکتور خورشیدی

1: پنل خورشیدی (solar panel)

پنل خورشیدی صفحه است که از سلول های فتوولتاییک (pv) تشکیل شده است که کار این سول ها جذب نور Uv خورشید و تبدیل آن به انرژی الکتریکی است. این پنل ها از دو نوع پلی کریستال و مونو کریستال ساخته شده است که تفاوت انها در ساختار سیلیکونی سلول های انها است .این پنل ها ویژگی های ظاهری تقریبا متفاوتی دارند که این ویژگی بیشتر در رنگ صفحه انها است . پنل های خورشیدی پلی کریستال دارای رنگ آبی هستند ولی سلول های خورشیدی مونو کریستال ها آبی نفتی و یا مشکی است.

از دیگر تفاوت های پنل های پلی کریستال و مونوکریستال میزان جذب نور خورشید در انها است. پنل های مونوکریستال درهوای ابری میزان جذب بالاتری به نسبت پنل های پلی کریستال دارند وبازدهی انها از نظر تولید برق بیشتر است

یکی از نکته های مهم در نوع استفاده از پنل های خورشیدی این است که انها را در زاویه مناسب برای قرار گرفتن در تابش مستقیم نور خورشید قرار دهیم , این امر در جذب نور خورشید تاثیر به سزایی دارد.

اما یک ویژگی مهم در پنل های پلی کریستال این است که در هوای بسیار گرم مانند جنوب کشور و کویرایران تحمل دمایی بالاتری به نسبت پنل های مونو کریستال دارند. بنابراین استفتده از پنل در ساخت پروژکتور خورشیدی براساس شرایط آب وهوایی هر منطقه باید صورت پذیرد

2: باتری قابل شارژ    (Rechargeable Battery)

هر پروژکتور خورشیدی داری چند باتری است که جنس انها از لیتیوم یون یا لیتیوم فسفات است زیرا این نوع از باتری عمر وبازدهی بالا تری به نسبت بقیه باتری ها دارند. کاربرد این باتری ها در پروژکتور های خورشیدی ذخیره نیروی برقی است , که توسط پنل های خورشیدی از تابش نور خورشید گرفته شده. باتری ها در زمانی که خورشید نیست (شب) انرژی ذخیره شده در خود را از طریق خروجی دستگاه به کاربر عرضه میکنند.

از ویژگی های باتری های لیتیوم یون میتوانیم به وزن سبک ,  ظرفیت بالا, عمر طولانی (حدود ۲ تا ۳ سال یا بیشتر) , شارژ سریع باتری ها , نسبت به دما حساس ‌تر هستند (دمای هوا خیلی پایین و یا بالا نباشد)  اشاره کرد.

همچنین از ویژگی های باتری های لیتیوم فسفات میتوان به مقاومت بیشتر نسبت به باتری های لیتیوم یون , طول عمر بسیار بالا (تا ۵ سال یا بیشتر) , ایمنی بیشتر (احتمال انفجار یا آتش‌سوزی کمتر درشرایط سخت آب وهوایی) اما وزن آن  کمی سنگین‌ تر از لیتیوم یون , است .

برای حفاظت از باتری های هر پروژکتور خورشیدی یک کنترل شارژر دارد که وظیفه آن ، کنترل شارژ و دشارژ باتری ها است. این باتری ها در پروژکتور خورشیدی قابلیت تعویض آسان با هزینه ای اندک را دارند

بهترین باتری برای پروژکتور خورشیدی:

نوع باتری : که امروزه از باتری های لیتیوم فسفات ولیتیوم یون که از نوع قدیمی آن که نیکل-کادمیوم است ظرفیت بالاتردر شارژ , وزن کمتر و طول عمربیشتری را دارا هستند . (پیشنهاد ما باتری ها لیتیوم فسفات هستند )

ظرفیت باتری: این مورد در باتری ها با میلی امپر نمایش داده میشوند که نشان میدهند باتری چند ساعت بدون شارژمجدد ظرفیت دارند

مقاوت در شرایط محیطی: باتری مناسب مقاوت بالایی در برابر هوای بسیار سرد ویا بسیار گرم هوا دارند مخصوا زمانی که پروژکتور خورشیدی در هوای ازاد نصب شده باشد.

برند باتری: برند در باتری نشان دهنده کیفیت ساخت آن است که شما برای ساخت پروژکتور خورشیدی باید به ان توجه کنید بنابرین در انتخاب این عضو بسیار مهم در دستگاه خود دقت لازم را داشته باشید.

 :3  لامپ‌های  LED

وظیفه لامپ درساخت پروژکتور خورشیدی بسیار مهم است که باعث ایجاد نور و روشنایی میشود, که انرژی آن از طریق پنل های خورشیدی جذب میشود

از ویژگی های این لامپ ها میتوان به موارد زیر اشاره کرد :

مصرف انرژی : مصرف این مدل از لامپ ها بسیار پایین است این به معنی این است که باتری ها با یک بار شارژ میتوانند مدت زمان بیشتری را به روشن نگاه داشتن لامپ ها بپردازند.

روشنایی بالا : نور لامپ های ال ای دی متمرکز و قوی است که این ویژگی باعث میشود یک پروژکتور خورشیدی کوچک نور بالایی را تولید کند.

طول عمر: طول عمر هر کدام از این لامپ ها بین 25000 تا 50000 ساعت است .

مقاومت در شرایط ناپایدار : لامپ های ال ای دی برخلاف لامپ های معمولی رشته ای اجزاء شکننده ندارند بنابراین در برابر رطوبت و ضربه مقاومت بالایی دارند

حرارت پایین: این لامپ ها برخلاف لامپ های رشته ای ومعمولی حرارت بسیار پایینی دارند که این ویژگی باعث امن تر بودن این لامپ ها میشود و از بروز اتش سوزی و استفاده از انرژی بالا جلوگیری میکند .

نکاتی که میتوانید درمورد لامپ های LED بدانید:

لومن :  در ساخت پروژکتور خورشیدی دقت کنید هر چه قدر عدد لومن در لامپ بالاتر باشد شدت نور در این لامپ بیشتر است به طور مثال بین یک لامپ با لومن 500  و لومن1000  لامپی که لومن 1000  دارد انرژی نوری بیشتری دارد.

زاویه پخش نور: بعضی از پروژکتورهای خورشیدی نور متمرکز و بعضی های دیگر نور پخش دارند. البته در برخی از پروژکتور ها میتوان نور آن را با ریموت تنظیم کرد.

استاندارد IP: اگر پروژکتور خورشیدی در فضای باز استفاده میشود , ضدآب بودن لامپ های ال ای دی آن کاملا اهمیت دارد و باید دارای گواهینامه IP65 یا بالاتر باشد.

4: شارژ کنترل  (Charge Controller)

به طور خلاصه و کلی شارژ کنترل یا شارژ رگولاتور وظیفه کنترل کردن میزان شارژ و دشارژ کردن دستگاه را بر عهده دارد.

این دستگاه که بین پنل و باتری قرار میگیرد  وظیفه دارد که از شارژ شدن بیش از حد و یا خالی شدن کامل باتری پروژکتور خورشیدی جلوگیری کند. یعنی زمانی که باتری ها کاملا پر شده باشند جریان برق به باتری ها را قطع میکند .

این امر باعث طول عمر بیشتر باتری ها و جلوگیری از خطرات اتش سوزی میشود . شارژ کنترل ها میتوانند به صورت مستقل و یا جز یک دستگاه خورشیدی مثل پروژکتور خورشیدی  موجود باشند

از نظر عملکرد چند مدل شارژ کنترل داریم که به شارژ کنترل های سری و شارژ کنترل های شنت معروف هستند

وظیفه شارژکنترلر سری : زمانی که باتری پر میشود جریان برق را قطعه میکند

وظیفه شارژکنترل شنت : زمانی که باتری پر میشود انرژی برق را به یک وسیله دیگر مانند لامپ میدهد که معمولا از این مدل شارژ کنترل در توربین های بادی به دلیل حفاظت از روتور موجود در توربین استفاده می شود.

انواع شارژ کنترل:

شارژ کنترل PwM:

این نوع از شارژ کنترل ها بین ولتاژ پنل و ولتاژ باتری هماهنگی برقرار میکند , قیمت این دستگاه به نسبت مدل های دیگر ارزانتر است . این مدل به دلیل اینکه دستگاه کنترل ولتاژ میکند مقداری از ولتاژی که پنل تولید میکند تلف میشود زیرا معمولا انرژی ای که توسط پنل ایجاد میشود بالاتر از باتری هست.

شارژ کنتل MPPT:

این مدل ازشارژ کنترل ها بسیار هوشمند عمل میکند و بیشترین توان پنل را استفاده میکند و راندمان بالاتری به نسبت شارژ کنترل  های دیگر دارد . این ویژگی در ساخت پروژکتور خورشیدی باعث میشود روشنایی بیشتری را به ما بدهد , قیمت این مدل از شارژ کنترل ها بالاتر از مدل های دیگر آن است.

شارژ کنترل ها در دستگاه های مختلفی مانند گوشی های موبایل , پکیج های خورشیدی , لپ تاپ , پاور بانک و پروژکتور های خورشیدی در اندازه های مختلفی موجود است که به این نوع از شارژ کنترل ها داخلی گفته میشود.

نکته اخر در استفاده از شارژکنترل برای ساخت پروژکتورخورشیدی این است که از شارژ کنترل  ها در دستگاه هایی که پنل انها بین 1 تا 5 وات انرژی تولید میکند استفاده نمیکنیم .

5: سنسور های حرکتی :

سنسور حرکتی یکی از مهمترین اجزا برای ساخت پروژکتور خورشیدی است که در واقع یک حسگر است.این سنسور به حرکات حساس است و با فناوری مادون قرمز رد شدن یا تکان خوردن هر شیء ای در مقابل ان را شناسایی و یک سری دستور ها را به دستگاه مربوطه میدهد , در پروژکتور های خورشیدی این دستور اغلب به صورت روشن شدن چراغ های ال ای دی است.

از سنسور های حرکتی میتوان در ساخت دوربین های امنیتی یا درب های ورودی نیزاستفاده کرد

از مزایا سنسور های حرکتی میتوان به :

صرفه جویی در مصرف انرژی اشاره کرد چون کارایی این سنسور باعث میشود در زمانی که فردی در محوطه وجود ندارد چراغ های پروژکتور خورشیدی خاموش بشود و انرژی دستگاه ذخیره بشود

همچنین این سنسور ها باعث افزایش امنیت نیز میشود , زیرا به حرکت حساس هستند و زمانی که جنبنده ای در دید انها باشد چراغ روشن میشود و شما متوجه حضور شخصی دیگر در مکان خود میشوید

سنسور های حرکتی باعث میشوند عمر باتری ها وزمان شارژ داشتن انها  طولانی تر شوند زیرا باعث میشوند به صورت بهینه از باتری ها استفاده شود

ویژگی های سنسور های حرکتی :

محدوده تشخیص : محدوده تشخیص این سنسور ها بین 5 متر و در بعضی از پروژکتور های خورشیدی بین 10 تا 15 متر را شناسایی میکنند.

زاویه دید : زاویه دید انها معمولا 120 یا 180 یا 360 درجه است

مدت زمان روشن ماندن چراغ: معمولا در پروژکتور خورشیدی مدت زمان روشن موندن چراغ بین 20 ثانیه تا 1دقیه است

شما میتوانید با استفاده از پروژکتور خورشیدی دارای سنسور های حرکتی محیط خود را میتوانید امن نگه دارید همچنین به دلیل استفاده بهینه از باتری ها عمر باتری های دستگاه شما را طولانی تر کرده وبرای شما صرفه اقتصادی دارد

• در بعضی از پروژکتورهای خورشیدی ویژگی ای وجود دارد که چراغ میتواند در حالت کم نور باشد و زمانی که جسمی در دید سنسور های حرکتی قرار میگیرد نور چراغ زیاد تر میشود

6:  بدنه مقاوم وضد آب دستگاه :

جنس بدنه پروژکتور های خورشیدی از نوع ABS است که وظیفه آن حفاظت از دستگاه های داخلی پروژکتور خورشیدی است

ویژگی های بدنه:

مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی: امکان اینکه پروژکتور در شرایط جوی متفاوت مثل باد باران تابش زیاد خورشید قرار بگیرد بدنه دستگاه باید مقاومت کافی در برابر این شرایط داشته باشد

پوشش ضد زنگ : روی بدنه فلزی دستگاه از نوعی رنگ پودری ضد زنگ استفاده میشود که از بدنه در مقابل زنگ زدگی در باران و رطوبت محافظت میکند.

مراحل ساخت پروژکتور خورشیدی:

در ابتدا به یکسری اجزا و لوازم برای ساخت پروژکتور خورشیدی نیازمندیم که عبارتند از :

• پنل خورشیدی(بهتر است از پنل مونوکریستال استفاده کنید زیرا کیفیت و جذب نور بالاتری دارد)
• باتری قابل شارژ لیتیوم یون
• کنترلر شارژ
• چراغ LED پرقدرت
• بدنه مقاوم ضدآب
• سیم و کانکتور
• برد مدار چاپی (در صورت نیاز)

مراحل ساخت :

:1  اتصال باتری به شارژ کنترل

در مرحله اول  ساخت پروژکتور خورشیدی اتصال باتری به کنترلر شارژ یکی از مراحل مهم واساسی  محسوب می‌شود. این اتصال باید به صورت دقیق و اصولی انجام بگیرد. ابتدا باید بر روی کنترلر علامت باتری را پیدا کنیم که معمولا به صورت BATERY  و یا علامت باتری 🔋 نمایش داده میشود

هر باتری دارای دو سر یا (ترمینال) + و – است که با استفاده از یک سیم ضد آب وکاملا سالم به کنترل متصل شود

قطب مثبت باتری به سری منفی کنترلر وقطب منفی باتری به سری مثبت کنترلر متصل میشود. همه اتصالات با پیچ مربوط به آن کاملا محکم کنید تا از امنیت آن اطمینان پیدا کنید

میتوانید از یک فیوز مناسب برای افزایش ایمنی بیشتر بین باتری وکنترلر بگذارید

:2 اتصال پنل به شارژ کنترل :

در اتصال پنل به شارژ کنترل  ابتدا باید سیم های پنل خورشیدی تشخیص دهیم , پنل خورشیدی نیز دو عدد سیم + و – دارد .

برروی شارژ کنترل  3 ترمینال مختلف وجود دارد , ترمینال مناسب پنل خورشیدی معمولا از یک ایکون ☀️ یا نوشته SOLAR وجود دارد همانند قبل سیم مثبت پنل را به ترمینال منفی کنترلر و سیم منفی پنل را به ترمینال مثبت کنترلر متصل میکنیم و با پیچ مخصوص ان را میبندیم

3:  اتصال LED به خروجی کنترلر :

بعد از اینکه پنل خورشیدی و باتری ها را به کنترلر متصل کردیم مرحله بعد ساخت پروژکتور خورشیدی اتصال لامپ های ال ای دی به بقیه اجزاء است

علامت 💡 یا علامت LOAD برروی شارژ کنترل  مخصوص اتصال چراغ های ال ای دی به آن است

چراغ های ال ای دی نیز دارای سری + و- هستند مانند قبل سری مثبت به سری منفی کنترلر وسری منفی ان به سری مثبت کنترلر متصل میشود . بعد از تکمیل این مرحله براساس تنظیمات کنترلر (وشن شدن در تاریکی یا روشن بودن دائمی) چراغ های ال ای دی باید روشن شوند

برای نور بیشتر میتوانید چند چراغ ال ای دی را به صورت موازی به یکدیگر متصل کنید و از طریق یه رشته سیم به کنترلر وصل کنید.

از ال ای دی های ولتاژ ثابت برای ساخت پروژکتور خورشیدی استفاده کنید .

4: جای گذاری در بدنه

برای اینکه پروژکتور خورشیدی ای ک ساخته اید دارای استحکام و زیبایی باشد برای آن باید یه بدنه مقاوم در نظر بگیرید که دارای ویژگی های زیر است :

• جنس بدنه انتخابی باید پلاستیک فشرده ، پلی ‌کربنات یا فلز ضد زنگ باشد
• ابعاد بدنه باید به اندازه‌ ای باشد که تمام قطعات به راحتی درون آن جای بگیرند.

• شارژ کنترل و باتری را درون بدنه با پیچ , بست یا چسب محکم کنید.
• سیم های انها را به صورت منظم جای دهید تا علاوه بر امن بودن ظاهر زیبایی نیز داشته باشد
• سیم هایی که برای پنل خورشیدی و چراغ های ال ای دی از بدنه بیرون میزند باید دارای رابط ضد آب باشد تا در باران و رطوبت اتصالی نداشته باشد
• میتوانید پنل خورشیدی را در بالای بدنه دستگاه پیچ کنید
• در انتها دو طرف بدنه دستگاه را با چسب سیلیکون و پیچ کاملا محکم کنید

در ساخت پروژکتور خورشیدی باید به نکات زیر توجه کنید

• اتصالاتی که در پروژکتور به کار میبرید باید کاملا ضد آب باشند تا از بروز هر گونه مشکل جلوگیری کنید
• در نصب اجزا پروژکتور به یکدیگر حتما به قطب های مثبت و منفی انها توجه کنید
• به ولتاژ ها و آمپر های موجود در قطعات توجه کنید
• برای ایمنی بیشتر و جلوگیری از اتش سوزی میتوان از فیوز استفاده کنید

مزایا ساخت پروژکتور خورشیدی

• صرفه جویی در هزینه ها :

ساخت پروژکتور خورشیدی به صورت دست‌ساز به طور قابل توجهی هزینه‌های نهایی را کاهش می‌دهد. میتوانید با کاهش هزینه ساخت کارخانه ای در هزینه ان صرفه جویی کنید

• شخصی سازی دستگاه :

در این پروژه , سازنده میتواند طبق میل و سلیقه خود اجزایی را مانند سنسور های حرکتی به دستگاه اضافه کند

• تجربه یادگیری شیرین:

این فرآیند باعث افزایش درک کاربر از نحوه عملکرد پنل‌های خورشیدی، باتری‌ها و مدارهای کنترلی می‌شود و تجربه‌ای ارزشمند به ویژه برای علاقه‌مندان به پروژه‌های DIY (خودت بساز) فراهم می‌کند

سخن پایانی

در واقع میتوان گفت که پروژکتور های خورشیدی نمونه کوچک شده پکیج های خورشیدی هستند. با این تفاوت که مصرف کننده دائمی انرژی بدست آمده از پنل های خورشیدی خود پروژکتور میباشد

شما با ساخت پروژکتور خورشیدی و یا خرید آن میتوانید در پاک شدن زمین از الاینده های نفتی و گازی که برای تولید برق در نیروگاه های خورشیدی استفاده میشوند سهیم و همچنین از هزینه های گزاف استفاده از برق شهری نیز در امان باشید.