Jak si postavit malou solární „elektrárnu“ a ukázat si jak to funguje? Cílem bylo jednoduché zařízení, které se přes den nabije ze slunce a večer poskytne dětem na zahradě příjemné osvětlení. Bonus? USB výstup pro nabíjení drobné elektroniky.
Nakonec vznikl vlastní modul s Li-Ion baterií, MPPT nabíjením, pojistkou a 3D tištěnou krabičkou s vlastním designem VUVU SOLAR.
Co zařízení umí
- napájení z 12V solárního panelu,
- nabíjení jednoho článku Li-Ion 18650 pomocí MPPT regulátoru,
- ochranu baterie proti přebití, podvybití i zkratu,
- hlavní vypínač,
- pojistku na vstupu,
- indikátor stavu baterie,
- USB výstup pro LED lampičku nebo nabíjení drobných zařízení,
- vlastní 3D tištěnou voděodolnější krabičku.
Celé řešení je navrženo jako jednoduchý a bezpečný ostrovní systém bez připojení k síti.
Použité komponenty
| Komponenta | Cena |
|---|---|
| LED grafický indikátor kapacity Li-Ion 18650 | 43 Kč |
| Panelový kolébkový vypínač | 14 Kč |
| LiitoKala 18650 3400 mAh s vývody | 119 Kč |
| Ochranný modul Li-Ion 1S 3 A | 11 Kč |
| Skleněná pojistka 5×20 mm 5 A | 5 Kč |
| Panelový držák pojistky | 14 Kč |
| MPPT solární nabíječka CN3791 pro 12V panel | 80 Kč |
| Solární panel 8 W / 12 V | 301 Kč |
Celková cena elektroniky se pohybuje okolo 587 Kč. K tomu je potřeba připočítat LED lampičku, USB konektory, kabeláž a několik gramů filamentu na tisk krabičky.
Vlastní 3D tištěná krabička
Trochu času nakonec zabral návrh krabičky.
Model vznikl v OpenSCAD nad parametrickým návrhem voděodolné krabičky. Jako zdroj jsem použil model Customizable parametric stable and waterproof electronics ip65 ip67 project box enclosure case housing. Víčko jsem upravil přesně podle použitých komponent – přidal jsem výřezy pro USB konektory, vypínač, indikátor baterie i budoucí rozšíření. Nechybí ani zapuštěné popisky jednotlivých ovládacích prvků a název projektu VUVU SOLAR.
Velkou výhodou parametrického modelu je možnost během několika minut změnit rozměry nebo rozmístění otvorů bez překreslování celé krabičky.
Proč MPPT?
Místo jednoduchého lineárního nabíjení jsem zvolil modul CN3791, který využívá princip MPPT (Maximum Power Point Tracking). Díky tomu dokáže lépe využít výkon solárního panelu zejména při proměnlivém osvětlení a zkrátit dobu nabíjení baterie. U malých ostrovních systémů je každý získaný watt znát.
Bezpečnost především
Přestože jde o malé zařízení, několik ochranných prvků považuji za samozřejmost:
- ochranný BMS modul pro Li-Ion článek,
- pojistka na napájecí větvi,
- kvalitní značkový článek LiitoKala,
- mechanicky pevná 3D tištěná krabička.
Díky tomu může zařízení bez obav fungovat dlouhodobě v dětském domku nebo na zahradě.
