Cargador Solar Portátil: Diseño y Funcionamiento - Prof. Perez, Ejercicios de Electrónica

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Contenido

• TITULO DEL PROYECTO.......................................................................................................................
• INTRODUCCIÓN..................................................................................................................................
• 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.............................................................................................
  • 1.1. ANTECEDENTES..................................................................................................................
  • 1.2. DESCRIPCIÓN Y FOMULACIÓN EL PROBLEMA....................................................................
  • 1.3. JUSTIFICACIÓN....................................................................................................................
• 2. OBJETIVOS..................................................................................................................................
  • 2.1. OBJETIVO GENERAL............................................................................................................
  • 2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS.....................................................................................................
• 3. REFERENTE TEORICO................................................................................................................
  • 3.1. Energía solar.....................................................................................................................
  • 3.2. Conversiones....................................................................................................................
  • 3.3. Celdas solares...................................................................................................................
  • 3.4. Diodo................................................................................................................................
• 4. METODOLOGIA.........................................................................................................................
  • 4.1. Enfoque de la investigación..............................................................................................
  • 4.2. Metodología del prototipo:..............................................................................................
  • 4.3. Línea de investigación......................................................................................................
  • 4.4. Hipótesis...........................................................................................................................
  • 4.5. Variables...........................................................................................................................
    • 4.5.1. Variable independiente............................................................................................
    • 4.5.2. Variable dependiente...............................................................................................
  • 4.6. Acondicionamiento del panel solar..................................................................................
• 5. RESULTADOS............................................................................................................................
  • 5.1. Respuesta del cargador solar...........................................................................................
  • 5.2. Tiempo de carga...............................................................................................................
• 6. CONCLUSIONES........................................................................................................................
• 7. ANEXOS....................................................................................................................................
• 8. Bibliografía...............................................................................................................................

Introducción

Una parte fundamental del entorno actual en que vivimos es la tecnología, la cual con sus avances nos facilitan nuestras actividades diarias, colocando a nuestro alcance nuevas herramientas, que suministran energía eléctrica para satisfacer las necesidades y así tener una mejor calidad de vida. El uso de energía solar es un método que nos brinda la naturaleza, la luz solar como energía es muy importante y se puede utilizar para distintas aplicaciones. Las celdas solares juegan un papel muy importante, puesto de que esta manera se puede capturar la energía para ser convertida en energía eléctrica y ser destinadas a la carga de los dispositivos móviles, este cargador tendrá una fuente de salida baja adecuada, para la carga de celulares, debe ser compacto y fácil de llevar. Este proyecto tiene como propósito presentar un aporte tecnológico con el uso de la energía solar, como aporte de ahorro de energía eléctrica y uso de la solar en lugar de esta siendo así un aporte ecológico, tecnológico, de manera competente y de gran ayuda para el medio ambiente actual.

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1. ANTECEDENTES

los cargadores solares se han utilizado como solución para los usuarios de dispositivos móviles en caso de apagones o suspensiones de energía. En el mercado existen cargadores solares para dispositivos móviles tales como: Soldius1 es un cargador solar para móviles que presenta como mayor novedad (además del hecho de ser solar) el poder cargar teléfonos en periodos de tan sólo 2- 3 horas siempre que haya una exposición directa al sol. El cargador solar universal Solio ClassicTM además de su placa solar de alto rendimiento, dispone de batería recargable interna que nos permite prolongar la autonomía y carga de nuestro teléfono móvil, PDA, GPS, iPod/MP3, consola de juegos. es un útil accesorio que le permitirá cargar su dispositivo electrónico de una forma sencilla. También existen teléfonos móviles que funcionan con energía solar, todavía no están en el mercado, pero varias empresas están experimentando con prototipos que pueden llegar a evolucionar la industria, y a ayuda con el ahorro de energía eléctrica. 1.2. DESCRIPCIÓN Y FOMULACIÓN EL PROBLEMA Actualmente contamos con muchos dispositivos móviles que nos brindan una mayor calidad de vida, pero dichos dispositivos dependen de un cargador, que usualmente es eléctrico, el problema es que la carga de estos dispositivos, no es eterna y necesita de una constante carga. Una gran limitante es, la necesidad de la energía eléctrica para el funcionamiento de estos cargadores, si se sale a un lugar sin electricidad para disfrutar de la naturaleza, pero también tienes tu móvil para captar los momentos a través de fotografías, o también en el campo de la ingeniería se trabajan en proyectos donde se está en construcción por varias horas y la carga del celular llega a ser un limitante en el uso del celular para los ingenieros, como también puede beneficiar a los campesinos y sus largas horas en el campo, un cargador portátil solar mantendrá su celular con carga, la tecnología es algo que nos incumbe actualmente a todos, y la mayoría de personas en el mundo tenemos teléfonos móviles, que dependen de un cargador eléctrico para funcionar, por ende en cualquier campo que se maneje va a ser un limitante que el dispositivo se apague y no tener como cargarlo, es solo uno de los problemas que presenta la dependencia de carga a la energía eléctrica y es el que vamos a tratar con nuestro proyecto, mediante transformaciones de energía, aprovechando las radiaciones que nos proporciona el sol.

2.1. OBJETIVO GENERAL

Diseñar e implementar un cargador solar, capaz de suministrar energía a dispositivos móviles de batería recargable. 2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

- Diseñar los circuitos para garantizar el funcionamiento adecuado de las celdas que se van a trabajar. - Diseñar el sistema de potencia correspondiente para estos dispositivos. - Implementar los circuitos con sus respectivas funciones a cumplir con el cargador solar. - Analizar las celdas solares y la energía solar. - Construir un dispositivo que use la energía solar como ayuda al medio ambiente y recurso tecnológico. 3. REFERENTE TEORICO

3.1. Energía solar. La Energía solar es la que llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética (luz, calor y rayos ultravioleta principalmente) procedente del Sol, donde ha sido generada por un proceso de fusión nuclear. El aprovechamiento de la energía solar se puede realizar de dos formas: por conversión térmica de alta temperatura (sistema fototérmico) y por conversión fotovoltaica (sistema fotovoltaico). 3.2. Conversiones 3.2.1. La conversión térmica de alta temperatura consiste en transformar la energía solar en energía térmica almacenada en un fluido. Para calentar el líquido se emplean unos dispositivos llamados colectores. [4] 3.2.2. La conversión fotovoltaica consiste en la transformación directa de la energía luminosa en energía eléctrica. Se utilizan para ello unas placas solares formadas por células fotovoltaicas (de silicio o de germanio). [5] 3.3. Celdas solares. Las células o celdas solares son dispositivos que convierten energía solar en electricidad, ya sea directamente vía el efecto fotovoltaico, o indirectamente mediante la previa conversión de energía solar a calor o a energía química. La forma más común de las celdas solares se basa en el efecto fotovoltaico, en el cual la luz que incide sobre un dispositivo semiconductor de dos capas produce una diferencia del fotovoltaje o del potencial entre las capas. Este voltaje es capaz de conducir una corriente a través de un circuito externo de modo de producir trabajo útil. [6]

4.1. Enfoque de la investigación. Para el desarrollo del proyecto se empleará, el enfoque empírico-analítico, debido a que está enfocado en la orientación y transformación de energía solar la cual proporciona energía eléctrica, para la cargar dispositivos portátiles, así mismo este es solo un prototipo que a través de los avances y el tiempo se puede mejorar, un cargador solar puede conseguirse como mínimo en el mercado por un precio de 80 mil pesos, y nuestro proyecto no gasta más de 25mil pesos, por ende es una herramienta aparte de muy útil, económica. 4.2. Metodología del prototipo: 4.2.1. para realizar el cargador solar primero tenemos que tener en cuenta el voltaje con que trabaja el dispositivo móvil, y su corriente eléctrica para así usar las placas adecuadas sin sobrepasarnos en voltios o que nos llegue a faltar. 4.2.2. Utilizamos dos placas de 5v y 150 mA cada una, colocándolas de manera paralela para que su voltaje permanezca igual pero su corriente eléctrica se duplique. Para que satisfaga las características para cargar un celular. 4.2.3. Es de gran importancia el uso de un diodo que es puesto de manera inversa ya que, cuando las celdas no están expuestas a la luz solar, la corriente eléctrica iría hacia las placas, y en vez de cargarse, actuaria de manera contraria, es decir perdiendo carga. 4.2.4. Luego de armar correctamente el circuito debemos asegurarnos de que funcione, y de la misma manera probar la diferencia de manera de cargar según las radiaciones con las que interactúe el cargador. Para así poder dar por terminado el proyecto y poder darlo a conocer al público para que se comercialice y cada vez más se haga uso de la energía solar dejando descansar la eléctrica, de igual manera la fabricación de mas de estos dispositivos si se ve un resultado positivo al presente. 4.3. Línea de investigación. Tecnologías actuales y sociedad, porque la sociedad requiere de conocimientos técnicos y científicos de vanguardia, que ayuden a la solución de problemas o faciliten los procesos de mejoramiento, de la calidad de vida de las personas que pertenecen a un grupo social determinado 4.4. Hipótesis.

Por medio de la conversión de la energía solar a energía eléctrica se podrá realizar una carga efectiva de 4-5V -150 mA generando una carga efectiva de aproximadamente 6 a 12 horas de dispositivos portátiles. 4.5. Variables 4.5.1. Variable independiente : Energía solar almacenada en las celdas solares. 4.5.2. Variable dependiente: energía eléctrica convertida que estará controlada para cargar los dispositivos. 4.6. Acondicionamiento del panel solar. El cargador estará compuesto por dos celdas solares las cuales por radiación solar proporcionan 5v cada uno en paralelo, y con la misma dirección de la corriente para así poder incrementarla a ± 300mA y mantener el voltaje constante debido a que es lo necesario para la aplicación de este cargador en los dispositivos a trabajar, sin embargo, cuando no están expuestos al sol, los paneles solares se convierten en resistencias y consumen la energía que han aportado al dispositivo (celular) para ello utilizaremos un diodo polarizado inversamente, este impedirá que la corriente fluya a los paneles solares cuando no estén expuestos al sol, aunque permitirá el paso de los electrones en el sentido opuesto, con una caída de tensión de .2v dejando así una tensión total de 4.8v y 300mA que es suficiente para cargar el celular, este diodo soporta una corriente de 1N4003. Dimensiones de cada placa 82x74mm. Ilustración 4- 3 panel solar.

Mediante este proyecto podemos concluir que las celdas solares son una gran herramienta para obtención de energía eléctrica mediante energía solar, así cuidamos el planeta y tenemos energía que aprovecharemos no solo en cargadores de celulares, sino también en otros dispositivos gracias a esta fuente de energía, tales como, computadores portátiles, e inclusive para elementos de construcción que necesiten electricidad. De igual manera, aprendimos mediante la elaboración del cargador solar como funciona su respectivo circuito, teniendo en cuenta que los voltajes no deben sumarse por ende deben estar en paralelo, pero su corriente debe estar en serie. Un celular como mínimo, necesita 4,8v y 300mA para esto se tuvo en cuenta el diodo y se concluyó que este debe estar inversamente para que actué como obstáculo de la corriente del celular a la placa. Se puede concluir que entre mayor radiación mayor efectividad de carga, y que todo sería mejor si utilizáramos y si se realizaran más proyectos de energías renovables, no solo para nosotros sino también para vender ya que la dependencia de carga es superior en la actualidad.

1. ANEXOS.

El circuito cuenta con dos voltajes en paralelos por ende son iguales, por el contrario, sus corrientes eléctricas si se acumulas, sumándose, el diodo es colocado también en serie, pero de manera inversa provocando una caída de ,2 V.

1. Bibliografía Cargador Solar Solio Classic universal para dispositivos móviles. (s.f.). Obtenido de http://www.blauden.com/cargador-solar-solio-classic-universal-para-dispositivos- moviles celdas solares. (4 de julio de 2005). Obtenido de http://www.textoscientificos.com/energia/celulas conversion fotovoltaica. (s.f.). Obtenido de http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/solar.htm conversion termica. (s.f.). Obtenido de http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/solar.htm energia solar. (s.f.). Obtenido de http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/solar.htm http://unicrom.com/diodo-semiconductor/. (s.f.). http://unicrom.com/diodo- semiconductor/. (s.f.). victor, o. (16 de junio de 2005). Soldius 1, carga tu móvil en dos horas al sol. Obtenido de http://www.xataka.com/moviles/soldius-1-carga-tu-movil-en- dos-horas-al-sol