태양전지를 이용한 휴대폰 충전하기

2014년의 첫 실험, 그리고 약블류 랩의 첫 글이네요.

 

새로운 해가 떴으니 마침 천만년 방치해둔 태양전지판이 있었는데, 요걸로 아이폰과 아이팟을 충전해보았습니다.

캠핑갈때 전기가 없을때 기를 모아서 휴대폰을 충전할 수도 있지만 버리고, 태양전지를 사용해서 휴대폰을 충전 합시다.

 

이번 실험에 사용될 태양전지판 입니다.

 

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크기 비교를 위해 555 iC 를 올려보았습니다. 

태양전지판 위에 가로로 42개의 iC 를 두고 음.. 대충 1,200개 두면 크기를 알 수 있을것 같네요.

 

 

 

 

 

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위에 어디서 약빨고 온 소리는 저리 집어치우고 태양전지 크기는 대략 A4 종이 사이즈보다 좀 큼니다.

얼쭈 A3 사이즈 정도 되네요.

 

 

 

 

 

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10W 짜리 태양전지인데, 

개로 전압이 21.82V 이고 단락 전류가 0.63A, 정격 전압은 17.25V, 정격 전류는 0.58A 입니다.

 

태양전지에서의 개로전압을 쉽게 해석해자면 무부하시의 출력 전압인데,

둥근해가 떴습니다를 1절부르고 태양전지 앞에서 춤을 출때 21.82V 가 출력된다는 말입니다.

 

 

 

 

무슨 마약을 하셨길레 그런 생각.jpg

 

아, 편집하시는 분이 타자치다 손가락이 미끄러졌나 봅니다.

화창한 날 햇빛 아래 갖다 놔뿌리고 부하를 걸지 않은 상태에서 전압을 측정했을 때 값 입니다.

 

 

 

 

태양전지 소개는 여기까지이고 이제 실험을 위한 사전 작업을 진행해보도록 하겠습니다.

 

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우선 태양전지 출력 단자 결선작업을 위해 뚜껑을 오픈하고,

 

 

 

 

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정상적으로 전압이 잘 출력되는지 체크해보았습니다.

방에 LED 조명 아래서 테스트했는데 12V 정도 출력되네요. 화창한 날 햇빛 아래다 두면 21V 넘게 출력될것 같습니다.

 

 

 

 

 

 

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휴대폰을 충전하려면 DC 5V 500mA 정도 인가되어야 하는데,

천만년전에 만들어둔 LM2576 – 5.0 레귤레이터를 사용하기로 했습니다.

 

태양전지에서 출력되는 최대 전압이 21.82V 이라 LM2576 입력 전압한도를 초과하지 않아서 그대로 사용하기로 했고,

본 실험에서 사용할 태양전지의 정격 전압과 전류는 각각 17.25V 0.58A 으로 5V 로 강압시켰을 때의 전류는 2.001A 이므로 휴대폰을 충전하기엔 무리 없습니다.

 

 

 

 

 

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이렇게 태양전지 출력에 레귤레이터를 연결해주고,

 

 

 

 

 

 

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옥상에 올라가 태양 빛이 가장잘 뜨는 곳에 태양전지판을 설치했습니다.

태양전지는 최대한 태양과 수평이 되게, 남서(SW) 방향으로 설치했습니다. 시간에 따라 태양에 고도가 달라지므로 가장 효율이 좋은 각도로 적절히 조정해야 합니다.

 

 

 

 

 

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설치 후 곧 바로 무부하시 전압을 측정해보았습니다.

설명서의 21.82V 보다 0.08V 높은 21.90V 가 출력되네요.

 

 

 

 

 

 

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이번에는 레귤레이터를 켠 상태이지만 부하엔 아무것도 연결하지 않은  태양전지의 출력 전압을 측정해보았습니다.

태양전지 판넬 정보의 개로전압 21.82V 와 근접한 21.73V 가 찍힙니다.

 

 

 

 

 

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LM257x – 5.0 출력 단자의 무부하 전압입니다.

 

 

 

 

 

 

 

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전체적인 세팅은 위 사진과 같이 했습니다.

방열판으로 대충 기울였는데 꽤 괜찮은 각도가 나오네요

 

 

 

 

 

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아이폰과 아이팟, 두대를 동시에 충전시켜보았습니다.

둘이 사이좋게 충전이 잘되는걸 보니 그만한 전류를 뽑아주나 봅니다. 여유를 둬서 대충 1A 정도 먹는것 같습니다.

 

LM2576 – 5.0 레귤레이터로 충전기를 설계할 당시 넉넉하게 3A 를 잡았으니

좀 더 높은 전력을 뽑을 수 있는 태양전지를 쌔벼다가 휴대폰 4대를 동시에 충전할 수도 있겠습니다.

 

 

 

 

 

죤나 좋군_!.jpg

 

그래서 좀 더 실험 해보았습니다

 

 

 

 

새해라서 그런지 이번에도 FEEEEEEEEEEEEEEeeeeelll  받아서 30분간 추위에 떨며 좀 더 실험 해보았습니다.

총 실험 시간은 30분 동안 아이팟과 아이폰을 각각 15분 씩 충전했습니다.

 

동일 조건으로 아이팟, 아이폰 모두 와이파이를 Off 했고(아이폰은 비행기 모드) 실행중인 멀티태스킹 앱도 모두 종료 하였고,

아이팟이나 아이폰이나 설치된 백그라운드 앱의 갯수는 비슷하니 실험결과에 영향이 없을것으로 판단되어 백그라운드 앱은 조건에서 제외했습니다.

 

 

 

 

Part. 1 – 태양전지로 아이팟 충전하기

 

충전하기에 앞서 아이팟 4세대는 리튬이온 배터리에 930mAh 의 용량을 탑제했고,

아이폰 3GS 는 1219mAh 의 용량을 탑제했습니다.

 

거의 300mAh 차이이네요.

 

 

어쨋거나 테스트 결과는 아래 사진과 같습니다.

 

 

iPod charging Test.png

 

 

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결과는 놀라웠습니다

 

 

 

아, 정말이군요. 충전이 아주 찰지게 잘됩니다. 오후 1시 4분부터 시작하여 1시 21분까지, 약 15분 가량 진행된 충전.

81% 에서 93% 로 12% 오른 배터리 잔량게이지, 배터리가 바닥났을 때 1시간 정도 꽂아두면 4 ~ 50% 정도 충전 할 수 있을것 같습니다.

 

 

 

 

 

Part. 2 – 태양전지로 아이폰 충전하기

 

이번에는 용량이 아이팟 4세대 보다 약 300mAh 많은 용량을 가진 아이폰 3GS 를 충전해보았습니다.

당연히 배터리 용량이 많을 수록 충전속도가 느려지는데, 자세한건 실험 결과를 통해 알아봅시다.

 

 

iPhone charging Test.png

 
약 15분 충전하여 75% 에서 85% 로 9% 가 충전되었습니다.
역시 예상대로 배터리 용량이 큰게 충전 속도가 더 느린데요, 아이폰에 설치된 앱이 많아서 그런지 충전속도가 더 느리게 느껴지네요 🙂
 
어쨋거나 아이폰, 아이팟 둘다 충전이 잘되는걸 확인했습니다.
S사의 G모델이나, L사의 O모델이나 다음에 기회가 되면 한번 충전 테스트해봐야겠습니다.
 
 
추가적으로 충전할 때 구름 등으로 인해 잠깐동안 그늘질때 태양전지로부터 충분한 전력을 뽑지 못하여 충전이 잘 안될 수 있습니다만,
태양전지 출력측에 슈퍼 커패시터나 축전지 등을 사용하여 문제를 해결 할 수 있습니다.
 
 

10 thoughts

  1. 재미있게 읽었습니다
    이 글을 참고로 만드려고 하는데, 회로도를 보고 나니 태양광 패널의 +,- 를 어떻게 연결해야 하는지 감이 안잡힙니다…
    +가 회로로 들어가고 나머지 -극은 어디로 연결해야하는지 궁금합니다…

    1. 나머지 -는 통상적으로 GND 에 연결하시면 됩니다. + 는 잘 어디에 연결해야하는지 잘 알고 계시군요.
      GND 는 포털사이트에 접지라고 검색하시면 많은 자료가 나옵니다. 참고하세요.

  2. 레귤레이터 제작 해보고자 하는데 제작하실때 사용하시 3개 커페시터 각각 몇 페럿인지랑 인버터 옆에 검은 네모는 뭔지 알수 있을까요?

      1. 아 인덕터를 해깔려 인버터라 말씀드렷네요;; 데이터시트엔 커패시터가 입력부에 100 출력부에 1000으로 되있는데 쿼드충전기 만드는 글보니 입력부에 10 출력부에 1000라고 봤습니다 근데 이 두개 말고 한개 더달려있는거 같은데 어디에 연결되고 몇패럿인지 궁금합니다!

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