Cargador solar smartphone

InstaTumbona

Cargador solar para Smartphone
 
 

Introducción

La creación de este proyecto viene derivada de varias decisiones delgrupo. Lo primero que nos planteamos es que tipo de proyecto queríamos realizar, llegamos a la conclusión de que queríamos realizar un proyecto que pudiera tener una funcionalidad para algunos de los problemas que se plantean en la sociedad, además nos gustaba la idea de que el proyecto fuera autónomo y se cargara con energías renovables por ello empezamos a idear proyectos con paneles solares. Tras preguntar y analizar varias respuestas de alumnos y conocidos concluimos que el problema de gasto de baterías móviles era algo que les preocupaba, unimos los paneles solares a esta demanda salió la idea del
cargador solar.
 
Posteriormente intentamos que este cargador pudiera ser implementado de alguna forma original, a la pregunta de ¿dónde podemos encontrar más sol? nos vino a la cabeza la idea de las playas y las piscinas, por ello  dedicamos realizar la InstaTumbona.

Funcionamiento

El proyecto está dividido en dos partes que se complementan. La primera parte sería el movimiento de una placa solar a través de un servo y unos fotoresistores los cuales seguirán el movimiento de la luz para que la placa este siempre orientada solarmente. La segunda parte seria la carga de una batería para la posterior conexión de un dispositivo por USB (Smartphone, Tablet, cascos…)
En resumen, utilizamos la placa solar para cargar una batería de la cual luego disponer desde la tumbona de la playa o piscina y no perder la batería de nuestros dispositivos en ningún momento.

Planificación del proyecto

1.- Decidir proyecto
2.- Planificación tiempo
3.- Elección y compra de componentes
4.- Creación tumbona con madera
6.- Desarrollo del código
5.- Montaje
de circuitos
6.- Instalación circuitos en tumbona
7.- Pruebas y ajustes de circuitos y código sobre la maqueta
8.- Recopilación de material fotográfico y video
9.- Redactar memoria y presentación.

Materiales y componentes

Hemos estimado un coste aproximado de 100 € de proyecto entre materiales y componentes.

 

Arduino uno
Servomotor miniatura HD-11 60A
Batería Ion de litio 18650 / 3,7V / 2400mA
con terminales
Panel solar 5V/2,5w
Cargador batería
Potenciador de voltaje
Protoboard
Cable trenzado sin funda 4×0,22
Resistencias
LDR
LED
 

Código programa Arduino

A continuación tenemos una imagen de la programación que hemos cargado en Arduino para la configuración de los movimientos del servo que mueven la placa a través de la luz que les llega a los LDR para que se oriente hacia el sol y así podamos sacar un máximo beneficio de la energía recogida con la placa solar.

 

Diseño de circuitos

Cómo comentamos anteriormente la práctica consta de dos funcionalidades, carga desde el panel solar y movimiento del panel solar, por lo tanto, hemos dividido el diseño de los circuitos en dos.

Circuito carga de la batería

Como se puede observar en la imagen se trata de un diseño sencillo, a través del panel solar, hemos instalado un led en el circuito para evitar que la corriente retorne por el camino incorrecto, recogemos la energía que pasa por un cargador el cual nos carga la batería de litio para que con el potenciado de voltaje podamos enchufar nuestros dispositivos.
 
 

Circuito solar

El circuito solar consta de un arduino el cual recibe corriente desde el ordenador y se le ha cargado el código correspondiente del programa que vamos a utilizar. Dicho arduino está conectado con un servo y mediante una circuitería de cables resistencias y LDR´s montamos un circuito que dependiendo de la cantidad lumínica que tenga cada LDR el servo rotara en una dirección u otra, haciendo que la placa solar se oriente hacia donde haya más luz, de manera que sirva de sombrilla al usuario de la tumbona y a la vez se maximice la exposición solar de la placa.
 

Proceso de montaje

Como se ha detallado anteriormente en el apartado de problemas planificación del proyecto, el montaje del prototipo pasó por varias fases que comentaremos a continuación:
 
1.-  Creación tumbona con madera: En esta fase debatimos sobre que materiales utilizar para la realización del prototipo y finalmente nos decantamos por los depresores de madera ya que era un material barato, de fácil manejo y rápido acceso y así no demorar el montaje del prototipo mientras esperábamos que llegaran el resto de materiales.
 
2.- Montaje de circuitos: El montaje de los circuitos no fue especialmente complicado ya que teníamos claro las conexiones que íbamos a realizar, si es verdad que fundimos varios componentes que fueron sustituidos sin mayor problema y conseguimos integrar los dos circuitos de nuestro proyecto en uno solo con éxito.
 
3.- Instalación circuitos en tumbona: Este paso tuvo complicación a la hora de colocar los cables sin que molestaran especialmente al uso principal que se le dará a la tumbona, tomar el sol, y además queríamos poner toda la circuitería en una zona la cual si se calienta no moleste especialmente al usuario y dentro del diseño de una tumbona tradicional elegimos la parte trasera ya que es la zona donde menos riesgo de humedad habría.
 
4.- Pruebas y ajustes de circuitos y código sobre la maqueta: Primero probamos los circuitos por separado una vez que vimos que el funcionamiento parecía correcto ya que el servo movía la placa sin problema, los LDR estaban equilibrados y configurados como nosotros precisábamos y por otro lado la pila cargaba y conseguíamos que cargara un teléfono o un cargador de cascos inalámbricos pasamos a la instalación final fijando con silicona, soldando los puertos y  colocando los cables de forma más disimulada y funcional.

Problemas y mejoras

El principal problema que hemos encontrado es que el proyecto finalmente no ha sido autónomo, sino que depende del ordenador u otra fuente de alimentación externa para alimentar el Arduino, se podría alimentar de la propia batería poniendo un adaptador para varios USB a la salida de la pila o con otra pila externa independiente que también se cargue solarmente, no caímos hasta el final en este problema y no se pudo implementar para solucionar.
 
Otro dato a mejorar seria la generación de calor que tiene tanto los componentes del circuito, es especial la placa. al no necesitarse una placa mucho más grande, aunque la tumbona fuera mayor creemos que el problema de refrigeración sería fácil de añadir al proyecto para evitar sobrecalentamientos.
 
También está el problema del agua y la humedad incluso la arena si se instala en la playa, por lo tanto, habría que crear unos compartimentos en los cuales se pudiera dejar los dispositivos cargando sin riesgos de deterioro por agua, arena o agentes externos, también pensamos que estos dispositivos pueden tener algún tipo de cierre para que si te vas a bañar o te ausentas de la tumbona temporalmente lo puedas dejar cargando sin preocupaciones.
 
Como potencial mejora creemos que sería interesante añadir algún tipo de pantalla, led, o indicativo de la carga de batería disponible y ya menos necesario pero interesante para el usuario algún tipo de pantalla con indicaciones de temperatura, hora, orientación solar para optimizar la luz…
 
Ya algo más rebuscado pero que podría tener interés, sería la implementación de un movimiento en los ejes de la placa solar de modo que la placa pueda desplazarse hacia detrás por un rail funcionando de igual manera, pero exceptuando la función de sombrilla para los usuarios que quieran tumbar totalmente la tumbona o estar inclinados pero que les del sol en la cara, así podríamos seguir recogiendo energía sin molestar al usuario.
 
Las mejoras que hemos mencionado se podrían realizar también con Arduino, creando una estación de tiempo para la medición de todos los parámetros y sacándolos por dos pantallas, una interior para mantenimiento en la revisión de las tumbonas y una exterior de información que pudiera ser relevante para el usuario.
 
Realmente es un proyecto que da mucho juego para implementar más funcionalidades que pudieran ser de mayor atractivo para los usuarios que quisieran utilizar tumbonas de lujo, pero creemos que para ello habría que hacer un estudio de mercado y utilidad de la tumbona con las funcionalidades básicas y de ahí ir implementando, porque por muy atractivo que nos parezca a nosotros que por ejemplo a parte de cargar el móvil se puede enchufar una base refrigeradora para las bebidas, lo mismo el usuario piensa que con la propia mesita de la piscina es suficiente ya que pide la bebida al camarero y lo consume en el momento.
 
 
 

Conclusiones

En resumidas cuentas, creemos que arduino da mucho juego a la hora de implementar toda clase de funcionalidades a este tipo de proyectos, además ha sido relativamente sencillo programar el código y encontrar información sobre los tipos de componentes del mercado y así elegir los que hemos creado mejores para el proyecto.
 
Creemos que ha quedado un proyecto bastante original y útil de forma que, aunque el trabajo haya terminado y no dispongamos de piscina con tumbona en casa podemos adaptarlo a otro tipo de soporte, véase una maceta, una pérgola, incluso una ventana y así sacarle partido al proyecto y reutilizar los componentes y que esto no quede solamente aquí.
 

Video pruebas y funcionamiento final

https://www.youtube.com/watch?v=HgW29UQ1wPA&feature=youtu.be

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