ソーラー組み込みシステムを設計するための PCB 設計基準

屋外アプリケーション用のソーラー組み込みシステムを設計するときも、同じ慎重なアプローチを取りました。安定化電源を使用した組み込みシステムとはまったく異なります。いつものように、最初のソーラープロトタイプは雨の日でも切れなかったので、用心することを学びました。

ソーラー組み込みシステムが日光なしで数日間動作し続けることを確実にするために、考慮し、計画すべき多くの側面があります。

ソーラー組み込みシステムを設計する際に考慮すべき変数

1.ソーラーパネル

言うまでもなく、ソーラーパネルはソーラーシステムの最も重要な部分です。単結晶は、多結晶や薄膜よりも効果的であり、暑い気候でも優れた性能を発揮するため、ソーラーパネルに適しています。一部のパネルは、太陽光の最大 22% を電気に変換できます。とはいえ、単結晶や多結晶のエネルギー効率はメーカーによって異なる場合がありますので、事前に確認した方がよいでしょう。 PCB アセンブリおよび PCB 処理メーカーは、ソーラー組み込みシステムを設計するための PCB 設計基準を説明しています。

2. バッテリー容量

ソーラー組み込みシステムの場合、重要なパラメーターは、ソーラーパネルの効率が 0% に低下したときのシステムの持続時間です。環境要因により、ソーラーパネルが数日または数週間日光を受けない場合があります。十分な容量のバッテリーが必要です。また、ソーラーパネルの充電率がバッテリーの使用率よりも高いことを確認する必要があります。バッテリーの充電に 5 時間かかり、放電に 2 時間しかかからない場合、効率はあまり高くありません。

PCB

3.サンシャイン

ある程度、ソーラー技術は非常に単純です。太陽光がなければ、電気はありません。ただし、8 時間の日光を浴びる必要はありません。つまり、ソーラーパネルは 8 時間効率的に発電できます。太陽が最も高く、ソーラーパネルのエネルギー効率が最も高くなる「ピーク日照時間」という言葉もあります。この変数を知って、ピーク日照時間を計算することは良いことです。

4. 目詰まり・粉塵

ソーラーオープンパーキングマシンの1つに電気がなかった時がありました. 数時間の調査の後、各ハードウェアがツリーの下に設置され、影がソーラーパネルの一部を覆っていることがわかりました。ソーラーパネルのごく一部がほこり、影、落ち葉で覆われていると、効率が大幅に低下します。これが、使用する場所に合わせてソーラー設計ガイドを計画するのが最善である理由です.

5.パワー強化モジュール

多くの電力を使用するモジュールは、バッテリーの動作を高速化します。ただし、一部のアプリケーションでは、サーマルプリンター、WiFi、GSM モジュールなど、電力を消費するモジュールが必要です。この場合、太陽電池パネルとバッテリーの容量を見積もることができるように、モジュールの電力使用量を理解し、予測する必要があります。たとえば、システムは GSM モジュールを 1 日に 2 回アクティブにするだけで、情報をデータセンターに送信できます。データの推定サイズと伝送速度を正しく推定すると、伝送中に消費される電力量を示す数値が得られます。

6. ファームウェアアーキテクチャ

ファームウェアプログラマーは、マイクロコントローラーをソーラー以外のアプリケーションの限界まで押し上げることができますが、ソーラーエネルギーはプロセスをより微妙なものにします。正しいファームウェア構造を取得するには、少し時間がかかります。これにより、ソーラー組み込みシステムは、曇りの日ではなく数週間持続します。ソーラーシステムのファームウェアを開発する最善の方法は、マイクロコントローラーが使用されていないときにディープスリープモードにすることです。マイクロコントローラは、選択された割り込みまたはスケジュールされたタイマーによってのみ、ディープスリープモードから復帰します。

7. 省電力ハードウェア設計

ソーラー組み込みシステム用のハードウェアを設計する場合、アイドル電流を最小限に抑える必要があります。非太陽光発電システムでは、1mA の電流の節約は無視できるかもしれませんが、太陽光発電システムでは、曇りの日に作業時間を延長できます。適切な戦略は、マイクロコントローラと周辺 IC によって制御されるロジックに個別の電源チャネルを提供することです。これにより、マイクロコントローラの動作モードに関係なく、システムが使用されていないときの不要な電力消費を排除できます。

最高のソーラー組み込みシステムは、アイドル時の電力消費が最も少なくなります。

伝送ネットワークを分析する必要がある理由

砂漠に閉じ込められたとき、特に最後の一滴まで落ちようとしているときに、貴重な水がいかに貴重であるかを実感します。同じ原則が、ソーラー組み込みシステムの電力効率にも当てはまります。電力伝送ネットワーク、解析により、PCB 上の銅配線が電力を負荷に効果的に伝送するのに十分かどうかを評価できます。銅プレーン間の狭いスペースや小さなビアは避けてください。これにより、抵抗損失が発生し、不要な熱が発生します。設計段階でこの潜在的な電力の浪費を回避できるため、ソフトウェアがこの機能を提供する場合は、それを利用する価値があります。 PCB アセンブリおよび PCB 処理メーカーは、ソーラー組み込みシステムを設計するための PCB 設計基準を説明しています。