태양광 에너지 충전 방법

센서 등을 동작할 때, 배터리 없이, 자가 발전을 하기 원할 때가 있다. 이 경우에 사용할 수 있는 태양광 기반 에너지를 충전하는 방법을 정리한다.

1. 태양 전지 연결
태양 전지를 구입하였다면, 사용 전압에 맞게 태양 전지를 적절히 연결해야 한다. 연결하는 방법은 다음과 같다.

직렬로 연결하면, 전압이 증가되고, 병렬로 연결하면, 전류양이 증가한다.

2. 배터리 연결
이제, 태양 전지와 배터리를 연결해야 한다. 양쪽 모듈을 같은 극성끼리 연결하되, 태양 전지의 양극에서 배터리의 양극선 사이에, 다이오드를 다음 그림과 같이 연결한다. 그렇지 않으면, 전류가 배터리방향으로만 흐르지 않으므로, 전기 충전이 안된다.

회로 기호는 이 링크를 참고한다.

3. 테스트
실제로 잘 동작되는 지 테스트해보자. 테스트에 사용한 태양전지는 한장에 2.7V를 출력하며, 많은 전류를 얻기 위해, 병렬로 결선하였다. 사용된 충전지는 니켈 카드뮴 배터리(N-270AA)로, 1.2V 두개를 직렬연결해, 2.4V로 만들었으며, 용량은 270mAh를 갖는다. 야외에서 태양전지를 소형 모터에 연결해 본다. 큰 문제 없으면, 다음과 같이 잘 동작한다.

충전지에 충전을 해 본다. 다음은 충전하기 전의 충전지 전압이다.

야외에서 충전을 해 본다. 회로 결선은 앞의 설명대로 연결한다.

야외에서 약 30분 정도 충전을 시킨다. 그리고, 다시 전압을 측정해 본다.

충전지와 소형모터를 연결해 본다. 다음과 같이 소형모터를 회전할 만한 전압과 전류가 있다는 것을 확인할 수 있다.

약 1분 정도 소형모터를 동작시킨 후, 전압을 다시 측정해 본다. 다음과 같이, 전압 소모가 일어났음을 알 수 있다.

LED를 연결해 본다. 다음과 같이 잘 동작한다.

4. 응용 사례
다음은 태양전지 기반 아두이노이다. 아두이노에 필요한 전류를 태양전지에서 충전된 충전지로 부터 얻는다.

• Self Sufficient Arduino Board