บทท 1 บทน ำ

1.1 ควำมเปนมำและควำมส ำคญของปญหำ พลงงานแสงอาทตยเปนแหลงพลงงานอกอยางหนงทมนษยใหความสนใจ และเลอกมา ใชเปนแหลงพลงงานทดแทน เนองจากพลงงานดงกลาวเปนพลงงานทไดเปลามจ านวนไมจ ากด และปราศจากมลภาวะการน าพลงงานแสงอาทตยมาใชท าไดประโยชนท าไดหลายวธขนอยกบผใชวามเทคโนโลยและสวนประกอบทเหมาะสมกบวธใด ระบบไฟฟา (Photovoltaic Power System) คอระบบไฟฟาทผลตกระแสไฟฟาโดยตรงจากแสงอาทตยโดยใชเซลลแสงอาทตยเปนททราบกนดโดยทวไปวาปจจบนเราแปรสภาพพลงงานแสงอาทตยใหเปนพลงงานไฟฟาโดยตรงไดดวยเซลลแสงอาทตยทเหนใชกนอยทวไปเชนเครองค านวณอเลกทรอนกสซงใชพลงงานจากแสงไฟเพยงเลกนอยทผลตไฟฟาใชในการค านวณไดมการน าเอาเซลลแสงอาทตยมาใชประโยชนในการเปนแหลงจายไฟฟาใหกบอปกรณไฟฟาตางๆ พลงงานจากแสงอาทตยนน จะมประโยชนใชกบสถานทหางไกลความเจรญหรอในสถานททไฟฟายงเขาไปไมถง ดงนนในการจดท าโครงงานน โดยใชเพอเปนแนวทางการศกษาเพอท าใหไดเรยนรถงวธการน าพลงงานจากแสงอาทตยทมอยอยางจ ากด ไปใชงานในสงทจ าเปนใหมความคมคาทางดานเศรษฐศาสตรใหไดมากทสด อกทงไฟฟาทผลตไดนนยงไมเพยงพอตอความตองการ ตองใชสายไฟมความยาวมาก สนเปลองทงเวลาและพลงงานไฟฟาอกทงทรพยสนอกดวย และในปจจบนประเทศไทยมการผลตไฟฟาจากพลงงานเชอเพลงจากธรรมชาต เชน ถานหน กาซ และน ามน เปนตน จงท าใหเกดผลกระทบตอสงแวดลอมและสภาวะเรอนกระจก อกทงไฟฟาทผลตไดน นยงไมเพยงพอตอความตองการในพนทชนบท จงท าใหเกดปญหาในดานการศกษาของเยาวชนในหมบานนนๆ เนองจากเยาวชนมความจ าเปนตองใชแสงสวางในการอานหนงสอในชวงเวลากลางคนหรอท ากจกรรมตางๆในชวงเวลากลางคน รวมไปถงปญหาดานสขภาพของผทใชตะเกยงน ามนเนองจากการเผาไหมของไสตะเกยง เปนตน จากปญหาดงกลาวจงไดเกดแนวคดทจะสรางโครงงานทใชพลงงานแสงอาทตยมาประยกตใชกบโคมไฟ จากวธทไดเสนอนพลงงานทจายใหกบหลอดไฟ LED อยในชดเดยวกนซงสามารถเคลอนยายไดสะดวกและตดตงงาย

2

1.2 วตถประสงคของโครงงำน

1. เพอศกษาหลกการผลตกระแสไฟฟาดวยพลงงานแสงสรยะจากของแผงโซลาเซลล 2. เพอศกษาการท างานของเครองควบควบคมการชารจประจไฟฟาใหกบแบตเตอร 3. เพอศกษาการท างานของเครองควบคมการจายแรงดนใหกบตะเกยง 4. เพอศกษาการท างานของการปรบระดบแสงสวางของตะเกยง 5. เพอน าเอาพลงงานธรรมชาตมาใชใหเปนประโยชน

1.3โครงสรำงของโครงงำน

ภาพท 1.1 ภาพแสดงโครงสรางของโครงงาน

1.4ขอบเขตของโครงงำน

1. ออกแบบและสรางโครงสรางส าหรบตดตงแผงโซลาเซลล 2. สรางชดวงจรควบคมการชารจกระแสไฟฟาส าหรบตะเกยงไฟฟา 3. สรางและดดแปลงชดตะเกยงไฟฟาหลอด LED จ านวน 4 โคม 4. ออกแบบและสรางชดควบคมแรงดนไฟฟาเพอสมพนธกบแสงทออกจากตะเกยง

1.5ประโยชนทไดรบจำกโครงงำน

1. เพอใหพนททไฟฟาไมสามารถเขาถงไดมแสงสวางใชในเวลากลางคน 2. เพอลดปญหาทางดานมลพษตอสงแวดลอมและตอมนษย 3. เพอลดการใชพลงงานเชอเพลงทมอยางจ ากดและน าพลงงานจากแสงอาทตยมาใชให เกดประโยชน

Solar Cells

Charger Battery Load Regulator

3

4. แสงสวางทไดมความสวางและสามารถใชงานไดนานกวาแสงสวางจากตะเกยงน ามน 5. ท าใหการศกษาของเดกดขนเนองจากมแสงสวางเพยงพอตอการอานหนงสอในเวลา กลางคน

4

บทท 2 ทฤษฎทเกยวของ

2.1ทฤษฎของแสง[1] 2.1.1 สเปคตรมของแสงอำทตย แสงอาทตยประกอบไปดวยโฟตรอนทมพลงงานตางๆกน และมการกระจายของโฟตรอนเหลาน ต งแตชวงคลนอลตราไวโอเลตถงอนฟราเรด แสงอาทตยทมอยในอวกาศจะมสเปคตรมใกลเคยงกบวตถด า แตเมอแสงอาทตยทะลผานเขามาในชนบรรยากาศของโลก โฟตรอนบางสวนจะถกดดกลนหายไปเนองจากกาซ และไอน าทมอยอยางกระจดกระจายภายในบรรยากาศโลก ดงนนสเปคตรมของแสงอาทตยทวดไดบนพนผวโลกจงมลกษณะทผดแผกไปจากสเปคตรมของแสงอาทตยในอวกาศ และมปรมาณรปรางทแปรเปลยนไปตามปรมาณความหนาแนนของชนบรรยากาศของโลกนน จงเรยกสเปคตรมของแสงอาทตยนนวาเปนสเปคตรมแบบ AM 0 (Air Mass Zero) สวนสเปคตรมของแสงอาทตยบนพนโลกวดทบรเวณเสนศนยสตรทระดบน าทะเลในวนทมอากาศแจมใส และดวงอาทตยอยตรงเหนอหวเรยกวา สเปคตรมแบบ AM 1 (Air Mass One) หากเปนการวดในสภาพอากาศแบบอนๆ จะเรยกไดวาเปนแบบ AM 2, AM 3,…. แลวแตปรมาณของแสงอาทตย และสภาพของบรรยากาศทแสงเดนทางผาน ตลอดจนต าแหนงการโคจรรอบดวงอาทตยของโลก

2.1.2 ปรมำณเชงควำมเขมของแสงอำทตย ความเขมของแสงอาทตยทวดในอวกาศ AM 0 มคาประมาณ 1367 w/m2 แตเมอแสงอาทตยสองผานชนบรรยากาศโลกเขามาจะท าใหปรมาณความเขมของแสงอาทตยลดลงมาเปนจ านวนหนง ซงเมอท าการวดจะมคาเหลอประมาณ 1000 w/m2แตในกรณของ AM 1 นปรมาณความเขมแสงจะนอยกวา1000 w/m2 แตอยางไรกด คาความเขมแสงทไดรบจรงๆนน โดยเฉพาะกรงเทพฯนจะมความเขมไมถง 1000 w/m2 เนองจากต าแหนงทตงของกรงเทพฯนนตงอยบนพกดทเสนรง 14 องศาเหนอ และเปนบรเวณทมความชนสมพทธสง และท าการวดคาความเขมของแสงอาทตยในชวงเดอนพฤศจกายน และธนวาคม ซงมความชนสมพทธต าจะไดความเขมของแสงอาทตยสงสดแคประมาณ 800 w/m2และไดคาต าสดประมาณ 600 w/m2ในเดอนกมภาพนธ ในดานรปแบบลกษณะของสเปคตรมของแสงอาทตยทกรงเทพฯ จะไดรปแบบ AM 1.5 และแบบ AM 2.5 ตามแตฤดกาลและสภาวะของภมอากาศนนๆ

5

2.1.3 ต ำแหนงของดวงอำทตย เมอดวงอาทตยสองแสงลงมายงบนพนโลกซงแสงจะตองสองผานชนบรรยากาศของโลก สวนหนงของสเปคตรมของแสงอาทตยจะถกดดไป จะท าใหเหลอแสงอนฟราเรดและแสงอลตราไวโอเลตนอย นอกจากนนอนภาคตางๆในชนบรรยากาศท าใหเกดการกระจายของแสงอาทตย จงสามารถแบงแสงอาทตยออกเปนสวนๆได 2 สวนคอ สวนทแสงตรง (Direct Component) และในสวนทเปนแสงกระจาย (Diffuse Component) อตราสวนของแสงทงสองประเภทนจะขนอยกบสภาพของบรรยากาศและสถานท เชน ในททมความชนสมพทธสงยอมไดรบแสงสวนทเปนแสงกระจายมาก แตในตรงกนขามในททมอากาศแหง เชน ในทะเลทรายจะไดรบแสงในสวนทเปนแสงตรงมากกวา แสงอาทตยในฤดฝนจะมแสงกระจายมากกวาในฤดหนาว เปนตน แสงกระจายจะไมขนกบต าแหนงของดวงอาทตย เพราะวาแสงกระจายเปนแสงทสะทอนมาจากทองฟาแตแสงตรงจะเปนแสงทสองโดยตรงจากดวงอาทตย เนองจากต าแหนงและทางโคจรของดวงอาทตยเมอเทยบกบโลกจะมการเปลยนแปลงไปตามวน เวลา และฤดกาล ดงนนเราจงควรทราบต าแหนงของดวงอาทตยเพอใหสามารถเลอกทศทางในการจดวางต าแหนงของแผงเซลลแสงอาทตยใหไดรบแสงมากทสดและอยางมประสทธภาพ

ตารางท 2.1 ตารางแสดงความเขมและสเปคตรมของแสงอาทตย[2]

สเปคตรม ควำมเขมของแสง (w/m2) หมำยเหต AM 0 1367 อวกาศ AM 1 1000 เสนศนยสตร AM 1.5 875 กรงเทพฯ AM 2 750 AM 3 500

2.1.4 กำรแผรงสของแสงอำทตย ปรมาณความเขมและการแผรงสของดวงอาทตยจะเปนสวนส าคญสวนหนง ในการทจะน ามาประกอบพจารณาในการก าหนดขนาดของอปกรณหรอระบบการใชพลงงานแสงอาทตย ดงนนความถกตองของขอมลจงมอทธพลอยางสงตอความเชอถอไดของตวระบบ แตอยางไรกตามความแปรปรวนของสภาพภมอากาศอาจเกดขนเมอไรกได ดงนนในการออกแบบระบบจงจ าเปนตองค านงถงความปลอดภย โดยตองค านงถงการแปรปรวนของสภาพภมอากาศดวย

6

2.2ทฤษฎเซลลแสงอำทตย

เซลลแสงอาทตยเปนสงประดษฐทางวทยาศาสตร ทใชเปลยนแปลงพลงงานแสงอาทตยมาเปนพลงงานไฟฟาโดยตรง ซงจะใหผลทางไฟฟาเปนกระแสตรง (Direct Current) โดยทตวเซลลแสงอาทตยไมมสวนทจะตองเคลอนทหรอตองท าใหเกดการรอน โดยแสงอาทตยจะไปกระตนใหอเลกตรอนในสารทน ามาเปนเซลลแสงอาทตยมพลงงานศกยสงขนโดยตรง สสารทใชในการดดกลนโฟตรอนนจะประกอบดวย หวตอของสสารทมคณสมบตทางอเลกทรอนกสทแตกตางกนเพอใชแยกเอาอเลกตรอนทมพลงงานศกยสงนออกมา เปนผลท าใหเกดแรงดนไฟฟาขนระหวางดานบนและดานลางของสสารทแตกตางกน สสารทท าการทดสอบแลวพบวาสามารถดดแปลงพลงงานแสงอาทตยมาเปนแรงดนไฟฟาไดอยางมประสทธภาพสง ไดแก สสารประเภทสารกงตวน าในบรรดาสารกงตวน าชนดตางๆ ทน ามาท าการทดสอบนน ซลกอนเปนสารกงตวน าทใหผลการทดสอบไดดทสด สามารถสกดออกมาไดจากทรายทมอยโดยทวไปเทคโนโลยเกยวกบซลกอนไดรบการพฒนาตอเนองกนมาเปนเวลานาน เนองจากเปนวตถดบทมความส าคญตออตสาหกรรมอเลกทรอนกส จากเหตผลดงกลาวอาจสามารถคาดการณในอนาคตไดวาซลกอนยงคงมบทบาททส าคญในเรองเซลลแสงอาทตยไปอกนาน

2.2.1 ทมำของทฤษฎวำดวยกำรผลตไฟฟำจำกเซลลแสงอำทตย อลเบรตไอนสไตนไดอธบายเกยวกบทฤษฎนไววาการผลตพลงงานไฟฟาโดยแสงอาทตยเมอประมาณ 90 ปทผานมาวาแสงอาทตยทตกกระทบบนผวโลหะ ท าใหเกดกระแสไฟฟาวงผานโดยเกดปฏกรยาอเลคตรอน วงไหลจากอะตอม ซงผลจากการอธบายในทฤษฎดงกลาวท าให อลเบรตไอนสไตน ไดรบรางวลโนเบล กลาวคอแสงอาทตยทสองลงมายงพนโลกเปนจ านวนมากมายมหาศาลนน มคณสมบตทเปนคลนและอนภาคเลกๆซงเรยกวาโฟตรอนทมอยมากนอยแตกตางกนไปโฟตรอนทมพลงงานมากนนจะมความยาวคลนสน ซงจะมแสงสมวง สวนโฟตรอนทมพลงงานนอยกวาจะมความยาวคลนสนกวาและมแสงเปนสเหลอง เมอโฟตรอนกระทบผวของซลกอนกจะท าใหอเลกตรอนหลดออกมาจากอะตอมของซลกอนซงท าใหเกดกระแสไฟฟาไดทนท

7

+

SPECTRUM

SOLAR CELLS

LAMP

ภาพท 2.1 ภาพแสดงการท างานของเซลลแสงอาทตย

2.2.2 ขนตอนกำรผลตเซลลแสงอำทตย จะเหนไดวาสสารประเภทสารกงตวน าไดถกน ามาใชในการผลต หรอใหผลดในการท าเซลลแสงอาทตย ซงไดแก ซลกอน ซลกอนเปนสารทสกดออกมาไดจากทรายทมอยท วไปจะถกน ามาหลอมดวยอณหภมสง ในระหวางการหลอมตวของซลกอนจะมการเตมสารโบรอนเขาผสมสารโบรอนจะหลอมตวผสมกบซลกอนและ ท าใหสารซลกอนทไดมคณสมบตเปนข วบวก หรอรอยตอ P-N จากการท าหลอมซลกอนนน เราจะไดซลกอนออกมาเปนแทงทมเสนผานศนยกลางประมาณ 4-5 นว จากนนแทงซลกอนทไดจะถกน ามาตดใหเปนแผนบางๆ (Wafers) แลวถกน าไปฉาบดวยสารฟอสฟอรส สารฟอสฟอรสนจะผานอเลกตรอนไปยงแผนซลกอน ซงจะท าใหสารซลกอนทไดมคณสมบตเปนขวบวกหรอรอยตอ P-N เมอผานขนตอนดงกลาว แลวจะไดเซลลแสงอาทตยทมคณสมบตทจะน ามาใชในการเปลยนพลงงานแสงอาทตยใหเปนพลงงานไฟฟา 2.2.3 โครงสรำงของเซลลแสงอำทตย แผงเซลลแสงอาทตยทใชกบระบบไฟกระแส ตรง DC 12 โวลต ประกอบดวยแผนเซลลแสงอาทตยจ านวนตงแต 33 - 36 ชน วางเรยงกนเปนแถว 3 หรอ 4 แถว แผนเซลลเหลาน จะถกผนก (Encapsulant) อยในสารปองกนความชนทนตออณหภมรอนและเยน ปกตสารทใชท าหนาท Encapsulantมอยดวยกน 3 ชนดคอ

8

- Silicone Rubber - PolyvinilButamate -EthylineVinil Acetate สารผนกดงกลาวจะท าหนาทปองกนความชนและยดเกาะกระจกชนดแทมเปอรแกรสดานหนาและยดแผนสะทอนแสงไวนลสขาวดานหลงแผนกระจกดานหนาจะท าหนาทปองกนการกระทบกระแทกจากทราย หน และฝ นละออง สามารถท าความสะอาดไดงาย เนองจากมผวเรยบชวยสะทอนแสงและสามารถทนตอการบด ซงเปนอนตรายตอแผงเซลล แผงเซลลแสงอำทตย PV ม 3 แบบคอ 1. แบบอะมอรฟส(Amorphous)หรอ ฟลมบาง(Thinfilm )เปนแผงชนดเดยวกบทอยภายในเครองคดเลข สน าตาล แผงชนดนราคาถก สามารถใหไฟฟาออกไดแมแสงแดดนอย แตแผงจะใหญ น าหนกมาก

ขอด คอ ไวแสง ผลตพลงงานไดงายเหมาะกบสถานทๆมหมอกจด หรอฝนตกชก ขอเสยคอหาอปกรณตอพวงยากและมราคาแพง ไมสามารถใชชารจเจอรตามทองตลาด

ทวๆไปน าหนกมากกนพนทมากแตกหกงาย 2.แบบ ผลกรวม (Multi Polycrystalline )แผงชนดนเปนแผงทมการใชงานมากทสดในปจจบน ใหกระแสไฟฟาออกไดดในชวงทมแดดเขม แผงเลก และน าหนกเบากวา

ขอด คอหาอปกรณตอพวงไดงาย ราคาถก อายการใชงานยาวนานกวา 20 ป ทนทาน ใชพนทนอย น าหนกนอย

ขอเสย คอ ท างานไดไมดในสภาพอากาศปด 3. แบบ ผลกเดยว ( Single polycrystalline ) เปนแผงทใหประสทธภาพการแปลงพลงงานไฟฟาดทสด ในทง 3 แบบ เปรยบเทยบพนทรบแสงทเทากน แผงเลกทสด แตราคากจะสงทสด ขอด คอ ไวแสงสงมากๆ ผลตพลงงานไดงายเหมาะกบสถานทๆ มหมอกจดหรอฝนตกชก ตดตงงายไปตามผววสดได ขนสงงาย ยดหยนสงมวนได ทนตอทกสภาพอากาศ น าหนกนอย อายการใชงานนานกวา 20 ป

ขอเสย คอ ราคาแพง โดยราคาจะสงกวาแบบทวๆไปราว 30-40% แผงแบบ ผลกเดยว( Single polycrystalline) ประสทธภาพดทสด รองลงมาคอ ผลกรวม(Multi Polycrystalline)และ แบบอะมอรฟส (Thin film ) โครงสรางของแผงเซลลแสงอาทตยมหลายรปแบบ เชน ดานหนาและดานหลงเปนแผนกระจก วงจรของเซลลอยตรงกลางระหวางชนสาร EthylineVinil Acetate หรอดานหลงอาจปดทบ

9

แสง แสง รอยสมผสโลหะ

ดวยแผนโพลเมอร ซงจะถกเคลอบใหเปนแผนเดยวกน เพอปองกนความชนดานหลงของแผงจะใชกระจกโดยตลอด เพราะทนตอการขดขวนและแสงสองแผนไดด นอกจากนฝ นยงไมสามารถจบตดได เนองจากผวหนามลกษณะทเรยบลน สามารท าความสะอาดไดงาย โครงสรางของแผงเซลลแสงอาทตยมลกษณะทนยมใชทวไปมรายละเอยดดงน

1. เซลลแสงอาทตยจะ เปนชนด Single Crystal Silicon ท ม คณสมบต ในการรบแสงอาทตยและเปลยนใหเปนพลงงานไฟฟาทมประสทธภาพสง

2. ผวหนาของเซลลแสงอาทตยแตละแผนจะไดรบการเคลอบสารชนดพเศษ เพอปองกนการสะทอนกลบของแสง

3. แผนเซลลแสงอาทตยแตละแผนจะใหแรงดนไฟฟาประมาณ 0.5 – 0.6 โวลต 4. การตอระบบเซลลแสงอาทตยภายใน จะขนอยกบความตองการทจะใชงาน สามารถ

ตอแผนเซลลไดแบบขนานหรออนกรม โดยสวนใหญแลวแผงเซลลทมใชกนอยท วไปจะมลกษณะการตอแผงเซลลเปนแบบอนกรม เนองจากตองการไฟไปประจแบตเตอร โดยสวนใหญแลวแผงเซลล 1 แผง จะประกอบดวยแผนเซลลไมนอยกวา 30 แผน เพอใหมกระแสไฟฟาพอมาประจแบตเตอร

ภาพท 2.2 แสดงโครงสรางภายในของเซลลแสงอาทตย

N

P

ชนออกไซดบาง ๆ

10

5. การเชอมตอวงจรระหวางเซลล จะใชแถบโลหะ 2 แถบคขนาน เพอให เซลลแสงอาทตยมประสทธภาพการท างานอยางตอเนอง แมเซลลใดเซลลหนงไดรบความเสยหายหรอเกดความบกพรองระหวางการท างาน

6. วงจรของเซลลแสงอาทตย จะถกเคลอบอยระหวางชนของสาร EthylineVinil Acetate (EVA) เพอปองกนความชน

7. ดานหลงของแผงเซลลรองรบดวยแผนโพลเมอร(White Tedlar)เพอใหเกดความทนทานตอการขดขวนและฉกขาด

8. ดานหนาปดทบดวยกระจกชนดแทมเปอร มคณสมบตทนการกระแทก และมประสทธภาพสงในการใหแสงสองผานและภายในผวไดรบการออกแบบ เพอปองกนไมใหเกดการสะทอนกลบของแสง เพอเพมประสทธภาพในการผลตกระแสไฟฟา

9. ไดรบการเคลอบใหเปนแผนเดยวกน(Laminate) เพอปองกนความชน 10. กรอบของเซลลเปนโลหะชนดพเศษ เปนอลมเนยมเคลอบสารปองกนสนม ทม

น าหนกเบาและทนทานไมเปนสนม 11. ดานหลงของแผงเซลลมกลองรวมสายไฟ (Junction Box) เพอสะดวกในการตอ

สายไฟ แผงเซลลแสงอาทตยทด ควรประกอบไปดวยเซลลทมประสทธภาพหรอคณภาพทเทาเทยมกน โดยเฉพาะคาของกระแสไฟฟาลดวงจรและคากระแสไฟฟา ณ จดท างาน และหากวาโหลดตองการก าลงทางไฟฟามากกวา 1 แผงเซลลเพอทจะจายใหเพยงพอ กสามารถทจะน าเอาแผงเซลลมาตอขนานหรออนกรมเพมขนได

-

+

-

+

-

+

ภาพท 2.3 การตอแผนเซลลแบบอนกรมของเซลลแสงอาทตย

11

2.3 กำรออกแบบระบบไฟฟำพลงงำนแสงอำทตย ในการออกแบบระบบพลงงานไฟฟาทไดรบจากพลงงานจากแสงอาทตย ลกษณะการออกแบบระบบไฟฟาทใชพลงงานจากแสงอาทตยนน จ าเปนตองหาคาพลงงานทเหมาะสมกบอปกรณทจะท าการออกแบบ โดยในการออกแบบระบบไฟฟาพลงงานแสงอาทตยนน มขอพจารณาทสามารถแบงออกไดเปนสวนใหญ 3 สวน คอ - การพจารณาลกษณะของโหลด - เลอกรปแบบของระบบ - ก าหนดขนาดและองคประกอบของระบบ

ภาพท 2.4 แสดงแผนภาพการท างานของระบบไฟฟาจากพลงงานแสงอาทตย 2.3.1 กำรพจำรณำลกษณะของโหลด การวเคราะหลกษณะของโหลดจะเปนจดเรมตนของการออกแบบระบบไฟฟาพลงงานแสงอาทตย โดยใหพจารณาในลกษณะดงตอไปน คอ - ความตองการพลงงานตลอดชวงการใชงานของโหลด - แผนภมพลงงานเชงฤดกาลและเชงชวโมงของโหลด - ความตองการของการใชระบบไฟฟาแบบ AC หรอ DC

2.3.2 กำรเลอกรปแบบของระบบ การเลอกรปแบบระบบมความส าคญอยางยงตอการก าหนดองคประกอบระบบ ดงนนการเลอกรปแบบจ าเปนตองพจารณาตามหลกการดงน - โหลดเปนระบบไฟฟากระแสตรง DC จะตองมแรงดนไฟฟาเทากบแรงดนทไดจากแผงเซลลแสงอาทตย หรอแบตเตอร เชน 6 โวลต , 12โวลตและ 24 โวลตซงสวนใหญมกจะเปนระบบ 12 โวลต เนองจากอปกรณหาไดงายกวา

12

- หนวยเกบสะสมพลงงาน การผลตพลงงานไฟฟาของเซลลแสงอาทตย จะสามารถท าไดเฉพาะชวงเวลามแสงอาทตยเทานน ดงนนจงมความจ าเปนตองมระบบการเกบสะสมพลงงานไวใชในชวงเวลาไมมแสงอาทตยดวยเพราะฉะนนจงตองมตวเกบสะสมพลงงานชวงเวลาทแผงเซลลแสงอาทตยผลตพลงงานไฟฟาออกมาตวเกบพลงงานนเรยกวาแบตเตอร (Battery) 2.3.3 กำรก ำหนดขนำดและองคประกอบของระบบ เมอสามารถเลอกรปแบบของระบบใหเหมาะสมกบการใชงานไดแลว งานในการออกแบบมล าดบขนตอนทส าคญ ไดแกการก าหนดขนาด และองคประกอบของระบบ โดยอาศยหลกการดงตอไปน คอ - การค านวณหาจ านวนของแผงเซลลแสงอาทตย ในกรณทอปกรณไฟฟากนกระแสไฟมากกวากระแสทไดจากแผงเซลลแผงเดยว หรอแผงเซลลแผงเดยวไมสามารถประจ (Charge) แบตเตอรใหเพยงพอตอการใชงานได จงตองเพมแผงมากขนเพอใหไดกระแสเพยงพอตอการใชงานในแตละวน เชน อปกรณไฟระบบ 12 โวลต ตองการกระแสไฟฟารวม 60 แอมปถาใชแผงเซลล 1 แผงทใหกระแสไฟฟาประมาณ 3 แอมป เวลา 8 ชวโมงตอวนจะใหกระแสวนละ 3 x 8 = 24 แอมป – ชวโมงซงไมเพยงพอ ตองเพมแผงเซลลเปน 3 แผง และตอในลกษณะขนาน เพอใหไดกระแสเพยงพอตอการใชงานในแตละวน และเนองจากการตอแผงเซลลในลกษณะขนานน จะท าใหคาแรงดนเทาเดม - ในกรณทตองการใหไดคาแรงดนเพมขน ใหเพยงพอตอความตองการของอปกรณไฟฟาจงตองเพมแรงดนไฟฟาใหเทากบแรงดนทอปกรณไฟฟานนๆ ตองการมความจ าเปนตองเพมแผงเซลลและตอในลกษณะอนกรม แตคากระแสไฟฟาทไดจะเทาเดม เชน แผงเซลลใชในระบบ 12โวลตตอ 1 แผง ถาตองการ 24 โวลตตองใช แผงเซลลตอในลกษณะอนกรม 2 แผง และถาตองการ 36 โวลตกตอ 3 แผง - ความสมพนธของความเขมแสงอาทตยและอณหภม เมอน าแผงเซลลแสงอาทตยทไดรบการออกแบบใหมการตอทเหมาะสม ในการทจะน าไปใชงาน จะตองจดตงในทไมมการบงแสงอาทตย เพอปองกนการเกดจดรอน (Hot Spot) ขนในแผง เนองจากผลจากการปอนกลบของก าลงไฟฟาเปนเหตใหเกดการรอนไหมของเซลลทถกเงาบงทบ ดงนนการใช (By-Pass Diode) ตอครอมระหวางแผง ซงจะจดใหกระแสไฟฟาไหลผานไดโอดแทนการทจะไหลผานเซลลทถกเงาบงทบ ซงไมใหเกด Hot Spot ขน - เมอน าแผงเซลลแสงอาทตยมาใชงาน และตองการใหแรงดนไฟฟาตกครอมโหลดมคาคงทไมแปรเปลยนสภาพภมอากาศหรอสภาพแวดลอม ในกรณนตองตอแบตเตอรขนานไวกบ

13

แผงเซลลแสงอาทตย โดยมเงอนไขวากระแสจากแบตเตอรจะไมไหลกลบเขาสแผงเซลลในขณะไมมแสงอาทตย ท าไดโดยตอไดโอดคนไวระหวางแบตเตอรกบแผงเซลล ดงภาพท 2.5

Load

SwitchBlocking Diode

BatterySolarCells

ภาพท 2.5 แสดงการตอเขากบโหลดเพอใชงานของแผงเซลลแสงอาทตย

2.4 ไดโอดเปลงแสง[3]

ไดโอดเปลงแสง หรอ LED ยอมาจาก Light Emitting Diode คอ ไดโอดชนดทเปลงแสงออกมาไดเมอมกระแสไฟฟาไหลผาน โดยแสงทเปลงออกมาประกอบดวยคลนความถเดยว และมเฟสตอเนองกน ซงตางกบแสงธรรมดาทตาคนมองเหนอนประกอบดวยคลนซงมเฟสและมความถตางๆกนมารวมกน สญลกษณของไดโอดเปลงแสงและรปราง ซงม 2 ขาเชนเดยวกบไดโอด ธรรมดา แอลอดจะใชในภาคแสดงผลของเครองมอทางอเลกทรอนกสเชน ตวเลข 7 สวนในเครองค านวณเครองรบวทย นาฬกาอเลกทรอนกสแบบตวเลข และคอมพวเตอร เปนตน

A

K

- Cathode (K) + Anode (A)

ภาพท 2.6 รปรางและสญลกษณของไดโอดเปลงแสง

14

ไดโอดเปลงแสงอาศยหลกการท างานของรอยตอของพเอนขณะทมแรงดนไปขางหนา คอ เมอเราใหไบแอสไปหนารอยตอพเอนนน อเลกตรอนอสระและโฮลบางตวทเคลอนทไปในเนอสารกงตวน าจะรวมตวใหม อเลกตรอนอสระตกจากระดบพลงงานในแถบน าไฟฟากลบสแถบเวเลนซ และปลอยพลงงานออกมา ถารอยตอพเอนท ามากเจอรแมเนยมและซลกอน พลงงานทถกปลอยออกมาจะอยในรปของความรอน แตถารอยตอพเอนทาจากสารกงตวน าพวกแกลเลยมอะลมเนยมอาร-เซไนด(GaAlAs) แกลเลยมอารเซไนดฟอสไฟด(GaAsP) หรอ แกลเลยมฟอสไฟด(GaP) พลงงานทถกปลอยออกมาจะอยในรปของแสง ซงรอยตอพเอนประเภทหลงนจงท าหนาทเปนตวไดโอดเปลงแสง

N P

ภาพท 2.7 ลกษณะรอยตอ พ – เอน ของไดโอดเปลงแสง จากภาพท 2.7 เปนภาพตดดานขางแสดงโครงสรางของไดโอดเปลงแสง ซงจะเหนวาเปนลกษณะของรอยตอพเอนทวๆไป และเพอทจะใหการแผกระจายของคลนแสงจากรอยตอเปนไปโดยสะดวก รอยตอพเอนจงอยใกลกบผวหนาแผนผลกมากๆ และยงมการใชเลนสและสารปองกนการสะทอนกลบเขาชวยอกดวย คณสมบตทางไฟฟาแสดงถงความสมพนธระหวางกระแสและแรงดนของแอลอดในชวงไบ-แอสไปหนาแอลอดจะน ากระแสและมแรงดนครอมตวมน ขนาดของแรงดนขนอยกบส และยหอของแอลอด ชวงนแอลอดจะเปลงแสงสวางออกมาได ถาหากกระแสมคามากขนความสวางกจะเพมขนดวยจนถงจดหนงทความสวางจะเรมคงท หรออมตวทจดนและกระแสจะมคาประมาณ 15 มลล-แอมแปรซงอาจจะมากกวาหรอนอยกวากแลวแตยหอและคณภาพของแอลอด เมอกระแสมคามากกวา 15 มลลแอมแปร แอลอดกจะไมสวางขนอกหรอสวางขนอกเพยงเลกนอยเทานน และถากระแสมคาเพมขนอกเรอยๆ แอลอดอาจพงเสยหายได ดงน นการใชงานตวแอลอด มกจะก าหนดใหกระแสผานตวมนประมาณ 15 มลลแอมแปร

15

ในชวงไบแอสผนกลบ แอลอดมโอกาสเสยหายไดงายถาหากแรงดนครอมตวมนมคาเกนกวา 5 โวลต ซงจะท าใหเกดแรงดนเบรกดาวนจนไมสามารถควบคมกระแสทไหลผานตวแอลอดได วงจรพนฐานซงนยมใชในการประกอบแอลอดเพอใชงาน ดงภาพท 2.8 คาความตานทานในวงจรเปนตวน าจ ากดกระแสซงไหลในวงจรโดยสามารถค านวณหาไดจากสมการ

(2.1)

VFLED

R

I

Vs

ภาพท 2.8 วงจรพนฐานของไดโอดเปลงแสง Vsเปนคาแรงดนทแหลงจายให VF เปนคาแรงดนไบแอสทไปตกครอมไดโอด I คอคากระแสขณะทไดโอดไดรบการไบแอสไปหนา คาของ VFและ I จะขนอยกบชนดและสของแสงทเปลงออกมาจากไดโอด เชน แอลอดทใหแสงสแดงจะมคาประมาณ 1.6 – 2.5 โวลต และ 5 – 25มลล-แอมแปร ถาใหแสงสเขยวและสเหลองจะอยในชวง 2.0 – 3.5 โวลต และ 10 – 40มลลแอมแปร โดยทวไปแรงดนไบแอสผนกลบซงท าใหเกดเบรกดาวนทรอยตอของแอลอดจะมคาประมาณ 3 – 11 โวลต จงตองระมดระวงมใหแอลอดเสยหาย ซงวธหนงทใชปองกนมใหแอลอดเสยหายเมอแรงดนไบแอสสงกวาปกต โดยการใชแอลอดธรรมดาตอขนานครอมตวแอลอด ถาหากวาแอลอดไดรบแรงดนไบแอสผนกลบเกนกวา 0.4 โวลต แลวไดโอดซงตอครอมนจะท างานยอมใหกระแสไหลผาน แอลอดจงไมเกดการเสยหาย ตวไดโอดเปลงแสง ไมนยมน ามาตอขนานกนตรงๆ เพราะ VF ของแอลอดแตละตวมคาไมเทากน แรงดนทไดจากการขนานจะมคาเทากบแรงดนของตวต าสด และตองค านวณให R รบกระแสสงขน 2 เทา (30 มลลแอมแปร) เชน แอลอด 2 ตวมคา VF = 1.8 โวลต และ 2 โวลต เปนผลใหแรงดนทตกครอมแอลอดทงสองเหลอ 1.8 โวลต ผลทตามมาคอ แอลอดตวท 2 จะไมคอยสวาง

VS - VF I

R =

16

หรอสวางเพยงรบหรเทานน และกระแสขนาด 2 เทา (30 มลลแอมแปร) จะไหลผานแอลอดตวท 1 เพยงตวเดยว ทางแกของการตอขนานกน กคอ ตองตอวงจรดงภาพท 2.8โดยใชความตานทานแยกการจ ากดกระแสดวยวธการนถงแมวา VF ของแอลอดแตละตวไมเทากนกจะท าใหกระแสของแตละตวตางกนเลกนอยเทานน และดวยวธนแทนทจะเปนแอลอดตวเดยว อาจใชเปนแอลอดหลายๆตวตออนกรมไปกอนหลายๆชด แลวน ามาตอขนานกนอกครงหนง กจะเปนการตอแบบผสมซงจะท าใหเกดการสญเสยทความตานทานนอยทสด และแรงดนทปอนเขาชดแอลอดจะมคาไมสงนก เปนวธทเหมาะสมส าหรบการตอแอลอดจ านวนมากๆ

2.5 แบตเตอร [4] แบตเตอรจดเปนอปกรณทมความส าคญมากตวหนง โดยท าหนาทเปลยนพลงงานทางเคมใหเปนพลงงานไฟฟา เพอจายใหกบเครองใชไฟฟาตาง ๆ แบตเตอรทเหมาะสมในการน ามาใชใหเกดประโยชนสงจะตองสามารถท าการอดไฟและจายไฟไดหลาย ๆ ครง เซลลของแบตเตอร ประกอบดวยแผนธาตบวกแผนธาตลบ และสารละลายทเปนของเหลวหรอวน ทเรยกวา “อเลกโตรไลท” เซลลเหลานอาจมการหมปดสนท หรอมชองใหสารละลายระเหยได แผนธาตบวกและแผนธาตลบจะวางคกนในเซลลเสมอ แบตเตอรลกหนง ๆ จะมแผนธาตบวกและแผนธาตลบ หลาย ๆ ชด วางขนานกนเปนค ๆ เพอใหกระแสไฟฟาทจายไดสงขนแผนธาตบวกและแผนธาตลบเหลาน จะถกแผนกนปองกนไมใหมสวนทสมผสกนได แตไอออนสามารถวงจากแผนธาตแผนหนงผานสารละลายไปยงแผนธาตอกแผนหนง ท าใหเกดกระแสไฟฟาขน แบตเตอร เปนอปกรณก าเนดไฟฟาจากปฏกรยาทางเคม ซงหนวยยอยของแบตเตอรจะเรยกวา เซลล เหมอนกน การตอเพอใหไดกระแสและแรงดนทสงขน กจะตองมการตอเซลลในรปแบบของการขนานหรออนกรมกน ซงปกตจะเปน 12 โวลต หรอ 24 โวลต และบางระบบอาจจะถง 250 โวลต เปนตน การจ าแนกเซลลอาจแบงออกเปน เซลลปฐมภม (แบบทใชแลวไมสามารถน ากลบมาใชไดอก) และแบบทตยภม (สามารถทจะกลบมาใชใหมไดโดยการชารจใหม)

17

2.5.1 ชนดของแบตเตอร - แบตเตอรซงใชกรด สารละลายในแบตเตอรนน จะตองสามารถทจะแตกตวเปนประจได (เพอเปนกระแส) ซงในทางปฏบตกคอ กรด หรอ ดาง พวกทใชกรดจะมเพลท หรอขวไฟฟาเปนตะกวเสมอ แตเนองจากตะกวเปนโลหะทออน ตะกวอลลอยยจงไดมการพฒนาขน เชน การใชตะกว 94 เปอรเซนต และพลวง 6 เปอรเซนต หรอในป พ .ศ . 2473 ไดมการพฒนาโดยใชตะกว และ แคลเซยม0.05 เปอรเซนต ซงท ง 2 ชนดน จะตองใชสารละลายเจอจางของกรดซลฟรคเปนอเลคโตรไลต แตเนองจากการใชตะกว-พลวง เปนขวไฟฟานนท าใหแบตเตอรมการสญเสยโดยธรรมชาต ทสงกวา การใชงานจงจ าเปนตองมการชารจเพมอยางสม าเสมอ - แบตเตอรซงใชดาง แบตเตอรซงใชดางนน ทพบเหนกนบอยทสดคอ นเกล-แคดเมยม ซงใชเพลท คอ นเกลและแคดเมยม สวนอเลคโตรไลตทใชคอ แมกนเซยมไฮดรอกไซด

2.5.2 ขอพจำรณำในกำรใชงำนแบตเตอร ในการใชงานแบตเตอรคอ อณหภม เพราะอณหภมจะมผลโดยตรงกบความหนดของ อเลคโตรไลตทใช ซงการก าหนดอณหภมใชงานของแบตเตอรจะใชหลกการเฉลย 24 ชวโมง ถาหากอณหภมทใชงานสงขนกระแสในการชารจปรมาณกาซและการเตมน าจะตองเพมขน ขณะทอายการใชงานของแบตเตอรจะต าลง 2.5.3 คณสมบตในกำรจำยกระแสของแบตเตอร ปรมาณกระแสทจายออกมาได ซงก าหนดไดโดยแรงดนแรกเรม และแรงดนสดทาย ซงถอวาเปนแรงดนต าสดทยอมรบไดในขณะทเซลลยงคงจายกระแสอย โดยเฉลยทวไปแลวแรงดนแรกเรมจะมคาประมาณ 2.0 และ 1.2 โวลตตอเซลล ส าหรบ ลค-แอซด และ นเกล- แคดเมยม สวนแรงดนสดทายนนจะยอมรบใหมคาประมาณ 1.75 และ 1.0 โวลตตอเซลล ของแบตเตอรแตละชนดตามล าดบ

18

2.5.4 อตรำในกำรจำยกระแส ความจของแบตเตอรนนจะบอกในหนวยของแอมปตอชวโมง โดยใชฐาน 8 ชวโมงเปนหลก ซงถาหากวาไมทราบวาใชฐานอะไรเปนหลกแลว การรความจของแบตเตอรกดเหมอนจะไมมประโยชนเทาไรนก ค าอกค าหนงทมกจะใชอยเสมอในวงการแบตเตอรกคอ “ซเรโช” หรอ คาปาซตเรโชเปนแบตเตอรขนาด 120 แอมปตอชวโมงการจายกระแส 120 แอมปตอชวโมง หรอ15 แอมปตอชวโมง นนถอวาคอ 1 ซ หรอถาจายให 30 แอมป กหมายถง 2 ซ เปนตน อกประการหนงตวเลข 120 แอมปตอชวโมง ทกลาวไปแลวนนเปนความจของแบตเตอร เมอใหจายกระแสใหนาน 8 ชวโมง ถาหากวาการใหแบตเตอรจายพลงงานใหหมดในเวลายงเรวเทาไรความจของแบตเตอรกยงลดลงมากขน เพราะวาการดงกระแสออกจากแบตเตอรในอตราทมากขนจะท าใหเกดการสญเสยพลงงานมากขนเพราะในตวแบตเตอรเองจะมความตานทานภายในท าใหคา สญเสยภายในมากขน 2.5.5 กำรประจแบตเตอร การประจไฟเขาแบตเตอรตองใชกระแสไฟตรง (DC) เทานนการประจไฟแบตเตอรอาจท าไดทละหลายๆ หมอกไดโดยตอกนไดทงแบบอนกรมและแบบขนาน การประจไฟทนยมใชกนมอย 3 วธคอ 1. การประจไฟดวยกระแสไฟคงท (Constant Current Charging)โดยการปอนกระแสไฟเขาสแบตเตอรดวยกระแสไฟคงทตลอด โดยใชกระแสไม เกน 1/10 ของความจแบตเตอร 2.การประจไฟดวยแรงเคลอนคงท (Constant Voltage Charging) โดยการปอนประจเขาสแบตเตอรดวยขนาดแรงเคลอนคง ทขนาดแรงเคลอนทใชจะสงกวาแรงเคลอนของแบตเตอร ประมาณ0.5โวลตเสมอ 3. การประจไฟแบบเรว (Quick Charging) สามารถประจไฟดวยกระแสสงๆ ได แบตเตอรจะเตมเรวแตจะมโอกาสท าใหแบตเตอรเสยเรวไดเชนกนเหมาะส าหรบงานเรงดวนหรอเปนแบตเตอรใหมๆ สภาพด ขณะประจไฟแบตเตอรดวยวธนหากน ายาขนควรลดกระแสไฟใหนอยลงการขนสบเนองจากการรวงของแผนธาตอาจท าใหเสยหายได

19

2.6 วงจรเรกกเลเตอร [5] 2.6.1 วงจรปรบแตงแรงดน (Voltage Regulator) เนองจากพลงงานทไดจากเซลลแสงอาทตยไมคงท สาเหตจากสภาพอากาศในแตละวน ยงมความแปรปรวน และแรงดนทไดจากแบตเตอรมคาอยท 12 โวลต ดงนนจ าเปนตองมอปกรณทชวยในการปรบแตงแรงดนไดคงท เนองจากอปกรณภายในระบบควบคมสญญาณไฟทประกอบไปดวยอปกรณทางอเลกทรอนกสทงหมดทตองการใชไฟเลยงท 6 โวลต แรงดนในระดบคงทโดยใชวงจร (Voltage Regulator) ดงภาพท 2.9

ภาพท 2.9 แสดงวงจรวงจรปรบแตงแรงดน (Voltage Regulator)

2.7 กำรชำรจแบตเตอรตะกวกรด

การชารจประจแบตเตอร คอ การน าแหลงจายไฟ DC จากแหลงจายภายนอก เชน เครองดซเจนเนอรเรเตอรเปนตน มาจายก าลงงานไฟฟาใหกบแบตเตอร การชารจแบตเตอรมอยดวยกน 2 ชนด ดวยกน คอ 2.7.1 กำรชำรจแบบกระแสคงท การชารจแบบกระแสคงทนบวาเปนการชารจทมประสทธภาพกวาแบบโวลตเตจคงท แตการชารจแบบกระแสคงทนจะใชระยะเวลาในการชารจนานกวาการชารจแบบโวลตแตจคงททงนเพราะการชารจแบบกระแสคงทน จะถกจ ากดปรมาณการชารจจากเครองชารจเขาวงจรแบตเตอร

20

เปนจ านวนแอมปตอชวโมงดงนนแบตเตอรจะไดรบกระแสในการชารจเปนไปอยางตามทก าหนด เมอเปนเชนนบางทานอาจจะต งปญหาถามวาท าไมไมต งกระแสในการชารจใหสงขนถงแมแบตเตอรจะไดรบกระแสมากกจรงอย แตผลเสยหายจะเกดขน ตามปรมาณของกระแสทท าการชารจและในทสดแผนเพลทของแบตเตอรทเปน Active Materalของเซลลแบตเตอรจะเกดการคดงอแตก หรอรอยราวอนเนองมาจากความรอนในเซลลสงกวาก าหนด จะท าใหเซลลแบตเตอรนนๆ เกดการระเบดขนได สวนการชารจกระแสคงทมขอดทเกดขนกบแบตเตอรคอท าใหเซลลทกเซลลทกๆ เซลลในชดแบตเตอรไดรบในการประจกระแสในการชารจทมสดสวนเทากนทกๆเซลลตลอดจนชดแบตเตอรซงในการชารจดวยกระแสคงทนท าใหการค านวณหาคาความจของแบตเตอรไดงายและสะดวกเชน เราน าแบตเตอรทมคาความจขนาด 34 แอมแปรหากเราจะใชระยะเวลาในการชารจ 5 ชวโมงเตม เราตองใชกระแสในการชารจแบตเตอร เทากบ 6.5 แอมแปรตอชวโมงดงนนคาความจของแบตเตอรจะเทากบ 5 คณดวย 6.8 เทากบ 34 แอมแปรดงนนเราจงพอทจะสรปไดวา เหตผลทท าใหการชารจแบบกระแสคงทใชเวลานานหรอชาดวยเหตผลดงน - ขนอยกบคาความจหรอขนาดของแบตเตอรทน ามาท าการชารจ - ขนอยกบปรมาณของกระแสทท าการชารจ - ขนอยกบสภาพของแบตเตอรกอนทจะท าการชารจ จากการชารจแบบกระแสคงท เราไมไดกลาวถงโวลตเตจทชารจแบตเตอรเลย อยางไรกตามในขณะทเราท าการชารจแบตเตอรอยนน ระดบโวลตทเซลลของแบตเตอรจะเรมจาก 2.00 โวลตตอเซลล จนถง 2.33 โวลตตอเซลล 2.7.2 กำรชำรจแบบโวลตเตจคงท จากทเราไดทราบมาแลววาการชารจแบบกระแสคงทเราจะท าการชารจอยางรวดเรวไมได ตอไปนเราจะไดศกษาถงการชารจแบบโวลตเตจคงท ในการชารจแบบนจะใชเวลาในการชารจนอยกวาการชารจในแบบแรกหรอท าการชารจไดอยางรวดเรวกวานนเองระยะเวลาในการชารจจะเรวกวาเทาไรนนขนอยกบความสามารถของเครองชารจจะตองจายกระแสออกมาได 50% ของแบตเตอรมาท าการชารจ เชน แบตเตอรขนาด 100 แอมแปรตอชวโมงจะใชเวลาชารจเทากบ 2 ชวโมง การชารจแบตเตอรเกดจากเมอแบตเตอรถกน าเอาพลงงานออกมาไปใชงานตองมการชารจหรอประจไฟใหแบตเตอรมประจเตมดงเดม การชารจแบตเตอรโดยระบบโวลตเตจคงทท าไดโดยการใชเครองชารจ เปนตวก าเนดโวลตขนมาแลวปอนเขาแบตเตอร แตการก าเนดโวลตจาก

21

เครองชารจ อาจจะมโวลตเตจทไมคงทและนบวาเปนวงจรทส าคญยงส าหรบการชารจ ซงตวนเราเรยกกนทวไปวา วงจรเรกกเลเตอร ดงนนวงจรเรกกเลเตอรจะท าหนาทใหแบตเตอรไดรบการชารจทคงทและนบวาเปนวงจรทส าคญยงส าหรบการชารจแบบโวลตเตจคงทและในท านองเดยวกนถาหากวงจรเรกกเลเตอรนเสยจะท าใหแบตเตอร ไดรบระดบโวลตเตจในการชารจทไมถกตอง ซงจะท าใหแบตเตอรไดรบโวลตเตจในการชารจมากหรอนอยเกนไป ซงระดบโวลตเตจในการชารจโดยทวๆ ไปนนการตงโวลตเตจเรกกเลเตอรจะมคาโวลตเตจเทาไรนนใหดคมอของแบตเตอรนนๆ เปนหลกในกรณทไมมหนงสอคมอใหใชหลกการดงน ใหใชจ านวนโวลตเตจในการชารจตอเซลลตอเซลลคณดวยจ านวนโวลตเตจในการชารจตอเซลลคณดวยจ านวนเซลลของแบตเตอรทท าการชารจ เชนแบตเตอร 24 เซลลจะปรบแตงโวลตเตจของเครองชารจเทากบ 2.15 คณดวย 24 เทากบ 51.6 V 2.7.3 วงจรและกำรท ำงำนของวงจร จากภาพท 2.10 ไอซออป-แอมปใชเปนแบบ นอรตน ออป-แอมป ซงโดยคณลกษณะของ ออป-แอมปแบบน คาแรงดนเอาตพตจะถกควบคมโดยอนพตทอยในรปของกระแสไฟฟาทไหลเขา ทงขาอนเวอรตง และขานอนอนเวรตตง ซงแรงดนเอาตพต จะมคาเปนผลคณของ การขยายของออป-แอมปตามแตการตอวงจร กบผลตางระหวางกระแสอนพตท ง 2 ดาน สวนในวงจรชารจแบตเตอรเพอความเหมาะสมจะใชออป-แอมปซงใชแหลงจายแรงดนบวกและกราวดธรรมดา ท IC 1/4 เปนการตอแบบวงจรเปรยบเทยบ (Comparator) โดยทขา 8 ของ IC 1/4 ตอกบแรงดนทอนพตของวงจร โดยผาน R1 และขา 13 ของ IC 1/4 ตอกบแรงดนเอาตพตทจายใหกบแบตเตอรโดยผาน R2 ซงจากแรงดนทจด A และทจดทจะไปจายใหกบแบตเตอรเกดการเทากน ท าใหกระแสทไหลเขาขา 8, 13 ขนอยกบ R1 และ R2 เนองจากแรงดนทจายมาเลยงวงจรจะมลกษณะเปนรปคลนซกบวก ซงเปนรปคลนทจด A แตจากรปแรงดนเอาตพต สวนวางของสญญาณจะมคาแรงดนสงกวา แรงดนอนพตในชวงเดยวกนท าใหไดแรงดนเอาตพตของ IC 1/4 ขา 9 ทจด B IC 1/3 ตอเปนตวแปลงสญญาณพลสใหเปนฟนเลอย โดยทขา 12 ของ IC 1/3 ตอกบไฟบวกเอาตพต และขา 11 ของ IC 1/3 ตอมาจากเอาตพตของ IC 1/4 โดยผาน R3 และ D1 ในขณะทขา 12 ของ IC 1/3 มกระแสไหลเขามาท าใหเอาตพตของ IC 1/3 แสดงผลเปนชวงขนของสญญาณสามเหลยม ซงเปนแรงดนทจด C และเมอมกระแสไฟฟาทขา 11 ของ IC 1/3 (ในขณะทมผลลพธออกมาทขา 9 ของ IC 1/4 ซงเปนจงหวะเดยวกนกบทแรงดนเอาตพตทจายใหแบตเตอรลดลง) ซงจะมคามากกวาขา 12 ของ IC 1/3 ท าใหเอาตพตของ IC 1/3 แสดงเปนชวงตกของสญญาณสามเหลยม ซงเปนรปสญญาณเอาตพตทจด C และน าสญญาณทไดไปยงขา 1 ของ IC 1/2 โดยผาน R9

22

0V

-+-+

-+

LED2

-+

VR2100

D11N4148

5.1VQ3

BC212

Q1BC182

Q2BC212

D21N4148

SCR

Input+

Battery

Output

+15V

+15V

VR1100

D31N4148

IC1/4IC1/3

IC1/2IC1/1

R1710M

R1947K

A

B

C

D

E

R144.7K

C50.1u

R111M

C10.1u

R147K

R21MR31K

R4470

R52.2K

R6150K

R7470R8470

R947K

R1047K

R1210K

R1322

R154.7K

R160.22

R1847K

R202.2

R21470

R22220

C447u

C347u

C20.1u

IC1 = LM3900N

LED1

ภาพท 2.10 วงจรเครองชารจแบตเตอร

23

IC 1/1 ตอเปนวงจรขยายคาผดพลาด โดยทขา 2 ของ IC 1/1 จะตอกบ VR2 ซงตอกบ R21, R22 เพอแบงแรงดนจากแรงดนเอาตพตทจายใหกบแบตเตอร และน าไปเปรยบเทยบกบแรงดนทขา 3 ของ IC 1/1 ทตอกบชด R20 ZD1, R18 ซงเปนแรงดนทผานการเรกเลตดวยซเนอรไดโอดแลว และอตราการขยายแบบนจะมคาเปนอตราสวนของ R17 ตอ R18 สวน C5 เปนตวปองกนความถทไมตองการ โดยเอาตพตของ IC 11 ทขา 4 จะเปนสญญาณไปตรงทเปลยนแปลงระดบแรงดนขนลง จากการเปลยนแปลงระดบแรงดนไฟฟาท VR2 ทผานการฟลเตอรโดย C4 แลว(จากแรงดนเอาตพตทจายใหแบตเตอรเปนแบบลกคลนพลส) และน าเอาตพตของ IC 1/1 ตอกบขา 6 ของ IC 12 โดย IC 12 เปนวงจรก าเนดพลสโดยตอแบบนอนอนเวอรตงแอมปท าใหขณะทขา 1 ของ IC 1/2 มระดบสงกวาขา 6 ท าใหไดเอาตพตเปนบวกสงสด ซงเปนรปคลนทจด D สามารถเปรยบเทยบกบรปคลนทจด D ไดทจดตดของรปคลนทขา 6 และขา 1 ของ IC 1/2 จะท าใหรปคลนของเอาตพตของ IC 1/2 นเปลยนไป จากบวกเปนศนยหรอจากศนยเปนบวก และเอาตพตของ IC 1/2 นจะน าไปใชในการ “กระตน” ท SCR โดยผาน Q3 ,LED1,D4,R7 และ R8 โดย R8 จะตอครอมระหวางเกตกบแคโทดและน าแรงดนทครอม R8 นใชในการกระตน SCR ใหท าการน ากระแสจายแกแบตเตอรR16 จะเปนตวตานทานทมกระแสไหลผานไปยงแบตเตอร จะใชแรงดนไฟฟาทตกครอม R16 ไปตรวจสอบขนาดกระแสไฟฟา โดยใช VR1 เปนตวปรบขนาดการตรวจจบกระแสทตกครอม R16 ผาน R15,R14 โดยม C3 เปนฟลเตอร เพอท าใหทขาเบส ของ Q2 เปนระดบแรงดนไฟฟาทเรยบขน และ Q2 จะท างานตามการเปลยนแปลงของแรงดนทขาเบส คอเมอแรงดนครอม R16 เพมขนจากการทกระแสไหลมากขนจะท าใหแรงดนทขาเบส ของ Q2 มคาบวกเพมขน ท าให Q2 น ากระแสมากขน ระดบแรงดนทแอโนดของ LED2 สงขน จนท าให LED2 สวางขนได (เมอต ง VR1 ใหแรงดนทแอโนด และแคโทด ของ LED2 มคาเทากน ขณะไปตอแบตเตอร)

24

บทท 3 กำรออกแบบโครงงำน

การออกแบบโครงงานระบบผลตไฟฟาจากแสงสรยะส าหรบตะเกยงไฟฟาในหมบานทไมมไฟฟาใช โดยการออกแบบนเปนการออกแบบโคมตะเกยง โดยมการน าหลอด LED มาเปนตวหลกทใหแสงสวาง โดยใหโซลารเซลลตวรบพลงงานแสงอาทตยแลวแปลงเปนพลงงานไฟฟา โดยผานชดชารจเจอรเขามาไวในแบตเตอร 12 โวลต ซงอยในรปของแรงดนกระแสตรง ท าการปรบขนาดแรงดนกระแสตรงใหลดลง ใหเหมาะสมกบการจายหลอด LED

3.1 โครงสรำงของโครงงำน

ภาพท 3.1 แผนภาพขนตอนการท างานของระบบ

SOLAR ENERGY

BATTERY CHARGER

LOAD

REGULATOR

BATTERY

25

ในการออกแบบระบบพลงงานไฟฟาทไดจากพลงงานแสงอาทตยนน จ าเปนตองหาคาพลงงานไฟฟาทเหมาะสมกบอปกรณทจะใชรวมในการออกแบบเพอจะท าการค านวณหาขนาดของเซลลแสงอาทตย และขนาดความจของแบตเตอร โดยในขนตอนเรมแรกจะตองก าหนดรปแบบลกษณะของโหลด แตเนองจากโครงงานนไดน าเอาไดโอดเปลงแสง (LED) มาเปนตวแสดงผลในรปแสงสญญาณไฟ ซง LED เปนอปกรณทางอเลกทรอนกสทใชรปแบบพลงงานไฟฟาระบบกระแสตรง จงท าใหไมตองมการแปลงระบบกระแสไฟฟา อกทง LED ยงกนพลงงานทางไฟฟานอย

3.2 กำรค ำนวณหำควำมตองกำรพลงงำนไฟฟำของโหลดในระบบ 3.2.1 ค ำนวณหำควำมตองกำรใชพลงงำนไฟฟำของโหลด วงจรขบหลอด LED หลายตวพรอมกนแตการตอแบบนวงจรจะกนกระแสคอนขางสง การน าหลอด LED หลาย ๆ ตวมาใชงานพรอม ๆ กนอกแบบหนงกคอการน าวงจรพนฐานจากรปมาตอขนานกนดงแสดงในรปแตการตอวงจรแบบนคอนขาง จะกนกระแสมาก คอเทากบผลรวม ของกระแสทจายใหแก หลอด LED แตละตว

ภาพท 3.2 วงจรการตอหลอด LED - ค านวณคาความตานทาน V = I x R จะได R = V / I

ถาใชแหลงจายไฟขนาด 6 V และหลอด LED ใชแรงดน ( V ) =3.0 V และกระแส

26

( I ) = 20 mA จะตองใชคาความตานทานจากสตร R = ( V แหลงจายไฟ – V ตกครอม ) / I = ( 6– 3 ) / 20 mA = 150 โอหม

- ค านวณ LED ทใชในการแสดงผลสญญาณ โดยท LED1 หลอดใชแรงดน ( V ) =3.0 V และ กระแส ( I ) = 20 mA - โคมไฟสญญาณ 1 ดวง ใชหลอดLEDจ านวน 30หลอด น ามาตอขนานกน ดงนนโคมไฟสญญาณ 1 ดวง จะใช I1 = จ านวนหลอด x I = (30 )x (20 mA ) = 0.6 A โคมไฟสญญาณ 1 ดวง จะตองใช P1= V x I1 = (3.0V ) x (0.6 A ) = 1.8 W I1คอ กระแสทใชกบหลอด LED จ านวน 30หลอด P1 คอ ก าลงทใชกบหลอด LED จ านวน 30หลอด - ดงนนระบบมความตองการกระแสทแรงดนแบตเตอร6 V IT = P1 / V = (1.8W ) / ( 6 V ) = 0.3 A ระบบตองการ IT = 0.3 A IT คอ กระแสรวมทงหมดของระบบโคมตะเกยงไฟฟาทตองการ จ านวนโคมตะเกยงไฟฟาทงหมดจ านวน 4 โคม ดงนนกระแสรวมทงหมดของระบบโคมตะเกยงไฟฟาทตองการคอ = (4 )x(0.3 A )

= 1.2 A

27

3.2.2 ค ำนวณหำขนำดแบตเตอร และ แผงเซลลแสงอำทตย - แบตเตอรตองจายกระแส ในชวงเวลาไมมแสงอาทตย เปนเวลา 14 ชวโมง (17:00 – 7:00 น) จะไดคาCapacity ratio = ( 14hr) x ( 1.2 A ) = 16.8 A- hr - เพอเปนการถนอมอายการใชงานของแบตเตอร โดยก าหนดการคายประจ 60% ดงนน จะได คา Capacity ratio = (16.8 A- hr ) x ( 1.60 ) = 26.88 A- hr ดงนน โครงงานนเลอกใชแบตเตอร ทขนาดพกดความจ ไวท 26 A- hrและหาซอไดงาย - ในแตละวนแบตเตอร ไดรบปรมาณกระแสจากแผงเซลลแสงอาทตย เปนเวลา 10 ชวโมง (07:00 – 17:00 น.) I = (26.88 A- hr ) / ( 10 hr) = 2.688 A - เนองจากการชารจแบตเตอรแรงดนทแผงเซลลฯมคาแรงดน มากกวาแรงดนทแบตเตอร โดยก าหนดให 15% คดทแรงดนแบตเตอรมคาท 12.48 V ดงนน แผงเซลลฯ จะตองมขนาดแรงดน V = ( 12.48 V ) x ( 1.15 ) = 14.352 V

ค ำนวณหำขนำดของโซลำรเซลล ก าหนดการใชงานทงหมดในหนงวน 10 ชวโมง โดย Pload/day คอ ก าลงงานไฟฟาทใชตอวน Pload/day = ( 7.2 ) x ( 10 ) = 72 W- hr คดทโซลารเซลลรบแสงแค 5 ชวโมง โดย Pload/day คอ ก าลงงานไฟฟาทตองไดจากโซลารเซลล P out = Pload/day /5 = 72 W- hr/5 = 14.4 W

28

แตคาทไดจากการค านวณดงกลาวยงไมสามารถ น าไปใชเลอกแผงทใชไดเนองจากคาวตตทตองการไดจากแผง จะมคานอยกวาพกดของแผงทแจงในปายบอกพกดของอปกรณ เนองจากปายทบอกมากบแผงพลงงานทผลตไดทคาความเขมแสง 1,000 W / m2 ทอณหภม 25 C°

ดงนนการค านวณขนาดของแผงจะท าไดดงน P out (new) = (1,000 x P out )/ 600 = (1,000 x 14.4 W) / 600 = 24 W - เพอเปนการถนอมอายการใชงานของแผงโซลารเซลล โดยก าหนดการคายประจ 25% ดงนน จะได คา Capacity ratio = (24 W)x( 1.25 ) = 30 W ดงนน โครงงานนเลอกใชแผงโซลารเซลล ทขนาดพกดความจ ไวท 30 W โดยคา 600 W / m2 มาจากคาความเขมแสงโดยเฉลยของประเทศไทย ดงนนเราจะไดพกดแผงอยท 30 W จงสามารถเลอกใชแผงทมขนาดใหญกวากได แตเนองจากผจดท าโครงงานมแผงโซลารเซลลขนาด 30 W อยแลวจงเลอกใชขนาดดงกลาว

29

ภาพท 3.3 ลกษณะแผงเซลลแสงอาทตยทใชในโครงงาน - แผงเซลลแสงอาทตย ทเลอกใชในโครงงานน

คณลกษณะทางไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตย Peak power 30 Wp Current at max power (Imp) 1.7 Amps Short circuitcurrent(Isc) 2.3 Amps Voltage at max power (Vmp) 17.8 Volts Open circuitvoltage(Voc) 21.2 Volts Maximum system voltage 1,000 Volts Dimensions 350 x675 x 35 (±2mm) Power tolerance ± 5%

30

บทท 4 กำรทดลองและผลกำรทดลอง

4.1 ทดลองหำควำมสำมำรถในกำรจำยพลงงำนของแผงเซลลแสงอำทตย 4.1.1 วตถประสงค

1. เพอตองการทราบแรงดนและกระแสสงสดทแผงเซลลแสงอาทตยสามารถจายได 2. เพอตองการทราบถงระยะเวลาในการชารจประจเกบในแบตเตอร จนกวาจะเตม ใช

เวลากชวโมง 3. เพอตองการทราบวาแบตเตอรจายไฟโหลดไดเปนเวลากชวโมง

4.1.2 ขนตอนกำรทดลอง - วางแผงเซลลแสงอาทตยท ามมท 0 องศา , 15 องศา, 30 องศา , 45 องศา ในแนวระนาบ พรอมทงวดคาและบนทกคาทก ๆ 30 นาท - น าคาทวดไดในแตละมมมาเปรยบเทยบ เพอท าการหามมทใหคาแรงดนมากทสด จากแผงเซลลแสงอาทตย ผลการทดลองแสดงท ตารางท 4.1 - ผลทไดจากการวด จะไดมมท 15 องศา ทใหคาแรงดนมากทสด - วางแผงเซลลแสงอาทตยท 15 องศาในแนวระนาบท าการชารจแบตเตอร พรอมท งบนทกคากระแส และแรงดนทชารจทก ๆ 30 นาทผลการทดลองแสดงท ตารางท 4.2 - ทดสอบการจายพลงงานของแบตเตอร (Discharge) โดยจายแรงดนใหกบวงจรโดยแรงดนทจายจากแบตเตอร 12 โวลตผานวงจรเรกกเลตเตอร ไปทแบตเตอร 6 โวลต เพอท าการหาแรงดนทถายเทจากแบตเตอร 12 โวลตไปยง แบตเตอร 6 โวลต พรอมทงบนทกคาเวลา และแรงดนทชารจทก ๆ 30 นาทผลการทดลองแสดงท ตารางท 4.3 - ทดสอบการจายพลงงานของแบตเตอร (Discharge) และผลการทดสอบการวดแสงจาก Lux meterในโคมตะเกยงไฟฟาโดยใชโคมตะเกยงไฟฟา แรงดน 6โวลต กระแส 0.3แอมปเพอท าการหาแรงดนต าสดของแบตเตอร เพอใหทราบถงขดความสามารถทจะจายพลงงานไดในชวงเวลาทจะใชงานจรง ผลการทดลองแสดงท ตารางท 4.4

31

ตารางท 4.1 ตารางผลการทดลองการจายพลงงานของแผงเซลลแสงอาทตย ทมมตาง ๆ

( สถานททดลอง ชนดาดฟา อาคาร 2 มหาวทยาลยศรปทม )

เวลา

0 องศา 15 องศา 30 องศา 45 องศา

แรงดน ( Volt ) แรงดน ( Volt ) แรงดน ( Volt ) แรงดน ( Volt )

07.00 17.0 17.0 17.0 17.0

07.30 17.5 18.0 18.0 17.5 08.00 17.5 18.5 18.5 18.0 08.30 18.0 19.0 18.5 18.5 09.00 19.0 19.5 19.0 19.0 09.30 19.0 19.0 19.5 19.5

10.00 19.0 19.0 19.0 19.0

10.30 19.5 19.0 19.5 19.0 11.00 19.5 19.0 19.0 19.0 11.30 20.0 20.0 19.5 19.5

12.00 20.0 20.0 19.5 19.5

12.30 20.0 20.0 19.5 19.5

13.00 19.5 20.0 19.0 19.0

13.30 19.5 20.0 19.0 19.0

14.00 19.5 20.0 19.0 19.0

14.30 19.5 19.0 19.0 19.0

15.00 19.0 19.0 19.0 19.0

15.30 19.0 19.0 19.0 19.0

16.00 18.5 18.5 18.5 18.5

16.30 18.0 18.0 17.5 17.0

17.00 17.5 18.0 17.5 17.5

คาเฉลย 18.86 19.02 18.76 18.67

32

15

16

17

18

19

20

21

0 องศา

15 องศา

30 องศา

45 องศา

ผลทไดจากการวด จะไดมมท 15 องศา ทใหคาแรงดนมากทสด ดงกราฟแสดงในภาพท 4.1

V

t

ภาพท 4.1 กราฟแสดงผลการทดลองการจายพลงงานของแผงเซลลแสงอาทตย ทมมตาง ๆ ตารางท 4.2 ผลการทดลองการเกบประจแบตเตอรจากแผงเซลลแสงอาทตย

เวลา

ทมม 15 องศา

กระแส ( Amp.)

แรงดนแบตเตอร ( Volt )

07.00 0.29 11.85 07.30 0.30 11.96

08.00 0.30 11.98

08.30 0.31 12.00

09.00 0.35 12.02

09.30 0.38 12.04

10.00 0.38 12.06

10.30 0.40 12.08

11.00 0.43 12.10

11.30 0.45 12.15

33

ตารางท 4.2 ( ตอ )

เวลา

ทมม 15 องศา

กระแส ( Amp.)

แรงดนแบตเตอร ( Volt )

12.00 0.45 12.20 12.30 0.47 12.25

13.00 0.47 12.27

13.30 0.47 12.29

14.00 0.43 12.31

14.30 0.42 12.35

15.00 0.39 12.38

15.30 0.35 12.40

16.00 0.32 12.42

16.30 0.30 12.44

17.00 0.39 12.177 (สถานททดลอง ชนดาดฟา อาคาร 2 มหาวทยาลยศรปทม)

ผลทไดจากการวด ทมม 15 องศา ดงกราฟแสดงในภาพท 4.2

ภาพท 4.2 กราฟแสดงกระแสและแรงดนของการเกบประจแบตเตอรจากแผงเซลลแสงอาทตย

A

V

0

0.1

0.2 0.3

0.4

0.5

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 11.4 11.6 11.8 12 12.2 12.4 12.6

กระแส ( A ) แรวดน ( V )

34

4.2 ทดลองหำควำมสำมำรถในกำรจำยพลงงำนของวงจรเรกกเลเตอร 4.2.1 วตถประสงค

1. เพอตองการทราบแรงดนทวงจรเรกกเลเตอรจายออกมา

4.2.2 ขนตอนกำรทดลอง - จายแรงดนใหกบวงจรโดยแรงดนทจายแรงดนใหกบวงจรโดยแรงดนทจายเทากบ 12 โวลตผานวงจรเรกกเลตเตอร ไปทแบตเตอร 6 โวลต ตารางท 4.3 ผลการทดลองการจายแรงดน

ผลทไดจากการทดลองการจายแรงดน ดงกราฟแสดงในภาพท 4.3 ภาพท 4.3 กราฟแสดงผลการทดลองการจายแรงดนใหกบวงจรโดยแรงดนทจายเทากบ 12 โวลต ผานวงจรเรกกเลตเตอร ไปทแบตเตอร 6 โวลต

เวลาในการชารตประจ (นาท)

แรงดน

12 V 6 V

โคมตะเกยงตวท 1

โคมตะเกยงตวท 2

โคมตะเกยงตวท 3

โคมตะเกยงตวท 4

เรมชารจ 12.61 2.47 2.77 2.47 2.77 30 นาท 12.49 5.5 5.9 5.5 5.9 60 นาท 12.48 5.58 5.98 5.58 5.98 90 นาท 12.46 5.7 5.99 5.7 5.99

120 นาท 12.45 5.93 6.001 5.93 6.00

0

2

4

6

8

10

12

14

เรมชารจ 30 นาท 60 นาท 90 นาท 120 นาท

แรงด

น (v

)

โคมตะเกยงท1

โคมตะเกยงท2

โคมตะเกยงท3

โคมตะเกยงท4

แบตเตอร12v

เวลา

35

ตารางท 4.4 ผลการทดสอบการจายพลงงานของแบตเตอร (Discharge) และผลการทดสอบการวด แสงจาก Lux meterในโคมตะเกยงไฟฟา

เวลาในการเปดใชงาน(นาท)

แรงดนของแบตเตอร (โวลต)

กระแส (แอมป) ระยะจากการวดแสงและคาแสง

จาก Lux meter(ลกซ) 0.5 เมตร 1 เมตร

เรมเปด 6 0.358 112 31 30 นาท 5.86 0.356 94 27 60 นาท 5.66 0.325 28 12 90 นาท 4.38 0.302 17 8

120 นาท 3.48 0.130 13 7 150 นาท 3.11 0.078 9 6 180 นาท 3.03 0.066 8 5 210 นาท 2.90 0.056 6 3 240 นาท 2.60 0.029 4 1

ผลทไดจากการทดลองการจายพลงงานของแบตเตอร (Discharge) และผลการทดสอบการวดแสง จาก Lux meterในโคมตะเกยงไฟฟา ดงกราฟแสดงในภาพท 4.4

ภาพท 4.4กราฟแสดงผลการทดลองการจายพลงงานของแบตเตอร (Discharge) และผลการ ทดสอบการวดแสงจาก Lux meterในโคมตะเกยงไฟฟา

0

20

40

60

80

100

120

แรงดน (V)

กระแส (A)

ระยะการวดแสงท 0.5 ม. (Lux)

ระยะการวดแสงท 1 ม. (Lux)

36

ผลของกำรทดลอง - จากการทดลองใชเซลลแสงอาทตย ผลออกมาพบวาพลงงานทจายออกมาในแตละวนเพยงพอกบการเกบประจของแบตเตอร - ในชวงเวลาไมมแสงอาทตย พลงงานทเกบสะสมไวในตอนกลางวนสามารถจายพลงงานใหกบโหลดไดอยางตอเนองและเพยงพอในใชงาน - ผลทไดจากการทดลองในการตรวจสอบความแสงสวางโคมไฟตะเกยง โดยไดใชไดโอดเปลงแสงเปนตวแสดงผลโคมไฟตะเกยง สามารถทจะมองเหน และเพยงพอกบการน าไปใชงานไดในระดบทนาพอใจ

37

บทท 5 สรปและขอเสนอแนะ

พลงงานจากแสงอาทตยนน จะมประโยชนใชกบสถานทหางไกลความเจรญหรอในสถานททไฟฟายงเขาไปไมถง ดงนนในการจดท าโครงงานน โดยใชเพอเปนแนวทางการศกษาเพอท าใหไดเรยนรถงวธการน าพลงงานจากแสงอาทตยทมอยอยางจ ากด ไปใชงานในสงทจ าเปนใหมความคมคาทางดานเศรษฐศาสตรใหไดมากทสด จากปญหาดงกลาวจงไดเกดแนวคดทจะสรางโครงงานทใชพลงงานแสงอาทตยมาประยกตใชกบโคมตะเกยงไฟฟา

5.1 สรป

โครงงานนจงเลอกใชพลงงานทไดจากธรรมชาตทมากบแสงอาทตยอยในรปของความรอน ซงใชแผงโซลาทแปลงรปจากพลงงานแสงอาทตยมาอยในรปแรงดนไฟฟา ซงกอนอนตองค านงกอนวาโหลดเราใชพลงงานเทาไหร ในโครงงานนเราใชโหลดทเปนโคมตะเกยงไฟฟา ในโคมจะมหลอดไฟ LED30 หลอด เนองจากทใชหลอด LED ในโคมไฟเพราะ LED เปนไฟทมการใช พลงงานต า มอายการใชงานทยาวนาน อกท งยงใหความเขมของแสงสวางเพยงพอทสามารถน ามาใชใหความสวางในบรเวณทตองการแสงสวางเฉพาะแหงไดด ดงนนในโครงงานนจงเลอกใชโหลดทเปนหลอด LED ซงไดก าหนดไวในมาตรฐานของ Institute of Transportation Engineers (ITE) เปนมาตรฐานสากล และในทางมาตรฐาน ITE นนแตละสของหลอด LED กจะมคาความเขมไมเทากนดงนนเมอตองการออกแบบโดยค านงถงมาตรฐาน ITE จะตองค านวณจากความเขมแตละสทก าหนดใหจากมาตรฐาน ITE กจะไดจ านวนหลอด LED ทแนนอนน าไปทดสอบโดยวดคาความเขมจาก Lux meter อกทงวงจรทใชในการตอหลอดเปนแบบขนาน ซงจะท าใหแรงดนทกหลอดเทากนหมด ดงนนเมอรคาแรงดนและกระแสทแนนอนกน ามาคดคาก าลงงานของแตละโคมไฟไดวาใชพลงงานเทาไรจากสตร P = IE จากนนกน าคากระแสมาท าการหาขนาดของแบตเตอรทใชในแตละวน แสงอาทตยจะมแสงแดดทสามารถใหก าลงงานอยในชวง 07.00 – 17.00 น. ซงกคอ 14 ชวโมง หลงจากนกตองน าพลงงานจากแบตเตอรไปใชงาน และสามารถเลอกซอแผงเซลลแสงอาทตยไดแลวโดยค านงถงชวงเวลาทแสงอาทตยใหพลงงานไดเตมท 10 ชวโมง จะตองชารจไฟในแบตเตอรใหเตม

38

5.2 ขอเสนอแนะ จากการทดลองของโครงงาน ในการเกบสะสมพลงงานไฟฟาทไดจากพลงงานแสงอาทตยเพอทจะน าไปใชงานตาง ๆ จ าเปนทตองอาศยชวงเวลา สถานท สภาพภมอากาศ และฤดกาลตาง ๆ โดยพลงงานไฟฟาทผลตจากพลงงานแสงอาทตยนนจะมความไมสม าเสมอ ท าใหการจดเกบพลงงานในบางครงไมเตมทในแตละวน ดงนนการแกไขกคอในการเลอกซอแผงเซลลแสงอาทตย ควรจะค านงถงโหลดทแนนอน แผงเซลลแสงอาทตยทสามารถชารจใหเตมไดภายใน 10 ชวโมง จากการทดลองของโครงงาน มขอเสนอแนะดงน 1. การน าเอาหลอดแอลอด มาใชในงานไฟฟาระบบแสงสวางยงนอยอยแตมแนวโนมมากขนเรอยๆในชวงระยะเวลาไมกปขางหนาน คาดวาไฟฟาระบบแสงสวางจะถกเปลยนมาใชหลอดแอลอดมากขน เนองจากมขอเดนในดานการประหยดพลงงานไฟฟาและมอายการใชงานทยาวนาน 2. หลอดแอลอดยงมขอดอย ในเรองการกระจายของแสง ยงมมมของการสองสวางทยงแคบอยและระยะทางในการสองสวางไมไกลมากนก ควรน าไปใชกบโคมไฟฟาทสะทอนแสง 3. หลอดแอลอด สามารถน ามาใชใหความสวางในบรเวณทตองการแสงสวางเฉพาะแหงไดด เชน อานหนงสอ ไฟทางเดน เปนตน 4. ควรศกษาขอมลหลอดแอลอดรนใหมๆ ทมคณสมบตทดกวา หรอรนทมประสทธภาพสงกวาและมราคาทเหมาะสม เพอเพมประสทธภาพการสองสวาง

39

เอกสำรอำงอง [1] สรเชษฐ แซช ,สรทนศรสานต และ ศวะ นมมกดา “ระบบควบคมอปกรณจากพลงงาน แสงอาทตยดวยไมโครคอนโทรลเลอร” ปรญญานพนธบณฑต คณะวศวกรรมศาสตร มหาลยศรปทม 2543 [2] http://sanluck.igetweb.com/index.php?mo=3&art=197361 [3] ชยวฒน ลมพรจตรวไล “คมอนกอเลกทรอนกส” จดพมพและจ าหนายโดยบรษท ซเอดยเคชนจ ากด (มหาชน) 2535 [4] สจตต สนองคณ “ไฟฟารถยนต” จดพมพโดย เมดทรายพรนตง 2542 [5] สมคด วรยประสทธชย , สมบรณ มาลานนท “แหลงจายไฟกระแสตรงแบบเชงเสน” จดพมพ โดย หจก.ส านกพมพฟสกสเซนเตอร 2548

40

ภำคผนวก Datasheet

41