09 Berekening technisch circuit

Voor de individuele componenten van dit project, zoals ze gespecificeerd staan in het hoofdstuk technische specificaties, kan berekend worden welke aantallen er nodig zijn.

LED-lampjes
Er is vastgesteld dat er gewerkt gaat worden met een stroom van 0.5 ampère. De LED-lampjes werken op maximaal 55 mA. Aangezien 0.5 ampère gelijk is aan 500 milliampère, is het mogelijk om 9 LED-lampjes te laten werken. Hierbij verbruiken deze lampjes maximaal 0.495 ampère.

Zonnecellen
De zonnecellen leveren een stroom van 22 mA (0.022 A) bij 4.2 volt. Voor het opladen van de accu is de spanning (voltage) voldoende. Voor het circuit wordt er gebruik gemaakt van een step-up/down regulator. Echter is het aan te raden om de totale hoeveelheid ampère te verhogen, omdat een zonnecel niet voldoende stroom levert om één LED-lampje aan te sturen (22 mA versus 55 mA), laat staan het hele circuit (500 mA). Het circuit mag maximaal 6 volt en 0.5 ampère bedragen. Om het aantal ampère te verhogen, kunnen er een aantal zonnecellen parallel geschakeld worden.

Met deze informatie kan er berekend worden hoeveel zonnecellen er voor een circuit nodig zijn. Deze berekening is als volgt: 500 mA/22 mA=22,73 zonnecellen. Om binnen de veilige marge te blijven van 6 volt en 0.5 ampère, wordt er naar beneden afgerond. Voor één circuit zijn er dus 22 zonnecellen nodig.

Conclusie
Het totale aantal ampère komt een minimale hoeveelheid boven de norm van 0.5 ampère uit. Dit komt doordat de negen ledlampjes samen maximaal 0.495 ampère nodig hebben met daarbij nog de 0.009 ampère van de microcontroller (totaal = 0.504 A). Er zijn 22 zonnecellen nodig om ervoor te zorgen dat de accu kan worden opgeladen. Om er zeker van te zijn dat de accu opgeladen kan worden, moet er gebruik gemaakt worden van een step-up/down regulator. Dit komt doordat de charger een ingangsvoltage nodig heeft van 6 volt, terwijl de zonnecellen maximaal 4.2 volt leveren. De step-up/down regulator zet de spanning van de zonnecellen om naar de juiste ingangsvoltage. Daarnaast is het nodig om een step-up/down regulator voor de microcontroller te zetten, omdat de accu een voltage levert van 3.7 volt, terwijl er bij de berekeningen van 6 volt en 0.5 ampère is uitgegaan.

Tot slot wordt circuit dubbel uitgevoerd, waarbij de rechterhelft wordt gespiegeld aan de linkerhelft. Hierdoor zijn er in totaal 2 microcontrollers, 18 LED-lampjes, 44 zonnecellen, 2 chargers en 4 step-up/down regulator nodig.