Panel Solar Arduino & ESP32: Cas 18650 Guna TP4056 dan Apa yang Jalan Waktu Malam

Panel solar tidak menjalankan Arduino anda — ia mengisi semula bateri, dan bateri itulah yang menjalankan Arduino anda. Panel 6 W 5 V kami dicucuk terus ke charger TP4056 Type-C, yang mengisi satu sel 18650, yang pula menyuap modul boost supaya rel 5 V kekal stabil. Sama ada ia bertahan sepanjang malam pula ialah soal kira-kira, dan panduan ini mengiranya bersama anda.

Apa sebenarnya yang anda perlukan untuk kuasakan Arduino atau ESP32 dengan solar?

Binaan solar ialah empat peringkat antara matahari dan projek anda: panel → charger → sel → boost converter. Output panel naik-turun mengikut awan, sel bertindak sebagai penimbal, dan boost menukar voltan sel yang jatuh dari 4.2 ke 3.0 V menjadi 5 V stabil yang dijangka oleh Uno atau ESP32.

Panel 6 W 5 V itu berakhir dengan plug USB Type-C male, manakala TP4056 Type-C pula menawarkan socket Type-C female, jadi bahagian input langsung tidak perlukan adapter mahupun solder — pilih charger ini berbanding versi micro-USB. Panel menyambung selnya terus ke pin kuasa plug tersebut, jadi tiada cip negotiation yang perlu dipuaskan.

Modul charger-dan-boost 18650 meletakkan input Type-C, charger kelas 4056, litar perlindungan dan boost 5 V 2 A pada satu PCB — dua sambungan solder, bukan lapan. Senarai komponen di atas mengasingkan setiap peringkat supaya setiap satu boleh diukur.

Berapa banyak kuasa yang panel 6 W benar-benar masukkan ke dalam 18650?

Panel 6 W 5 V itu mampu memberi kira-kira 1.2 A di bawah matahari penuh — 6 W ÷ 5 V. TP4056 tidak boleh menerima kesemuanya: ia memang charger 1 A dari segi rekaannya, diprogram oleh satu perintang kepada maksimum 1000 mA. Jadi siling rantaian ini ialah 1 A, dan panel 6 W sudah pun cukup untuk memenuhinya: panel 10 W atau 15 W menawarkan 2 A atau 3 A, charger tetap mengambil 1 A sahaja, dan lebihannya tidak pernah keluar dari panel.

Haba menurunkan lagi angka sebenar itu, kerana TP4056 ialah charger linear: ia tidak menukar lebihan voltan, ia membakarnya. Pada input 5 V dengan sel 3.7 V yang menarik 1 A, (5 − 3.7) × 1 = 1.3 W bertukar menjadi haba di dalam pakej yang dikadarkan pada 2 W pada 50 °C/W ke persekitaran — 1.3 × 50 = 65 °C di atas suhu udara sekeliling. Cip itu menahan suhu die-nya sendiri pada 125 °C dengan memangkas arus cas, jadi di dalam kotak tertutup pada tengah hari Malaysia ia mengecas jauh di bawah 1 A.

Jadi mengisi sel yang kosong mengambil 2200 mAh ÷ 1000 mA ≈ 2.2 jam pada siling itu, tambah fasa ekor apabila charger menahan 4.2 V dan membiarkan arus pudar sehingga tamat. Kuala Lumpur menerima kira-kira 4.8 kWh/m² sehari secara purata setahun dalam klimatologi POWER NASA, dan 4.2 pada bulan yang paling suram; satu “jam matahari puncak” bersamaan 1 kWh/m², jadi rancang sekitar 4.5 jam matahari puncak untuk panel yang dipasang tetap — hari cerah menawarkan kira-kira 4.5 Ah berbanding sel yang hanya menyimpan 2.2 Ah, manakala hari monsun yang kelabu dengan suku daripada cahaya itu hanya mengumpul 1.3 Ah — kurang daripada satu sel, dan rentetan hari kelabu itulah yang perlu ditahan oleh saiz sistem anda.

Sistem CCTV atau alarm 12 V pula berada dalam laluan yang berlainan sama sekali. Bateri 12 V 7 Ah menyimpan 84 Wh; panel 6 W paling banyak pun mengumpul kira-kira 27 Wh sepanjang hari solar 4.5 jam sebelum ditolak kerugian, dan TP4056 yang mengawal voltan ke 4.2 V memang langsung tidak boleh mengecas pek sebegitu. Yang itu memerlukan panel yang lebih besar, board CN3304 2S/3S/4S berbilang sel, dan buck converter pada perjalanan turun semula.

Kira-kira yang sama, diukur di atas meja kerja:

Apa sebenarnya yang mampu berjalan sepanjang malam?

Satu sel 18650 menyimpan 2200 mAh pada 3.7 V nominal — 8.1 Wh. Boost converter memelihara tenaga, bukan arus: ia menukar ampere dengan volt, dan mengambil potongan dalam perjalanan. Datasheet MT3608 mengiklankan “sehingga 97 %”, iaitu kes terbaiknya pada kenaikan voltan yang landai; anggarkan 90 % untuk menaikkan sel 3.7 V yang semakin lesu ke 5 V. Tinggal 7.3 Wh, dan 7.3 Wh ÷ 5 V ≈ 1450 mAh pada rel 5 V. Sel 2200 mAh bukanlah 2200 mAh bekalan 5 V, dan jurang itulah tempat kebanyakan projek solar mati.

Malam di Malaysia hampir 12 jam sepanjang tahun, jadi membelanjakan 1450 mAh sepanjang satu malam bermakna 120 mA berterusan — dan tiba di waktu subuh dalam keadaan kosong. Kosong bermakna berhenti terus: cip perlindungan DW01 pada modul itu memutuskan sel pada ambang nyah-cas berlebihannya, kemudian trip semula sebaik sel yang berehat melantun naik, dan itu kelihatan seperti board yang rosak. Jadi rancang binaan anda untuk menghabiskan separuh sel sahaja semalam.

Beban pada rel 5 V	Arus tipikal	Sepanjang malam 12 jam	Bahagian daripada satu sel (1450 mAh pada 5 V)
Arduino Uno, sketch berjalan	~45 mA	540 mAh	37 %
ESP32 DevKit, Wi-Fi bersambung dan idle	~100 mA	1200 mAh	83 %
ESP32 DevKit, bangun 10 s setiap 10 minit	~11.5 mA	138 mAh	10 %
Modul ESP32 tanpa board DevKit, dalam deep sleep	10 µA	0.12 mAh	~0 %

Baris duty-cycle itu ialah purata, bukan satu mod: (10 s × 100 mA + 590 s × 10 mA) ÷ 600 s = 11.5 mA. Dan paras minimum 10 mA itu milik board, bukan cip. Espressif menyatakan 10 µA dalam deep sleep dan 95–100 mA semasa menerima Wi-Fi, tetapi DevKit turut membawa regulator yang arus quiescent-nya sahaja 5 mA tipikal, satu LED kuasa dan satu cip USB-serial — tiada satu pun daripadanya boleh dimatikan oleh sketch anda. Ukur milik anda sendiri dengan multimeter yang disambung bersiri atau monitor INA3221.

Bagaimana cara mendawai rantaian ini, dan mana yang wajib disolder?

Empat pad TP4056 itulah tempat binaan ini paling kerap tersasar teruk: sel disambung ke B+/B− dan semua yang lain digantung pada OUT+/OUT−, kerana MOSFET perlindungan duduk di antara dua pasang pad itu. Panduan cas TP4056 kami menerangkan disiplin pad itu berserta maksud setiap keadaan LED dengan lengkap.

Dari	Ke	Kenapa
Plug USB-C panel	Socket Type-C TP4056C	Cucuk terus; tiada adapter, tiada solder
Wayar merah holder	TP4056 B+	Positif sel, di dalam litar perlindungan
Wayar hitam holder	TP4056 B−	Negatif sel, di dalam litar perlindungan
TP4056 OUT+ / OUT−	MT3608 VIN+ / VIN−	Output terlindung menyuap boost
MT3608 VOUT+	Pin 5V Uno, atau 5V/VIN ESP32	5 V terkawal masuk ke board
MT3608 VOUT−	GND board	Laluan pulang sepunya untuk seluruh rantaian

Kelapan-lapan sambungan itu wayar-ke-pad pada through-hole yang kosong; panduan solder kami menerangkan tekniknya. Potong empat jumper male-to-male kepada dua: dua kerat disolder pada kedua-dua hujung untuk membawa OUT+/OUT− ke VIN+/VIN−, dan dua kerat lagi ke VOUT, di mana pin male yang masih tinggal itu dicucuk ke header female Uno atau ke rel breadboard di sebelah ESP32 DevKit berpin male.

Kiub biru pada MT3608 ialah trimmer multi-turn, jadi banyak pusingan berlalu sebelum outputnya bergerak langsung: terus pusing sambil multimeter membaca VOUT, berhenti pada 5.0–5.2 V, barulah sambungkan beban. Dibiarkan pada tetapan kilangnya, ia boleh duduk jauh di atas 5 V, sedangkan pin 5V Arduino tiada regulator di belakangnya untuk menyelamatkan anda. Suap board dari boost atau dari USB, jangan sesekali kedua-duanya: pin 5V Uno ialah rel socket USB itu sendiri, jadi boost akan menolak arus masuk ke port laptop anda.

Bagaimana cara buat ESP32 tidur antara tugasnya?

Deep sleep ESP32 bukan satu jeda: ia mematikan kuasa CPU dan radio, kemudian memulakan semula sketch pada setup() apabila terjaga — sebab itulah kaunter di bawah disimpan dalam memori RTC dan bukan dalam pemboleh ubah biasa.

// Duty cycle mesra solar untuk ESP32: jaga, buat kerja, matikan.
// Deep sleep inilah yang membuatkan panel 6 W mencukupi - board
// menghabiskan malam dalam keadaan mati, bukan idle atas Wi-Fi.

const int WORK_SECONDS  = 10;   // saat berjaga bagi setiap kitaran
const int SLEEP_MINUTES = 10;   // minit tidur antara setiap kali bangun

// Pemboleh ubah biasa dipadam oleh deep sleep; memori RTC terselamat.
RTC_DATA_ATTR unsigned int wakeCount = 0;

void doTheWork() {
  // Kerja sebenar anda di sini: baca sensor, hantar bacaan, kelip LED.
  // Pendekkan - setiap saat tambahan berjaga ialah bateri yang dibelanja.
  for (int s = 0; s < WORK_SECONDS; s++) {
    Serial.print("working... ");
    Serial.println(s + 1);
    delay(1000);
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(200);                   // beri masa port USB serial stabil
  wakeCount++;
  Serial.print("Wake #");
  Serial.println(wakeCount);

  doTheWork();

  // esp_sleep_enable_timer_wakeup() mengira dalam MIKROsaat, jadi tidur
  // 10 minit ialah 10 * 60 * 1000000. Kira dalam 64-bit: aritmetik int
  // biasa akan overflow sebaik tidur melepasi kira-kira 35 minit.
  uint64_t sleepMicros = (uint64_t)SLEEP_MINUTES * 60ULL * 1000000ULL;
  esp_sleep_enable_timer_wakeup(sleepMicros);

  Serial.print("Sleeping for minutes: ");
  Serial.println(SLEEP_MINUTES);
  Serial.flush();               // habiskan cetakan sebelum UART hilang kuasa
  esp_deep_sleep_start();       // tiada apa selepas baris ini akan berjalan
}

void loop() {
  // Tidak pernah sampai sini. Bangun dari deep sleep ialah reboot: cip
  // bermula semula di setup(), sebab itulah wakeCount duduk dalam memori RTC.
}

Ia compile kepada 276,128 bait — kira-kira 21 % ruang app DevKit ini. Arduino Uno tiada kemenangan yang setara — ATmega328P-nya memang boleh tidur, tetapi LED kuasa board dan cip USB-serial tetap menarik arus — jadi untuk solar, menjalankan ESP32 secara duty-cycle mengalahkan usaha melaparkan Uno. Shield 18650 dua sel dalam panduan kuasa ESP32 kami ialah alternatif dalam rumah yang kemas, tetapi ia mengecas melalui micro-USB, jadi plug Type-C panel ini tidak boleh menyuapnya.

Panel solar ini kalis air ke — dan bagaimana pula dengan yang lain?

Panel solar monokristal 6 W itulah satu-satunya bahagian luar rumah dalam rantaian ini. Selnya duduk di belakang permukaan laminat keras yang dikedapkan ke dalam bingkai acuan tanpa sebarang bukaan pada mukanya, dan ia dihantar bersama bracket swivel gaya CCTV untuk pemasangan luar. Anggap ia tahan hujan, bukan boleh direndam — pasang secara condong supaya air mengalir turun dan kotoran tercuci, dengan hujung kabel menghala ke bawah.

Selepas plug itu, tiada apa-apa lagi yang tahan cuaca. Sambungan USB-C, charger, boost, sel dan board semuanya perlukan enclosure, dengan kabel masuk dari bawah melalui drip loop — satu gelung jatuh pada kabel — supaya air menitis turun dari kabel dan bukan mengikutnya masuk. Letak kotak itu di tempat teduh, bukan diselitkan di belakang panel: sel litium yang dibakar dalam kotak hitam bertutup di bawah matahari terik ialah satu-satunya bahagian yang benar-benar bahaya dalam binaan ini, kerana mengecas 18650 yang panas merosakkannya dengan cepat dan, dalam keadaan yang melampau, itulah punca sel melepaskan gas panas — vent.

Kesilapan biasa yang kami nampak daripada pelanggan sebenar

“solar panel for my cctv… is not enough” — selalunya masalah saiz yang tak sepadan, bukan panel yang rosak. Buat kira-kira dulu sebelum beli: watt-jam pek bateri (volt × ampere-jam) berbanding tuaian harian panel (watt × jam matahari puncak).

“This solar panel is waterproof from rain and water?” — panel itu, ya; charger, sel dan board di belakangnya, tidak.

“ini solar panel bila charge ada battery 18650 di belakang tak” — tidak; panel itu hanya sel, bingkai dan kabel, tiada apa-apa di belakangnya. 18650, holder dan chargernya semuanya barang yang berasingan.

Mengharapkan charger habis mengecas sedangkan projek terus berjalan. TP4056 mengisytiharkan cas selesai apabila arus jatuh ke sepersepuluh nilai yang ditetapkan, dan ia tidak dapat membezakan arus board anda daripada arus sel, jadi beban tetap 100 mA menahannya di atas ambang itu tanpa penghujung: lampu cas tidak pernah padam, dan sel terapung pada 4.2 V, yang mempercepat penuaannya. Kekalkan beban purata di bawah sepersepuluh arus cas — board yang duty-cycle memang begitu, board yang sentiasa hidup tidak.

Soalan Lazim

Boleh ke panel solar menjalankan Arduino terus tanpa bateri?

Tidak boleh diharap. Awan yang lalu boleh memotong separuh output panel dalam masa sesaat, jadi rel 5 V melendut di tengah-tengah arahan dan board reset. Sel itulah penimbal yang menghapuskan masalah tersebut.

Perlu ke saya tambah solar charge controller sekali?

Pada saiz ini, TP4056 itulah charge controllernya: arus malar, kemudian voltan malar pada 4.2 V, kemudian tamat. Ia bukan controller MPPT — ia mengambil apa sahaja yang panel beri pada apa jua voltan yang terhasil — mengorbankan sedikit tuaian yang tidak ketara pada 6 W.

Boleh ke guna holder 18650 4 slot untuk simpan lebih banyak tenaga?

Bukan pada TP4056. Holder 4 slot itu menyambung selnya secara siri dan meninggalkan pek pada sekitar 14.8 V, yang tidak mampu diisi mahupun ditanggung oleh charger sel tunggal yang mengawal ke 4.2 V. Untuk lebih banyak sel, beralih ke board CN3304 yang memang dibina untuk pek bersiri.

Panel saiz mana saya perlukan untuk ESP32 yang sentiasa hidup?

ESP32 yang tidak pernah tidur menarik kira-kira 100 mA, jadi malam 12 jam menelan lebih kurang 1200 mAh daripada 1450 mAh yang satu 18650 mampu beri pada 5 V — ia melepasi malam dengan baki yang hampir tiada, dan satu hari mendung sahaja sudah cukup untuk memadamkannya. Duty-cycle dulu, kemudian tambah sel kedua; panel yang lebih besar ialah satu-satunya perubahan yang diabaikan oleh siling 1 A itu.

Kemas kini terakhir Ogos 2026. Tersangkut? Chat dengan kami di WhatsApp.