Obwód regulatora napięcia panelu słonecznego

Obwód regulatora napięcia panelu słonecznego

W poście opisano, jak zbudować prosty obwód kontrolera regulatora panelu słonecznego w domu do ładowania małych akumulatorów, takich jak akumulator 12 V 7 AH za pomocą małego panelu słonecznego



Korzystanie z panelu słonecznego

Wszyscy dobrze wiemy o panelach słonecznych i ich funkcjach. Podstawowe funkcje tych niesamowitych urządzeń to zamiana energii słonecznej lub światła słonecznego na energię elektryczną.

Zasadniczo panel słoneczny składa się z oddzielnych sekcji pojedynczych ogniw fotowoltaicznych. Każda z tych komórek jest w stanie wytworzyć niewielką ilość energii elektrycznej, zwykle około 1,5 do 3 woltów.





Wiele z tych ogniw na panelu jest połączonych szeregowo, dzięki czemu całkowite efektywne napięcie generowane przez całe urządzenie osiąga użyteczną wartość wyjściową 12 V lub 24 V.

Prąd generowany przez urządzenie jest wprost proporcjonalny do poziomu światła słonecznego padającego na powierzchnię panelu. Energia generowana z panelu słonecznego jest zwykle używana do ładowania akumulatora kwasowo-ołowiowego.



Całkowicie naładowany akumulator kwasowo-ołowiowy jest używany z falownikiem do uzyskiwania napięcia sieciowego AC wymaganego do zasilania elektrycznego domu. Idealnie byłoby, gdyby promienie słoneczne padały na powierzchnię panelu, aby panel działał optymalnie.

Ponieważ jednak słońce nigdy nie jest nieruchome, panel musi stale śledzić lub podążać za jego ścieżką, aby generować energię elektryczną w efektywnym tempie.

Jeśli jesteś zainteresowany zbudowaniem automatyczny system paneli słonecznych z podwójnym trackerem możesz polecić jeden z moich wcześniejszych artykułów. Bez modułu śledzącego energię słoneczną panel słoneczny będzie w stanie dokonać konwersji tylko z wydajnością około 30%.

Wracając do naszych faktycznych dyskusji na temat paneli słonecznych, to urządzenie można uznać za serce systemu, jeśli chodzi o przekształcanie energii słonecznej w energię elektryczną, jednak wytwarzana energia elektryczna wymaga wielu wymiarowania, zanim będzie można ją skutecznie wykorzystać w poprzedni system wiązania siatki.

Dlaczego potrzebujemy regulatora słonecznego

Napięcie uzyskiwane z panelu słonecznego nigdy nie jest stabilne i zmienia się drastycznie w zależności od położenia słońca i intensywności promieni słonecznych oraz oczywiście od stopnia padania na panel słoneczny.

Napięcie to, jeśli zostanie doprowadzone do akumulatora w celu naładowania, może spowodować uszkodzenie i niepotrzebne nagrzewanie akumulatora, a zatem powiązana elektronika może być niebezpieczna dla całego systemu.

Aby normalnie regulować napięcie z panelu słonecznego, obwód regulatora napięcia jest używany między wyjściem panelu słonecznego a wejściem akumulatora.

Obwód ten zapewnia, że ​​napięcie z panelu słonecznego nigdy nie przekracza bezpiecznej wartości wymaganej przez akumulator do ładowania.

Zwykle, aby uzyskać optymalne wyniki z panelu słonecznego, minimalne napięcie wyjściowe z panelu powinno być wyższe niż wymagane napięcie ładowania akumulatora, co oznacza, że ​​nawet w niekorzystnych warunkach, gdy promienie słoneczne nie są ostre lub optymalne, panel słoneczny nadal powinien być w stanie generują napięcie większe niż powiedzmy 12 woltów, które może być napięciem akumulatora podczas ładowania.

Dostępne na rynku regulatory napięcia słonecznego mogą być zbyt kosztowne i niezbyt niezawodne, jednak wykonanie jednego takiego regulatora w domu przy użyciu zwykłych elementów elektronicznych może być nie tylko zabawne, ale także bardzo ekonomiczne.


Możesz również przeczytać o tym Obwód regulatora napięcia 100 Ah


Schemat obwodu

Regulator napięcia panelu słonecznego

UWAGA : PROSZĘ USUNĄĆ R4, JAKO NIE MA PRAWDZIWEGO ZNACZENIA. MOŻESZ ZASTĄPIĆ JĄ WIRE LINKIEM.

Projekt płytki drukowanej po stronie toru (R4, dioda i S1 nie są dołączone ... R4 właściwie nie jest ważny i może zostać zastąpiony zworką.

Układ PCB regulatora napięcia panelu słonecznego

Jak to działa

Nawiązując do proponowanego obwodu regulatora napięcia paneli słonecznych, widzimy projekt, który wykorzystuje bardzo zwykłe komponenty, a jednocześnie spełnia wymagania zgodnie z naszymi specyfikacjami.

Pojedynczy IC LM 338 staje się sercem całej konfiguracji i jest odpowiedzialny za samodzielne wdrażanie żądanych regulacji napięcia.

Pokazany obwód regulatora panelu słonecznego jest obramowany zgodnie ze standardowym trybem konfiguracji IC 338.

Dane wejściowe są podawane do pokazanych punktów wejściowych układu scalonego, a wyjście dla akumulatora otrzymane na wyjściu układu scalonego. Potencjometr lub preset służy do dokładnego ustawienia poziomu napięcia, który można uznać za bezpieczną wartość dla akumulatora.

Bieżące kontrolowane ładowanie

Ten obwód kontrolera regulatora słonecznego oferuje również funkcję kontroli prądu, która zapewnia, że ​​bateria zawsze otrzymuje stałą, z góry określoną prędkość prądu ładowania i nigdy nie jest nadmiernie napędzana. Moduł można podłączyć zgodnie ze schematem.

Odpowiednie wskazane pozycje mogą być po prostu okablowane nawet przez laika. Resztę funkcji przejmuje obwód regulatora. Przełącznik S1 powinien zostać przełączony w tryb inwertera po całkowitym naładowaniu baterii (jak wskazano na mierniku).

Obliczanie prądu ładowania akumulatora

Prąd ładowania można dobrać odpowiednio dobierając wartość rezystorów R3. Można to zrobić rozwiązując wzór: 0,6 / R3 = 1/10 akumulatora AH. Zadana wartość VR1 jest dostosowywana do uzyskania wymaganego napięcia ładowania z regulatora.

Regulator solarny wykorzystujący układ scalony LM324

Ten pojedynczy dotyczy wszystkich systemów paneli słonecznych IC LM324 oparty na gwarantowanym wydajnym obwodzie regulatora zapewnia energooszczędną odpowiedź na ładowanie akumulatorów kwasowo-ołowiowych, które są typowe dla pojazdów silnikowych.

Nie biorąc pod uwagę ceny ogniw słonecznych, które są uważane za znajdujące się przed tobą do wykorzystania w różnych innych planach, sam regulator słoneczny kosztuje poniżej 10 USD.

regulator napięcia słonecznego za pomocą IC LM324

W przeciwieństwie do wielu innych regulatory bocznikowe który przekieruje prąd przez rezystor po całkowitym naładowaniu akumulatora, obwód ten odłącza zasilanie ładowania od akumulatora, eliminując potrzebę stosowania nieporęcznych rezystorów bocznikowych.

Jak działa obwód

Gdy napięcie akumulatora spadnie poniżej 13,5 V (zwykle jest to napięcie w obwodzie otwartym akumulatora 12 V), tranzystory Q1, Q2 i Q3 włączają się i prąd ładowania przechodzi przez panele słoneczne zgodnie z przeznaczeniem.

Aktywna zielona dioda LED wskazuje ładowanie akumulatora. Gdy napięcie na zaciskach akumulatora zbliża się do napięcia otwartego obwodu panelu słonecznego, wzmacniacz operacyjny A1a wyłącza tranzystory Q1-Q3.

Sytuacja ta utrzymuje się tak długo, jak długo napięcie akumulatora spadnie do 13,2 V, po czym następuje ponowne uruchomienie procesu ładowania akumulatora.

W przypadku braku panelu słonecznego, gdy napięcie akumulatora spada z 13,2 V do około 11,4 V, co oznacza całkowicie rozładowany akumulator, A1b, wyjście przełącza się na 0 V, powodując miganie dołączonej CZERWONEJ diody LED z prędkością ustaloną przez astable multiwibrator A1c.

W tej sytuacji miga z częstotliwością 2 Hz. Wzmacniacz operacyjny A1d daje napięcie odniesienia 6 V, aby zachować progi przełączania na poziomach 11,4 V i 13,2 V.

Proponowany obwód regulatora LM324 jest przeznaczony do pracy z prądami do 3 amperów.

Aby pracować z większymi prądami, konieczne może być zwiększenie prądów bazowych Q2, Q3, aby zapewnić, że wszystkie te tranzystory będą mogły utrzymać nasycenie podczas sesji ładowania.

Regulator energii słonecznej wykorzystujący IC 741

Większość typowych paneli słonecznych zapewnia około 19V bez obciążenia. Pozwala to uzyskać spadek o 0,6 V na diodzie prostownika podczas ładowania akumulatora kwasowo-ołowiowego 12 V. Dioda uniemożliwia przepływ prądu akumulatora przez panel słoneczny w nocy.

Ta konfiguracja może być świetna, o ile bateria nie zostanie przeładowana, ponieważ bateria 12 V może łatwo zostać przeładowana powyżej 1 V5, w przypadku gdy zasilanie ładowania nie jest kontrolowane.

Spadek napięcia wywołany przez szeregowy BJT, zwykle wynosi około 1,2 V, co wydaje się być o wiele za wysokie, aby prawie wszystkie panele słoneczne działały skutecznie.

Obie powyższe wady są skutecznie usuwane w tym prostym obwodzie regulatora słonecznego. Tutaj energia z panelu słonecznego jest dostarczana do akumulatora przez przekaźnik i diodę prostowniczą.

Jak działa obwód

Gdy napięcie akumulatora osiągnie 13,8 V, styki przekaźnika klikają, tak że tranzystor 2N3055 zaczyna podładowywać akumulator do optymalnego poziomu 14,2 V.

Ten poziom napięcia pełnego ładowania można ustalić nieco niżej, pomimo faktu, że większość akumulatorów ołowiowych zaczyna gazować przy 13,6 V. To gazowanie jest znacznie zwiększone przy napięciu przeładowania.

Styki przekaźnika działają w momencie spadku napięcia akumulatora poniżej 13,8V. Zasilanie bateryjne nie jest wykorzystywane do zasilania obwodu.

Fet służy jako źródło stałego prądu.




Poprzedni: Prosty system Solar Tracker - mechanizm i działanie Dalej: Objaśnienie 8 obwodów wzmacniacza operacyjnego Easy IC 741