Κύκλωμα ρυθμιστή τάσης ηλιακού πλαισίου

Η ανάρτηση περιγράφει λεπτομερώς τον τρόπο κατασκευής ενός απλού κυκλώματος ελεγκτή ρυθμιστή ηλιακού πλαισίου στο σπίτι για τη φόρτιση μικρών μπαταριών, όπως μπαταρία 12V 7AH χρησιμοποιώντας μικρό ηλιακό πάνελ

Χρησιμοποιώντας ηλιακό πάνελ

Όλοι γνωρίζουμε πολύ καλά για τα ηλιακά πάνελ και τις λειτουργίες τους. Οι βασικές λειτουργίες αυτών των καταπληκτικών συσκευών είναι η μετατροπή της ηλιακής ενέργειας ή του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια.

Βασικά ένα ηλιακό πλαίσιο αποτελείται από ξεχωριστά τμήματα μεμονωμένων φωτοβολταϊκών κυττάρων. Κάθε ένα από αυτά τα κύτταρα είναι σε θέση να παράγει ένα μικρό μέγεθος ηλεκτρικής ενέργειας, συνήθως περίπου 1,5 έως 3 βολτ.

Πολλά από αυτά τα κελιά πάνω από τον πίνακα είναι ενσύρματα σε σειρά, έτσι ώστε η συνολική πραγματική τάση που παράγεται από ολόκληρη τη μονάδα να ανέρχεται σε ωφέλιμες εξόδους 12 βολτ ή 24 βολτ.

Το ρεύμα που παράγεται από τη μονάδα είναι ευθέως ανάλογο με το επίπεδο του φωτός του ήλιου που προσπίπτει στην επιφάνεια του πίνακα. Η ισχύς που παράγεται από ένα ηλιακό πάνελ χρησιμοποιείται συνήθως για τη φόρτιση μιας μπαταρίας μολύβδου.

Η μπαταρία μολύβδου οξέος όταν είναι πλήρως φορτισμένη χρησιμοποιείται με έναν μετατροπέα για την απόκτηση της απαιτούμενης τάσης δικτύου AC για την τροφοδοσία του οικιακού ηλεκτρικού. Στην ιδανική περίπτωση, οι ακτίνες του ήλιου πρέπει να προσπίπτονται πάνω στην επιφάνεια του πάνελ για να λειτουργεί καλύτερα.

Ωστόσο, δεδομένου ότι ο ήλιος δεν είναι ποτέ ακίνητος, το πάνελ πρέπει να παρακολουθεί ή να ακολουθεί συνεχώς τη διαδρομή του ήλιου έτσι ώστε να παράγει ηλεκτρικό ρεύμα με αποδοτικό ρυθμό.

Εάν ενδιαφέρεστε να δημιουργήσετε ένα αυτόματο σύστημα ηλιακού πλαισίου διπλού ιχνηλάτη μπορείτε να αναφέρετε ένα από τα προηγούμενα άρθρα μου. Χωρίς ηλιακό ιχνηλάτη, το ηλιακό πάνελ θα μπορεί να κάνει τις μετατροπές μόνο με απόδοση περίπου 30%.

Επιστρέφοντας στις πραγματικές συζητήσεις μας σχετικά με τους ηλιακούς συλλέκτες, αυτή η συσκευή μπορεί να θεωρηθεί η καρδιά του συστήματος όσον αφορά τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια, ωστόσο η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια απαιτεί πολλή διαστασιολόγηση για να μπορέσει να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά στο προηγούμενο σύστημα γραβάτας πλέγματος.

Γιατί χρειαζόμαστε έναν ηλιακό ρυθμιστή

Η τάση που λαμβάνεται από ένα ηλιακό πάνελ δεν είναι ποτέ σταθερή και ποικίλλει δραστικά ανάλογα με τη θέση του ήλιου και την ένταση των ηλιακών ακτίνων και φυσικά με τον βαθμό επίπτωσης πάνω από το ηλιακό πάνελ.

Αυτή η τάση εάν τροφοδοτηθεί στην μπαταρία για φόρτιση μπορεί να προκαλέσει βλάβη και περιττή θέρμανση της μπαταρίας και τα σχετικά ηλεκτρονικά μπορούν επομένως να είναι επικίνδυνα για ολόκληρο το σύστημα.

Για τη ρύθμιση της τάσης από το ηλιακό πάνελ κανονικά χρησιμοποιείται κύκλωμα ρυθμιστή τάσης μεταξύ της εξόδου του ηλιακού πλαισίου και της εισόδου της μπαταρίας.

Αυτό το κύκλωμα διασφαλίζει ότι η τάση από το ηλιακό πάνελ δεν υπερβαίνει ποτέ την ασφαλή τιμή που απαιτείται από την μπαταρία για φόρτιση.

Κανονικά για να έχετε βέλτιστα αποτελέσματα από το ηλιακό πάνελ, η ελάχιστη έξοδος τάσης από το πάνελ θα πρέπει να είναι υψηλότερη από την απαιτούμενη τάση φόρτισης μπαταρίας, πράγμα που σημαίνει ακόμη και σε αντίξοες συνθήκες όταν οι ακτίνες του ήλιου δεν είναι απότομες ή βέλτιστες, το ηλιακό πάνελ θα πρέπει να είναι σε θέση να παράγουν τάση μεγαλύτερη από τα 12 βολτ που μπορεί να είναι η τάση της μπαταρίας υπό φόρτιση.

Οι ρυθμιστές ηλιακής τάσης που διατίθενται στην αγορά μπορεί να είναι πολύ δαπανηροί και όχι τόσο αξιόπιστοι, ωστόσο η κατασκευή ενός τέτοιου ρυθμιστή στο σπίτι χρησιμοποιώντας συνηθισμένα ηλεκτρονικά εξαρτήματα μπορεί να είναι όχι μόνο διασκεδαστικό αλλά και πολύ οικονομικό.

Μπορεί επίσης να θέλετε να διαβάσετε σχετικά με αυτό Κύκλωμα ρυθμιστή τάσης 100 Ah

Διάγραμμα κυκλώματος

ΣΗΜΕΙΩΣΗ : ΠΑΡΑΚΑΛΩ ΑΦΑΙΡΕΣΤΕ ΤΟ R4, ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ ΣΗΜΑΣΙΑ. Μπορείτε να το αντικαταστήσετε με έναν σύνδεσμο καλωδίων.

Σχεδίαση πλαϊνού PCB (δεν περιλαμβάνονται τα R4, Diode και S1 ... Το R4 στην πραγματικότητα δεν είναι σημαντικό και μπορεί να αντικατασταθεί με καλώδιο βραχυκυκλωτήρα.

Πως δουλεύει

Αναφερόμενος στο προτεινόμενο κύκλωμα ρυθμιστή τάσης ηλιακού πλαισίου βλέπουμε ένα σχέδιο που χρησιμοποιεί πολύ συνηθισμένα εξαρτήματα και πληροί τις ανάγκες ακριβώς όπως απαιτείται από τις προδιαγραφές μας.

Ενα μονό IC LM 338 γίνεται η καρδιά ολόκληρης της διαμόρφωσης και γίνεται υπεύθυνη για την εφαρμογή των επιθυμητών κανονισμών τάσης μεμονωμένα.

Το εμφανιζόμενο κύκλωμα ρυθμιστή ηλιακού πλαισίου πλαισιώνεται σύμφωνα με την τυπική λειτουργία της διαμόρφωσης IC 338.

Η είσοδος δίνεται στα εμφανιζόμενα σημεία εισόδου του IC και στην έξοδο της μπαταρίας που λαμβάνεται στην έξοδο του IC. Το δοχείο ή η προεπιλογή χρησιμοποιείται για τον ακριβή καθορισμό του επιπέδου τάσης που μπορεί να θεωρηθεί ως η ασφαλής τιμή για την μπαταρία.

Τρέχουσα ελεγχόμενη φόρτιση

Αυτό το κύκλωμα ελεγκτή ηλιακού ρυθμιστή προσφέρει επίσης ένα τρέχον χαρακτηριστικό ελέγχου, το οποίο διασφαλίζει ότι η μπαταρία λαμβάνει πάντα ένα σταθερό προκαθορισμένο ρυθμό φόρτισης και δεν κινείται ποτέ υπερβολικά. Το δομοστοιχείο μπορεί να συνδεθεί σύμφωνα με τις οδηγίες στο διάγραμμα.

Οι σχετικές θέσεις που υποδεικνύονται μπορούν απλώς να καλωδιωθούν ακόμη και από έναν απλό. Η υπόλοιπη λειτουργία φροντίζεται από το κύκλωμα ρυθμιστή. Ο διακόπτης S1 πρέπει να αλλάξει σε λειτουργία μετατροπέα μόλις φορτιστεί πλήρως η μπαταρία (όπως υποδεικνύεται πάνω από το μετρητή).

Υπολογισμός ρεύματος φόρτισης για την μπαταρία

Το ρεύμα φόρτισης μπορεί να επιλεγεί επιλέγοντας κατάλληλα την τιμή των αντιστάσεων R3. Αυτό μπορεί να γίνει με την επίλυση του τύπου: 0,6 / R3 = 1/10 μπαταρία AH Το προκαθορισμένο VR1 ρυθμίζεται για τη λήψη της απαιτούμενης τάσης φόρτισης από τον ρυθμιστή.

Solar Regulator χρησιμοποιώντας IC LM324

Για όλα τα συστήματα ηλιακών συλλεκτών, αυτό το μονό IC LM324 Το βασισμένο εγγυημένο, αποδοτικό κύκλωμα ρυθμιστή προσφέρει μια απάντηση εξοικονόμησης ενέργειας στις μπαταρίες φόρτισης τύπου μολύβδου-οξέος που συνήθως παρατηρούνται σε μηχανοκίνητα οχήματα.

Χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η τιμή των ηλιακών κυψελών, που πιστεύεται ότι είναι μπροστά σας για χρήση σε διάφορα άλλα σχέδια, ο ηλιακός ρυθμιστής από μόνος του είναι κάτω από 10 $.

Σε αντίθεση με έναν αριθμό άλλων ρυθμιστές διακλάδωσης που θα ανακατευθύνει το ρεύμα μέσω μιας αντίστασης μόλις φορτιστεί πλήρως η μπαταρία, αυτό το κύκλωμα αποσυνδέει την τροφοδοσία φόρτισης από την μπαταρία εξαλείφοντας την ανάγκη ογκωδών αντιστάσεων διακλάδωσης.

Πώς λειτουργεί το κύκλωμα

Μόλις η τάση της μπαταρίας, είναι κάτω των 13,5 βολτ (συνήθως η τάση ανοιχτού κυκλώματος μιας μπαταρίας 12 V), τα τρανζίστορ Q1, Q2 και Q3 ανάβουν και το ρεύμα φόρτισης περνά μέσω των ηλιακών συλλεκτών όπως προορίζεται.

Το ενεργό πράσινο LED δείχνει ότι η μπαταρία φορτίζεται. Καθώς η τάση του τερματικού της μπαταρίας πλησιάζει την τάση ανοιχτού κυκλώματος του ηλιακού πλαισίου, το op amp A1a απενεργοποιεί τα τρανζίστορ Q1-Q3.

Αυτή η κατάσταση είναι κλειδωμένη για όσο διάστημα η τάση της μπαταρίας πέφτει στα 13,2 V, και στη συνέχεια επαναφέρεται η ενεργοποίηση της διαδικασίας φόρτισης της μπαταρίας.

Ελλείψει ηλιακού συλλέκτη, όταν η τάση της μπαταρίας συνεχίζει να πέφτει από 13,2V σε περίπου 11,4 V, υπονοώντας μια πλήρως αποφορτισμένη μπαταρία, A1b, η έξοδος αλλάζει σε 0V, ενεργοποιώντας το συνημμένο RED LED να αναβοσβήνει με ρυθμό που καθορίζεται από τον αστάρητο πολυβιβαστή Α1γ.

Σε αυτήν την κατάσταση αναβοσβήνει με ρυθμό 2 hertz. Το Op amp A1d δίνει μια αναφορά 6 V για να διατηρήσει τα κατώφλια μεταγωγής στα επίπεδα 11,4 V και 13,2 V.

Το προτεινόμενο κύκλωμα ρυθμιστή LM324 έχει σχεδιαστεί για να αντιμετωπίζει ρεύματα έως 3 αμπέρ.

Για να εργαστείτε με πιο σημαντικά ρεύματα, μπορεί να είναι απαραίτητο να κάνετε τα ρεύματα βάσης Q2, Q3 υψηλότερα, για να διασφαλίσετε ότι όλα αυτά τα τρανζίστορ μπορούν να διατηρήσουν τον κορεσμό καθ 'όλη τη διάρκεια των συνεδριών φόρτισης.

Ρυθμιστής ηλιακής ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιώντας IC 741

Η πλειονότητα των τυπικών ηλιακών συλλεκτών παρέχει φορτίο 19V περίπου. Αυτό επιτρέπει τη λήψη πτώσης 0,6V πάνω από μια δίοδο ανορθωτή κατά τη φόρτιση μιας μπαταρίας μολύβδου-οξέος 12V. Η δίοδος απαγορεύει στο ρεύμα της μπαταρίας να κινείται μέσω του ηλιακού πάνελ κατά τη διάρκεια της νύχτας.

Αυτή η ρύθμιση μπορεί να είναι μεγάλη όσο η μπαταρία δεν υπερφορτίζεται, καθώς μια μπαταρία 12V μπορεί εύκολα να υπερφορτωθεί σε πάνω από 1V5, σε περίπτωση που η τροφοδοσία φόρτισης δεν ελέγχεται.

Η πτώση τάσης που προκαλείται μέσω μιας σειράς διέλευσης BJT, συνήθως είναι περίπου 1,2V, η οποία φαίνεται να είναι υπερβολικά υψηλή για σχεδόν όλους τους ηλιακούς συλλέκτες για να λειτουργήσουν αποτελεσματικά.

Και τα δύο παραπάνω ελαττώματα αφαιρούνται αποτελεσματικά σε αυτό το απλό κύκλωμα ηλιακού ρυθμιστή. Εδώ, ενέργεια από το ηλιακό πλαίσιο παρέχεται στην μπαταρία μέσω ρελέ και διόρθωσης ανορθωτή.

Πώς λειτουργεί το κύκλωμα

Όταν η τάση της μπαταρίας επεκταθεί στα 13,8V, οι επαφές του ρελέ κάνουν κλικ, έτσι ώστε το τρανζίστορ 2N3055 να αρχίσει να φορτίζει τη μπαταρία στα βέλτιστα 14,2V.

Αυτό το επίπεδο τάσης πλήρους φόρτισης θα μπορούσε να οριστεί λίγο χαμηλότερο, παρά το γεγονός ότι οι περισσότερες μπαταρίες μολύβδου-οξέος αρχίζουν να αερίζουν στα 13,6V. Αυτό το αέριο αυξάνεται σημαντικά με τάση υπερφόρτισης.

Οι επαφές ρελέ λειτουργούν τη στιγμή που η τάση της μπαταρίας πέφτει κάτω από 13,8V. Η ισχύς της μπαταρίας δεν χρησιμοποιείται για τη λειτουργία του κυκλώματος.

Το fet χρησιμεύει σαν μια σταθερή τρέχουσα πηγή.