Ο προτεινόμενος ηλιακός θερμοσίφωνας με κύκλωμα ελεγκτή φορτιστή μπαταρίας εξηγεί μια απλή μέθοδο αξιοποίησης της περίσσειας ηλιακής ενέργειας από ένα ηλιακό πάνελ για τη θέρμανση νερού σε δεξαμενές νερού ή πισίνες ή θαλάμους αυγών πουλερικών. Κανονικά το κύκλωμα λειτουργεί επίσης ως αυτόματος φορτιστής ηλιακής μπαταρίας και ταυτόχρονα τροφοδοτεί οικιακές ηλεκτρικές συσκευές.
Κατανόηση της ηλιακής φόρτισης
Η ηλιακή ενέργεια διατίθεται άφθονα σε όλο τον κόσμο και είναι δωρεάν για χρήση. Είναι όλα σχετικά με τον καθορισμό ενός συλλέκτη ηλιακής ενέργειας ή απλώς ενός ηλιακού φωτοβολταϊκού πίνακα και αξιοποίηση του διαθέσιμου πόρου.
Σε αυτό το blog και σε πολλούς άλλους ιστότοπους μπορεί να έχετε συναντήσει διάφορα αποτελεσματικά κυκλώματα φορτιστή ηλιακής μπαταρίας. Ωστόσο, αυτά τα κυκλώματα μιλούν γενικά για τη χρήση του ηλιακού συλλέκτη για την απόκτηση ηλεκτρικής ενέργειας.
Κατά τη λειτουργία, οι εμπλεκόμενοι ρυθμιστές / φορτιστές σταθεροποιούν την ηλιακή τάση έτσι ώστε η τάση εξόδου να είναι κατάλληλη για τη συνδεδεμένη μπαταρία που είναι συνήθως μια μπαταρία οξέος μολύβδου 12V.
Δεδομένου ότι συνήθως ένας ηλιακός συλλέκτης έχει σχεδιαστεί για την παραγωγή τάσεων άνω των 12V, δηλαδή περίπου 20 έως 30 βολτ, η διαδικασία σταθεροποίησης παραμελεί εντελώς την περίσσεια τάσης που είτε απομακρύνεται από τη γείωση είτε ακυρώνεται μέσω ηλεκτρονικών κυκλωμάτων.
Στο παρόν άρθρο μαθαίνουμε μια απλή μέθοδο μετατροπής της περίσσειας ηλιακής ενέργειας σε θερμότητα ακόμη και κατά τη φόρτιση μιας μπαταρίας και τη λειτουργία των οικιακών συσκευών με ασφάλεια.
Η λειτουργία του κυκλώματος μπορεί να γίνει κατανοητή με τα ακόλουθα σημεία:
Χρήση υπερβολικής αχρησιμοποίητης ηλιακής ενέργειας για θέρμανση νερού
Στο δεδομένο ηλιακό θερμοσίφωνα με διάγραμμα κυκλώματος ελεγκτή φορτιστή μπαταρίας, ας υποθέσουμε ότι στην κορυφή του ήλιου το συνδεδεμένο ηλιακό πάνελ είναι ικανό να παράγει περίπου 24V.
Στο διάγραμμα μπορούμε να δούμε μερικά opamps τοποθετημένα μεταξύ της ηλιακής εισόδου και της πρίζας φόρτισης της μπαταρίας.
Το opamp στα αριστερά είναι βασικά ρυθμισμένο για να επιτρέπει την καθορισμένη τάση φόρτισης στα δεξιά της στάδια.
Για μια μπαταρία 12V, αυτή η τάση θα είναι περίπου 14.4V.
Επομένως, το RV1 ρυθμίζεται έτσι ώστε η έξοδος του opamp να είναι υψηλή σε περίπτωση που η τάση εισόδου υπερβαίνει το σήμα 14,4V.
Το opamp στα δεξιά ορίζεται ως το στάδιο αποκοπής υπερφόρτισης το οποίο είναι υπεύθυνο για την παρακολούθηση της τάσης φόρτισης της μπαταρίας και το διακόπτει όταν επιτευχθεί το ανώτατο όριο.
Αυτό συμβαίνει όταν η μη αναστρέψιμη είσοδος του U1B ανιχνεύει το υψηλότερο όριο και διακόπτει τη θετική μεροληψία στο mosfet που με τη σειρά του διακόπτει την ισχύ της συνδεδεμένης μπαταρίας.
Ωστόσο, το φορτίο που είναι ουσιαστικά ένας μετατροπέας παραμένει λειτουργικό, καθώς τώρα αρχίζει να αντλεί την ισχύ από τη φορτισμένη μπαταρία.
Στην πορεία, εάν η τάση πέσει ακόμη και με μερικές τάσεις, το U1B επαναφέρει την έξοδο του σε λογική υψηλή και η μπαταρία αρχίζει και πάλι να φορτίζεται ενώ ταυτόχρονα επιτρέπει στις συνδεδεμένες συσκευές να παραμένουν σε λειτουργία μέσω της κοινής τάσης του πίνακα.
Εν τω μεταξύ, όπως συζητήθηκε στις προηγούμενες γραμμές, το U1A παρακολουθεί την τάση του πίνακα και ακριβώς όπως το U1B όταν ανιχνεύει στιγμιαία την τάση του πίνακα πάνω από το σημάδι 14,4, αλλάζει την έξοδο του σε λογική υψηλή, έτσι ώστε τα συνδεδεμένα τρανζίστορ να ενεργοποιούνται αμέσως.
Ένα πηνίο θέρμανσης DC μπορεί να φανεί συνδεδεμένο στον συλλέκτη και θετικό του τρανζίστορ.
Όταν το τρανζίστορ διεξάγει, το πηνίο απομακρύνεται από την τάση του άμεσου πίνακα και επομένως αρχίζει αμέσως να ζεσταίνεται.
Η χαμηλή αντίσταση του πηνίου τραβά πολύ ρεύμα από τον πίνακα που αναγκάζει την τάση να πέσει κάτω από το καθορισμένο επίπεδο 14,4 για U1A.
Τη στιγμή που τείνει να συμβεί, το U1A αναστρέφει την κατάσταση και διακόπτει την παροχή στα τρανζίστορ και η διαδικασία κυμαίνεται γρήγορα, έτσι ώστε η τάση που τροφοδοτείται στην μπαταρία να παραμείνει εντός του σημείου 14.4V και στη διαδικασία το θερμαντικό πηνίο καταφέρνει να παραμείνει ενεργό έτσι ώστε η θερμότητα του να ισχύει για οποιονδήποτε προτιμώμενο σκοπό.
Διάγραμμα για τον ηλιακό θερμοσίφωνα με κύκλωμα ελεγκτή φορτιστή μπαταρίας
Προηγούμενο: Κύκλωμα μετατροπέα H-Bridge με χρήση 4 N-καναλιών Mosfets Επόμενο: Αυτόματο κύκλωμα Micro UPS
