Цепь регулятора напряжения солнечной панели

В сообщении подробно рассказывается, как построить простую схему контроллера регулятора солнечной панели в домашних условиях для зарядки небольших батарей, таких как аккумулятор 12 В 7 Ач, с помощью небольшой солнечной панели.

Использование солнечной панели

Все мы хорошо знаем о солнечных батареях и их функциях. Основные функции этих удивительных устройств - преобразование солнечной энергии или солнечного света в электричество.

В основном солнечная панель состоит из отдельных секций отдельных фотоэлементов. Каждая из этих ячеек способна генерировать небольшую электрическую мощность, обычно от 1,5 до 3 вольт.

Многие из этих ячеек на панели подключены последовательно, так что общее эффективное напряжение, генерируемое всем блоком, достигает пригодных для использования выходов 12 или 24 вольт.

Ток, генерируемый устройством, прямо пропорционален уровню солнечного света, падающего на поверхность панели. Электроэнергия, вырабатываемая солнечной панелью, обычно используется для зарядки свинцово-кислотной батареи.

Свинцово-кислотный аккумулятор, когда он полностью заряжен, используется с инвертором для получения необходимого сетевого напряжения переменного тока для питания домашней электросети. В идеале солнечные лучи должны падать на поверхность панели, чтобы она функционировала оптимально.

Однако, поскольку солнце никогда не бывает неподвижным, панели необходимо постоянно отслеживать или следовать пути солнца, чтобы генерировать электроэнергию с высокой эффективностью.

Если вам интересно построить автоматическая система солнечных батарей с двумя трекерами вы можете сослаться на одну из моих предыдущих статей. Без солнечного трекера солнечная панель сможет выполнять преобразования только с эффективностью около 30%.

Возвращаясь к нашим фактическим обсуждениям солнечных панелей, это устройство можно считать сердцем системы в том, что касается преобразования солнечной энергии в электричество, однако генерируемая электроэнергия требует больших размеров, прежде чем ее можно будет эффективно использовать в предшествующая система привязки сетки.

Зачем нам солнечный регулятор

Напряжение, получаемое от солнечной панели, никогда не бывает стабильным и резко меняется в зависимости от положения солнца и интенсивности солнечных лучей и, конечно же, от степени падения на солнечную панель.

Это напряжение, если оно подается на аккумулятор для зарядки, может вызвать повреждение и ненужный нагрев аккумулятора и связанной с ним электроники, поэтому может быть опасным для всей системы.

Чтобы регулировать напряжение от солнечной панели, обычно используется схема регулятора напряжения между выходом солнечной панели и входом батареи.

Эта схема гарантирует, что напряжение от солнечной панели никогда не превышает безопасное значение, необходимое для зарядки аккумулятора.

Обычно, чтобы получить оптимальные результаты от солнечной панели, минимальное выходное напряжение от панели должно быть выше, чем требуемое напряжение зарядки аккумулятора, что означает, что даже в неблагоприятных условиях, когда солнечные лучи не являются резкими или оптимальными, солнечная панель все равно должна быть способна генерировать напряжение, превышающее, скажем, 12 вольт, что может быть напряжением заряжаемой батареи.

Доступные на рынке солнечные регуляторы напряжения могут быть слишком дорогими и не такими надежными, однако создание одного такого регулятора дома с использованием обычных электронных компонентов может быть не только забавным, но и очень экономичным.

Вы также можете прочитать об этом Цепь регулятора напряжения 100 Ач

Принципиальная электрическая схема

ПРИМЕЧАНИЕ : ПОЖАЛУЙСТА, УДАЛИТЕ R4, ПОТОМУ ЧТО НЕТ РЕАЛЬНОЙ ВАЖНОСТИ. ВЫ МОЖЕТЕ ЗАМЕНИТЬ ЕГО ПРОВОДНИК.

Конструкция печатной платы на стороне дорожки (R4, диод и S1 не включены ... R4 на самом деле не важен и может быть заменен перемычкой.

Как это устроено

Обращаясь к предлагаемой схеме регулятора напряжения солнечной панели, мы видим конструкцию, в которой используются очень обычные компоненты, но при этом она удовлетворяет требованиям, как того требуют наши спецификации.

Один IC LM 338 становится сердцем всей конфигурации и становится ответственным за выполнение желаемых регуляторов напряжения в одиночку.

Показанная схема регулятора солнечной панели оформлена в соответствии со стандартным режимом конфигурации IC 338.

Входной сигнал поступает в указанные точки входа ИС, а выход для батареи - на выход ИС. Кастрюля или предустановка используются для точной установки уровня напряжения, который можно рассматривать как безопасное значение для батареи.

Текущая контролируемая зарядка

Эта схема контроллера солнечного регулятора также предлагает функцию управления током, которая гарантирует, что батарея всегда получает фиксированный заданный ток зарядки и никогда не перегружается. Модуль можно подключить, как показано на схеме.

Указанные соответствующие позиции могут быть легко подключены даже неспециалистом. Остальные функции выполняются схемой регулятора. Переключатель S1 должен быть переключен в режим инвертора, когда батарея полностью заряжена (как показано на индикаторе).

Расчет зарядного тока аккумулятора

Зарядный ток может быть выбран соответствующим образом путем выбора номинала резисторов R3. Это можно сделать, решив формулу: 0,6 / R3 = 1/10 батареи Ач. Предустановка VR1 настроена на получение необходимого зарядного напряжения от регулятора.

Солнечный регулятор с использованием микросхемы LM324

Для всех систем солнечных панелей этот одиночный Микросхема LM324 Основанная на гарантированной эффективности схема регулятора предлагает энергосберегающий ответ на зарядку свинцово-кислотных аккумуляторов, обычно встречающихся в автомобилях.

Не считая цены на солнечные элементы, которые, как предполагается, будут перед вами для использования в различных других планах, собственный солнечный регулятор стоит ниже 10 долларов.

В отличие от ряда других шунтирующие регуляторы который будет перенаправлять ток через резистор после полной зарядки аккумулятора, эта схема отключает источник питания от аккумулятора, устраняя необходимость в громоздких шунтирующих резисторах.

Как работает схема

Как только напряжение батареи упадет ниже 13,5 В (обычно напряжение холостого хода батареи 12 В), транзисторы Q1, Q2 и Q3 включаются, и зарядный ток проходит через солнечные панели, как задумано.

Активный зеленый светодиод показывает, что батарея заряжается. Когда напряжение на клеммах батареи приближается к напряжению холостого хода солнечной панели, операционный усилитель A1a отключает транзисторы Q1-Q3.

Эта ситуация фиксируется до тех пор, пока напряжение аккумулятора не упадет до 13,2 В, после чего запуск процесса зарядки аккумулятора снова восстанавливается.

В отсутствие солнечной панели, когда напряжение батареи продолжает падать с 13,2 В до примерно 11,4 В, что подразумевает полностью разряженную батарею, A1b, выход переключается на 0 В, заставляя подключенный КРАСНЫЙ светодиод мигать с частотой, установленной нестабильным мультивибратором. A1c.

При этом мигает с частотой 2 герца. ОУ A1d дает ссылку на 6 V, чтобы сохранить переключения порогов на 11,4 V и уровни 13,2 В.

Предлагаемая схема регулятора LM324 рассчитана на токи до 3 ампер.

Для работы с более значительными токами может быть необходимо увеличить базовые токи Q2, Q3, чтобы гарантировать, что все эти транзисторы могут поддерживать насыщение во время сеансов зарядки.

Регулятор солнечной энергии с использованием IC 741

Большинство типичных солнечных панелей обеспечивают без нагрузки около 19 В. Это позволяет получить падение напряжения на выпрямительном диоде на 0,6 В при зарядке свинцово-кислотного аккумулятора 12 В. Диод предотвращает прохождение тока батареи через солнечную панель в ночное время.

Эта настройка может быть отличной, если аккумулятор не перезаряжается, поскольку аккумулятор 12 В может легко перезарядиться до уровня выше 1 В 5, если подача заряда не контролируется.

Падение напряжения, вызванное последовательным проходом BJT, обычно составляет приблизительно 1,2 В, что кажется слишком высоким для эффективной работы почти всех солнечных панелей.

Оба вышеперечисленных недостатка эффективно устранены в этой простой схеме солнечного регулятора. Здесь энергия от солнечной панели поступает в аккумулятор через реле и выпрямительный диод.

Как работает схема

Когда напряжение аккумулятора достигает 13,8 В, контакты реле щелкают, так что транзистор 2N3055 начинает подзаряжать аккумулятор до оптимального уровня 14,2 В.

Этот уровень напряжения полной зарядки может быть установлен немного ниже, несмотря на то, что большинство свинцово-кислотных аккумуляторов начинают выделять газ при 13,6 В. Это выделение газов значительно увеличивается при перенапряжении.

Контакты реле срабатывают при падении напряжения аккумуляторной батареи ниже 13,8 В. Питание от батареи не используется для работы схемы.

Фетр служит источником постоянного тока.