Obvod regulátoru napětí solárního panelu

Příspěvek podrobně popisuje, jak vytvořit jednoduchý obvod regulátoru regulátoru solárního panelu doma pro nabíjení malých baterií, jako je baterie 12V 7AH, pomocí malého solárního panelu

Použití solárního panelu

Všichni víme docela dobře o solárních panelech a jejich funkcích. Základní funkcí těchto úžasných zařízení je přeměna sluneční energie nebo slunečního světla na elektřinu.

V zásadě je solární panel tvořen diskrétními částmi jednotlivých fotovoltaických článků. Každý z těchto článků je schopen generovat malou velikost elektrické energie, obvykle kolem 1,5 až 3 voltů.

Mnoho z těchto článků přes panel je zapojeno do série, takže celkové efektivní napětí generované celou jednotkou se připojuje až k použitelným výstupům 12 voltů nebo 24 voltů.

Proud generovaný jednotkou je přímo úměrný úrovni slunečního světla dopadajícího na povrch panelu. Energie vyrobená ze solárního panelu se obvykle používá k nabíjení olověného akumulátoru.

Olověný akumulátor, když je plně nabitý, se používá s měničem k získání požadovaného střídavého síťového napětí pro napájení domu. V ideálním případě by sluneční paprsky měly dopadat na povrch panelu, aby optimálně fungoval.

Vzhledem k tomu, že slunce nikdy není v klidu, je třeba, aby panel neustále sledoval nebo sledoval sluneční cestu, aby generoval elektřinu účinnou rychlostí.

Pokud máte zájem postavit automatický systém s dvojitým sledováním solárních panelů můžete odkázat na jeden z mých dřívějších článků. Bez solárního sledovače bude solární panel schopen provádět konverze pouze s účinností kolem 30%.

Když se vrátíme k našim skutečným diskusím o solárních panelech, lze toto zařízení považovat za srdce systému, pokud jde o přeměnu solární energie na elektřinu, avšak vyrobená elektřina vyžaduje hodně dimenzování, než může být efektivně použita v předchozí systém mřížky.

Proč potřebujeme solární regulátor

Napětí získané ze solárního panelu není nikdy stabilní a drasticky se mění v závislosti na poloze slunce a intenzitě slunečních paprsků a samozřejmě na stupni dopadu na solární panel.

Toto napětí, pokud je napájeno baterií pro nabíjení, může způsobit poškození a zbytečné zahřívání baterie a související elektroniky, a proto může být nebezpečné pro celý systém.

Za účelem regulace napětí ze solárního panelu se mezi výstupem solárního panelu a vstupem baterie obvykle používá obvod regulátoru napětí.

Tento obvod zajišťuje, že napětí ze solárního panelu nikdy nepřekročí bezpečnou hodnotu požadovanou baterií pro nabíjení.

Normálně pro získání optimálních výsledků ze solárního panelu by měl být minimální výstup napětí z panelu vyšší než požadované nabíjecí napětí baterie, což znamená, že i za nepříznivých podmínek, kdy sluneční paprsky nejsou ostré nebo optimální, by solární panel měl být schopen generovat napětí více než 12 voltů, což může být napětí baterie při nabíjení.

Solární regulátory napětí dostupné na trhu mohou být příliš nákladné a ne tak spolehlivé, avšak výroba jednoho takového regulátoru doma pomocí běžných elektronických součástek může být nejen zábavná, ale také velmi ekonomická.

Možná si o tom také budete chtít přečíst Obvod regulátoru napětí 100 Ah

Kruhový diagram

POZNÁMKA : ODSTRAŇTE PROSÍM R4, ŽE NEMÁ ŽÁDNÝ SKUTEČNÝ VÝZNAM. MŮŽETE TO VYMĚNIT ZA DRÁTOVÝ ODKAZ.

Traťový design desky plošných spojů (R4, dioda a S1 nejsou zahrnuty ... R4 ve skutečnosti není důležitý a může být nahrazen propojovacím vodičem.

Jak to funguje

S odkazem na navrhovaný obvod regulátoru napětí solárního panelu vidíme design, který využívá velmi běžné komponenty a přesto splňuje potřeby, jak to vyžadují naše specifikace.

Jediný IC LM 338 se stává srdcem celé konfigurace a stává se odpovědným za provádění požadovaných regulací napětí jednou rukou.

Zobrazený obvod regulátoru solárního panelu je orámován podle standardního režimu konfigurace IC 338.

Vstup je dán zobrazeným vstupním bodům integrovaného obvodu a výstup pro baterii přijatou na výstupu integrovaného obvodu. Hrnec nebo předvolba se používá k přesnému nastavení úrovně napětí, kterou lze považovat za bezpečnou hodnotu pro baterii.

Aktuálně řízené nabíjení

Tento obvod regulátoru solárního regulátoru také nabízí funkci řízení proudu, která zajišťuje, že baterie vždy přijímá pevně stanovenou rychlost nabíjecího proudu a nikdy není přetížena. Modul lze zapojit podle pokynů na obrázku.

Příslušné označené polohy lze jednoduše propojit i laikem. O zbytek funkce se stará obvod regulátoru. Jakmile je baterie plně nabitá (jak je uvedeno na měřiči), měl by být spínač S1 přepnut do režimu invertoru.

Výpočet nabíjecího proudu pro baterii

Nabíjecí proud lze zvolit vhodným výběrem hodnoty odporů R3. Toho lze dosáhnout řešením vzorce: 0,6 / R3 = 1/10 baterie AH Přednastavený VR1 je upraven pro získání požadovaného nabíjecího napětí z regulátoru.

Solární regulátor využívající IC LM324

Pro všechny systémy solárních panelů, toto jediné IC LM324 Zaručený efektivní regulační obvod založený na energii nabízí energeticky úspornou odpověď na nabíjení baterií typu olověné kyseliny, které se obvykle vyskytují v motorových vozidlech.

Bez ohledu na cenu solárních článků, o nichž se předpokládá, že jsou před vámi pro použití v různých jiných plánech, je samotný solární regulátor nižší než 10 USD.

Na rozdíl od řady dalších regulátory bočníku jakmile bude baterie plně nabitá, přesměruje proud přes odpor, tento obvod odpojí nabíjecí zdroj od baterie, což eliminuje potřebu objemných bočních odporů.

Jak obvod funguje

Jakmile je napětí baterie nižší než 13,5 voltu (obvykle napětí naprázdno 12 V baterie), zapnou se tranzistory Q1, Q2 a Q3 a nabíjecí proud prochází solárními panely, jak bylo zamýšleno.

Aktivní zelená LED ukazuje, že se baterie nabíjí. Když se napětí na svorce baterie blíží napětí naprázdno solárního panelu, operační zesilovač A1a vypne tranzistory Q1-Q3.

Tato situace se zablokuje tak dlouho, dokud napětí baterie poklesne na 13,2 V, a poté se znovu obnoví spouštění procesu nabíjení baterie.

Při absenci solárního panelu, kdy napětí baterie stále klesá z 13,2 V na zhruba 11,4 V, což znamená zcela vybitou baterii, výstup A1b se přepne na 0 V, což způsobí, že připojená ČERVENÁ LED bliká rychlostí fixovanou astabilním multivibrátorem A1c.

V této situaci bliká rychlostí 2 hertzy. Operační zesilovač A1d udává referenci 6 V pro udržení spínacích prahových hodnot na úrovních 11,4 V a 13,2 V.

Navrhovaný obvod regulátoru LM324 je navržen tak, aby zvládl proudy až 3 ampéry.

Pro práci s podstatnějšími proudy může být nezbytné zvýšit základní proudy Q2, Q3, aby bylo zajištěno, že všechny tyto tranzistory mohou udržovat saturaci po celou dobu nabíjení.

Regulátor solární elektřiny využívající IC 741

Většina typických solárních panelů poskytuje přibližně 19V bez zátěže. To umožňuje získat pokles 0,6 V přes usměrňovací diodu při nabíjení olověného akumulátoru 12V. Dioda zakazuje pohyb proudu baterie přes solární panel během noci.

Toto nastavení může být skvělé, pokud nedojde k přebití baterie, protože baterie 12V se může snadno nabít na více než 1V5, pokud není pod kontrolou napájení.

Pokles napětí indukovaný sériovým průchodem BJT je obvykle přibližně 1,2 V, což se zdá být příliš vysoké na to, aby téměř všechny solární panely fungovaly efektivně.

Obě výše uvedené chyby jsou v tomto jednoduchém obvodu solárního regulátoru účinně odstraněny. Zde se energie ze solárního panelu dodává do baterie prostřednictvím reléové a usměrňovací diody.

Jak obvod funguje

Když napětí baterie vzroste na 13,8 V, kontakty relé cvaknou, takže tranzistor 2N3055 začne nabíjet baterii optimálně na 14,2V.

Tuto hladinu plného nabitého napětí lze opravit o něco nižší, a to navzdory skutečnosti, že většina olověných baterií začíná plynovat při 13,6 V. Toto plynování se při přebíjení výrazně zvyšuje.

Kontakty relé pracují v okamžiku, kdy napětí baterie poklesne pod 13,8V. K provozu obvodu není využito napájení z baterie.

Plod slouží jako zdroj konstantního proudu.