Circuito del regolatore di tensione del pannello solare

Il post spiega come costruire un semplice circuito di controllo del regolatore del pannello solare a casa per caricare piccole batterie come la batteria 12V 7AH utilizzando un piccolo pannello solare

Utilizzando un pannello solare

Conosciamo tutti abbastanza bene i pannelli solari e le loro funzioni. La funzione di base di questi fantastici dispositivi è convertire l'energia solare o la luce solare in elettricità.

Fondamentalmente un pannello solare è costituito da sezioni discrete di singole celle fotovoltaiche. Ciascuna di queste celle è in grado di generare una piccola quantità di energia elettrica, normalmente da 1,5 a 3 volt.

Molte di queste celle sul pannello sono cablate in serie in modo che la tensione effettiva totale generata dall'intera unità monti fino a 12 volt o 24 volt utilizzabili.

La corrente generata dall'unità è direttamente proporzionale al livello della luce solare incidente sulla superficie del pannello. La potenza generata da un pannello solare viene normalmente utilizzata per caricare una batteria al piombo.

La batteria al piombo quando completamente carica viene utilizzata con un inverter per acquisire la tensione di rete CA richiesta per l'alimentazione elettrica della casa. Idealmente, i raggi del sole dovrebbero essere incidenti sulla superficie del pannello affinché funzioni in modo ottimale.

Tuttavia, poiché il sole non è mai fermo, il pannello deve tracciare o seguire costantemente il percorso del sole in modo da generare elettricità a un ritmo efficiente.

Se sei interessato a costruire un file sistema di pannelli solari a doppio inseguitore automatico puoi fare riferimento a uno dei miei articoli precedenti. Senza un inseguitore solare, il pannello solare sarà in grado di effettuare le conversioni solo con un'efficienza del 30% circa.

Tornando alle nostre discussioni attuali sui pannelli solari, questo dispositivo può essere considerato il cuore del sistema per quanto riguarda la conversione dell'energia solare in elettricità, tuttavia l'elettricità generata richiede un grande dimensionamento prima di poter essere utilizzata efficacemente nel precedente sistema di collegamento della griglia.

Perché abbiamo bisogno di un regolatore solare

La tensione acquisita da un pannello solare non è mai stabile e varia drasticamente in base alla posizione del sole e all'intensità dei raggi solari e ovviamente al grado di incidenza sul pannello solare.

Questa tensione se alimentata alla batteria per la ricarica può provocare danni e un inutile riscaldamento della batteria e dell'elettronica associata quindi può essere pericoloso per l'intero sistema.

Per regolare la tensione dal pannello solare normalmente viene utilizzato un circuito regolatore di tensione tra l'uscita del pannello solare e l'ingresso della batteria.

Questo circuito fa in modo che la tensione del pannello solare non superi mai il valore di sicurezza richiesto dalla batteria per la ricarica.

Normalmente per ottenere risultati ottimali dal pannello solare, la tensione minima in uscita dal pannello dovrebbe essere superiore alla tensione di carica della batteria richiesta, il che significa che anche in condizioni avverse quando i raggi del sole non sono nitidi o ottimali, il pannello solare dovrebbe comunque essere in grado di generare una tensione superiore a 12 volt, che può essere la tensione della batteria sotto carica.

I regolatori di tensione solare disponibili sul mercato possono essere troppo costosi e non così affidabili, tuttavia realizzare uno di questi regolatori a casa utilizzando componenti elettronici ordinari può essere non solo divertente ma anche molto economico.

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Schema elettrico

NOTA : SI PREGA DI RIMUOVERE R4, IN QUANTO NON HA ALCUNA IMPORTANZA REALE. PUOI SOSTITUIRLO CON UN FILO.

Progettazione PCB lato pista (R4, diodo e S1 non inclusi ... R4 in realtà non è importante e può essere sostituito con un ponticello.

Come funziona

Facendo riferimento al circuito di regolazione della tensione del pannello solare proposto, vediamo un design che utilizza componenti molto ordinari e tuttavia soddisfa le esigenze proprio come richiesto dalle nostre specifiche.

Una sola IC LM 338 diventa il cuore dell'intera configurazione e diventa responsabile per l'implementazione da sola delle regolazioni di tensione desiderate.

Il circuito del regolatore del pannello solare mostrato è inquadrato secondo la modalità standard della configurazione IC 338.

L'ingresso è dato ai punti di ingresso mostrati dell'IC e l'uscita per la batteria ricevuta all'uscita dell'IC. Il potenziometro o il preset viene utilizzato per impostare con precisione il livello di tensione che può essere considerato come valore sicuro per la batteria.

Carica controllata in corrente

Questo circuito del regolatore del regolatore solare offre anche una funzione di controllo della corrente, che assicura che la batteria riceva sempre una velocità di carica predeterminata fissa e non sia mai sovra spinta. Il modulo può essere cablato come indicato nello schema.

Le relative posizioni indicate possono essere semplicemente cablate anche da un laico. Il resto della funzione è curato dal circuito del regolatore. L'interruttore S1 deve essere portato in modalità inverter una volta che la batteria è completamente carica (come indicato sullo strumento).

Calcolo della corrente di carica per la batteria

La corrente di carica può essere selezionata selezionando opportunamente il valore dei resistori R3. Può essere fatto risolvendo la formula: 0.6 / R3 = 1/10 batteria AH Il preset VR1 è regolato per ottenere la tensione di carica richiesta dal regolatore.

Regolatore solare che utilizza IC LM324

Per tutti i sistemi a pannelli solari, questo singolo IC LM324 Il circuito di regolazione efficiente garantito basato offre una risposta di risparmio energetico alla ricarica di batterie del tipo piombo-acido tipicamente visto nei veicoli a motore.

Non prendendo in considerazione il prezzo delle celle solari, che si ritiene siano di fronte a te per l'utilizzo in vari altri piani, il regolatore solare da solo è inferiore a $ 10.

A differenza di una serie di altri regolatori shunt che reindirizzerà la corrente attraverso un resistore una volta che la batteria è completamente carica, questo circuito scollega l'alimentazione di carica dalla batteria eliminando la necessità di ingombranti resistori di shunt.

Come funziona il circuito

Non appena la tensione della batteria è inferiore a 13,5 volt (di solito la tensione a circuito aperto di una batteria da 12 V), i transistor Q1, Q2 e Q3 si accendono e la corrente di carica passa attraverso i pannelli solari come previsto.

Il LED verde attivo indica che la batteria si sta caricando. Quando la tensione del terminale della batteria si avvicina alla tensione a circuito aperto del pannello solare, l'amplificatore operazionale A1a spegne i transistor Q1-Q3.

Questa situazione rimane bloccata fino a quando la tensione della batteria scende a 13,2 V, dopodiché viene nuovamente ripristinata l'attivazione del processo di carica della batteria.

In assenza di un pannello solare, quando la tensione della batteria continua a scendere da 13,2 V a circa 11,4 V, il che implica una batteria completamente scarica, A1b, l'uscita passa a 0 V, facendo lampeggiare il LED ROSSO collegato a una velocità fissata dal multivibratore astabile A1c.

In questa situazione lampeggia a una velocità di 2 hertz. L'amplificatore operazionale A1d fornisce un riferimento di 6 V per mantenere le soglie di commutazione ai livelli 11,4 V e 13,2 V.

Il circuito regolatore LM324 proposto è progettato per far fronte a correnti fino a 3 ampere.

Per lavorare con correnti più consistenti, potrebbe essere essenziale aumentare le correnti di base Q2, Q3, per garantire che tutti questi transistor possano mantenere la saturazione durante le sessioni di carica.

Regolatore di elettricità solare con IC 741

La maggior parte dei tipici pannelli solari fornisce circa 19V senza carico. Ciò consente di ottenere una caduta di 0,6 V su un diodo raddrizzatore durante la ricarica di una batteria al piombo da 12V. Il diodo impedisce alla corrente della batteria di muoversi attraverso il pannello solare durante la notte.

Questa configurazione può essere ottima fintanto che la batteria non viene sovraccaricata, poiché una batteria da 12V può facilmente sovraccaricarsi oltre 1V5, nel caso in cui l'alimentazione di ricarica non sia controllata.

La caduta di tensione indotta attraverso un BJT a passaggio in serie, in genere è di circa 1,2 V, che sembra essere troppo alta perché quasi tutti i pannelli solari funzionino efficacemente.

Entrambi i difetti di cui sopra vengono efficacemente rimossi in questo semplice circuito di regolazione solare. Qui, l'energia dal pannello solare viene fornita alla batteria tramite un relè e un diodo raddrizzatore.

Come funziona il circuito

Quando la tensione della batteria si estende a 13,8 V, i contatti del relè scattano, in modo che il transistor 2N3055 inizi a caricare la batteria a un valore ottimale di 14,2 V.

Questo livello di tensione di carica completa potrebbe essere fissato un po 'più in basso, nonostante il fatto che la maggior parte delle batterie al piombo acido inizi a gassare a 13,6 V. Questa gassificazione aumenta notevolmente con la tensione di sovraccarico.

I contatti del relè si attivano nel momento in cui la tensione della batteria scende al di sotto di 13,8 V. La carica della batteria non viene utilizzata per far funzionare il circuito.

Il fet serve come una fonte di corrente costante.