Главная » Зеленые технологии
Призовой фонд
на июль 2017 г.
1. Осциллограф DSO138
Паяльник
2. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
3. 200 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Солнечный контроллер

Приведена схема эффективного 12В зарядного устройства (солнечного контроллера), с защитой аккумуляторов от пониженного напряжения.

Солнечный контроллер

Характеристики устройства

Низкое потребление мощности в режиме простоя
Схема была разработана для небольших и средних свинцово-кислотных аккумуляторных батарей и потребляет маленький ток (5 мА) в режиме простоя. Это увеличивает продолжительность жизни аккумуляторных батарей.

Легкодоступные компоненты
В устройстве используются обычные компоненты (не SMD), которые легко можно найти в магазинах. Ничего не требуется прошивать, единственное нужен будет вольтметр и регулируемый источник питания для настройки схемы.

Последняя версия устройства
Это уже третья версия устройства, поэтому в нем исправлены большинство ошибок и недочетов, которые присутствовали в предыдущих версиях зарядника.

Регулировка напряжения
В приборе используется параллельный стабилизатор напряжения, чтобы напряжение аккумулятора не превышало норму, обычно это 13.8 Вольт.

Защита от пониженного напряжения
Контроллер отсоединяет аккумуляторную батарею, если напряжение падает ниже определенной точки (настраивается), обычно это 10.5 Вольт

 

В большинстве солнечных зарядных устройствах для защиты от утечки тока аккумулятора на солнечную панель, используется диод Шоттки. А шунтирующий стабилизатор напряжения используется когда аккумулятор полностью заряжен.
Одной из проблем такого подхода являются потери на диоде и как следствие его нагрев. К примеру, солнечная панель 100 Ватт, 12В, подает 8А на аккумуляторную батарею, на диоде Шоттки падение напряжение составит 0.4В, т.е. рассеиваемая мощность составит около 3.2 Ватта. Это во первых потери, а во вторых для диода понадобится радиатор для отвода тепла. Проблема в том, что уменьшить падение напряжения не получится, несколько диодов включенных параллельно, уменьшат ток, но падение напряжения такое и останется. В представленной ниже схеме, вместо обычных диодов используются мосфеты, следовательно мощность теряется только на активное сопротивление (резистивные потери).
Для сравнения, в 100 Вт панели при использовании мосфетов IRFZ48 (КП741А) потери мощности составляют всего 0.5Ватта (на Q2). А это значит меньший нагрев и больше энергии для аккумуляторов. Еще важным моментов является то, что мосфеты имеют положительный температурный коэффициент и могут быть включены в параллель для уменьшения сопротивления в включенном состоянии.

Принципиальная схема контроллера солнечной энергии

В приведенной выше схеме используется пара нестандартных решений.

Зарядка

Между солнечной панелью и нагрузкой не используется диод, вместо него стоит мосфет Q2. Диод в мосфете обеспечивает протекание тока от панели к нагрузке. Если на Q2 появляется значительное напряжение, то транзистор Q3 открывается, заряжается конденсатор С4, что заставляет ОУ U2c и U3b открыть мосфет Q2. Теперь, падение напряжения вычисляется по закону Ома, т.е. I*R, и оно намного меньше, чем если бы там стоял диод. Конденсатор С4 периодически разряжается через резистор R7, и Q2 закрывается. Если от панели протекает ток, то ЭДС самоиндукции дросселя L1 сразу же заставляет открыться Q3. Это происходит очень часто (множество раз за секунду). В случае, когда ток идет на солнечную панель, Q2 закрывается, а Q3 не открывается, т.к. диод D2 ограничивает ЭДС самоиндукции дросселя L1. Диод D2 может быть рассчитан на ток 1А, однако в процессе тестирования выяснилось, что такой ток возникает редко.

Подстроечник VR1 устанавливает максимальное напряжение. Когда напряжение превышает 13.8В, то операционный усилитель U2d открывает мосфет Q1 и выход с панели "закорачивается" на землю. Помимо этого, операционник U3b отключает Q2 и т.о. панель отключается от нагрузки. Это необходимо, поскольку Q1 помимо солнечной панели "коротит" нагрузку и аккумулятор.

Управление N-канальными мосфетами

Для управления мосфетами Q2 и Q4 требуется большее напряжение, чем используемое в схеме. Для этого, ОУ U2 с обвязкой из диодов и конденсаторов создает повышенное напряжение VH. Это напряжение используется для питания U3, на выходе которого будет повышенное напряжение. Связка U2b и D10 обеспечивают стабильность выходного напряжения на уровне 24 Вольт. При таком напряжении, через затвор-исток транзистора будет напряжение не меньше 10В, поэтому тепловыделение будет маленькое.
Обычно, N-канальные мосфеты имеют намного меньшее сопротивление, чем Р-канальные, поэтому они и были использованы в данной схеме.

Защита от пониженного напряжения

Мосфет Q4, операционник U3a с внешней обвязкой из резисторов и конденсаторов, предназначены для защиты от пониженного напряжения. Здесь Q4 используется нестандартною. Диод мосфета обеспечивает постоянное прохождение тока в аккумулятор. Когда напряжение выше установленного минимума, то мосфет открыт, допуская небольшое падение напряжения при зарядке аккумулятора, но более важным является то, что он дает возможность прохождения тока от аккумулятора на нагрузку, если солнечная батарея не может обеспечить достаточную выходную мощность. Предохранитель защищает от возникновения короткого замыкания на стороне нагрузки.

Ниже представлены рисунки расположения элементов и печатных плат.

Схема расположения элементов

Печатная плата. Верх

Печатная плата. Низ

Настройка устройства

При нормальной использовании устройства, джампер J1 не должен быть вставлен! Светодиод D11 используется для настройки. Для настройки устройства, к выводам "нагрузка" подключите регулируемый блок питания.

Установка защиты от пониженного напряжения
Вставьте джампер J1.
В блоке питание установите выходное напряжение на 10.5В.
Вращайте подстроечный резистор VR2 против часовой стрелки до тех пор, пока не загорится светодиод D11.
Немного поверните VR2 по часовой стрелке, пока светодиод не погаснет.
Выньте джампер J1.

Установка максимального напряжения
В блоке питание установите выходное напряжение на 13.8В.
Вращайте подстроечный резистор VR1 по часовой стрелке до тех пор, пока не погаснет светодиод D9.
Медленно поверните VR1 против часовой стрелки, пока светодиод D9 не загорится.

Контроллер настроен. Не забудьте вынуть джампер J1!

Если мощность всей системы будет небольшая, то мосфеты могут быть заменены на более дешевые IRFZ34. А если система будет мощнее, то мосфеты можно заменить на более мощные IRFZ48.

Обсуждение схемы на форуме

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
U1 ИС источника опорного напряжения
LM336-2.5
1 Поиск в FivelВ блокнот
U2 Операционный усилитель
LM324
1 Поиск в FivelВ блокнот
U3 Операционный усилитель
LM358
1 Поиск в FivelВ блокнот
Q1, Q2, Q4 MOSFET-транзистор
IRFZ44
3 КП723АПоиск в FivelВ блокнот
Q3 Биполярный транзистор
BC327
1 КТ685АПоиск в FivelВ блокнот
D1 Диод Шоттки1.5КЕ161 Поиск в FivelВ блокнот
D2, D4 Диод Шоттки
1N5819
2 КДШ2105ВПоиск в FivelВ блокнот
D3, D5-D8, D10 Выпрямительный диод
1N4148
6 КД522АПоиск в FivelВ блокнот
D9, D11 Светодиод2 Поиск в FivelВ блокнот
C1, C3 Электролитический конденсатор1000 мкФ 25 В2 Поиск в FivelВ блокнот
C2, C4-C7 Конденсатор100 нФ5 Поиск в FivelВ блокнот
C9 Электролитический конденсатор100 мкФ 35 В1 Поиск в FivelВ блокнот
C8, C10, C12 Электролитический конденсатор10 мкФ 25 В3 Поиск в FivelВ блокнот
C11 Конденсатор1 нФ1 Поиск в FivelВ блокнот
R1, R9, R11, R16, R19 Резистор
10 кОм
5 Поиск в FivelВ блокнот
R2, R10 Резистор
56 кОм
2 Поиск в FivelВ блокнот
R3 Резистор
1 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R4, R12 Резистор
2.2 МОм
2 Поиск в FivelВ блокнот
R5, R8, R13-R15, R18 Резистор
100 кОм
6 Поиск в FivelВ блокнот
R6 Резистор
4.7 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R7 Резистор
1 МОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R17, R20 Резистор
2.2 кОм
2 Поиск в FivelВ блокнот
VR1, VR2 Подстроечный резистор10 к2 Поиск в FivelВ блокнот
L1 Дроссель25 витков провода 1 мм на сердечнике T68-52A1 Поиск в FivelВ блокнот
F1 Плавкий предохранитель25 А1 Поиск в FivelВ блокнот
ST1-ST3 Клеммы2 контакта3 Поиск в FivelВ блокнот
J1 РазъёмPLS-21 Поиск в FivelВ блокнот
Автомобильный аккумулятор1 Поиск в FivelВ блокнот
Солнечная панель1 Поиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Оригинал статьи

Прикрепленные файлы:

Теги:

Колтыков А.В. Опубликована: 2011 г. 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (8) | Я собрал (0) | Подписаться

0
павел #
Осталось найти толковый инвертор 12/220в, ватт на 150 с хорошим КПД, и я точно закажу солнечные панели для сборки солнечных батарей. :cool:
Ответить
0
pajalnik #
Будет ли работать схема от солнечной панели, которая дает на выходе около 14 вольт в хорошую солнечную погоду, и мощность панели 1 ватт? Будет ли такая панель нормально заряжать АКБ?
Ответить
0
Виталий #
Смотря какой АКБ
Ответить
0
wawa #
Непонятно как запускается схема. Подаем напряжение на клеммы ST2 "нагрузка" 10.5 вольта и после этого запустится схема и включиться Q2 и Q4. А если подать питание на клеммы ST1 от солнечной батареи? Схема не запустится. Остается одно - на Q4 перемкнуть исток сток, подать напряжение от аккумулятора. На мой взгляд в схеме ошибка.
Ответить
0
Dutchman #
Так и есть! Питание LM324 необходимо посадить на + батареи. Ту да же верхние по схеме выводы R1, R2, R10.
Ответить
0
Graf #
Кто-то проверял работает ли эта схема? Если даже кинуть VLOAD на АКБ.
Ответить
0
Dutchman #
Работает. При VLOAD на АКБ. Она работает и по старой схеме, но при разряженной батарее не запускается. Схема отработала прошлое лето на пасеке с аккумулятором на 75 Ач и самодельным ветряком 20В (хх) 2А(кз).
В схему добавлен балластный резистор между Q1 и плюсом. Добавлен электронный тормоз ветряка.
Еще:
1) двусторонняя плата неудобна для распайки деталей, если нет возможности заказать плату с металлизацией. Я разработал одностороннюю плату.
2) после настройки не забудьте отключить светодиод включения нагрузки - он сильно просаживает напряжение VH и схема тоже работает как попало
Ответить
0
sergang #
А зачем закорачивать солнечную панель если Q2 разрывает цепь заряда. И вообще зачем закорачивать солнечную панель?
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Солнечная панель 10Вт 12В поликристаллическая
Солнечная панель 10Вт 12В поликристаллическая
Набор 4WD Kit Bluetooth Arduino UNO
вверх