Spannungsreglerschaltung des Solarpanels

In diesem Beitrag erfahren Sie, wie Sie zu Hause eine einfache Steuerschaltung für Solarregler zum Laden kleiner Batterien wie 12V 7AH-Batterien mit kleinen Solarmodulen erstellen

Verwenden eines Solarpanels

Wir alle kennen uns mit Solarmodulen und ihren Funktionen ziemlich gut aus. Die Grundfunktionen dieser erstaunlichen Geräte bestehen darin, Sonnenenergie oder Sonnenlicht in Elektrizität umzuwandeln.

Grundsätzlich besteht ein Solarpanel aus einzelnen Abschnitten einzelner Photovoltaikzellen. Jede dieser Zellen kann eine winzige elektrische Leistung erzeugen, normalerweise etwa 1,5 bis 3 Volt.

Viele dieser Zellen über dem Panel sind in Reihe geschaltet, so dass die vom gesamten Gerät erzeugte effektive Gesamtspannung bis zu nutzbaren 12-Volt- oder 24-Volt-Ausgängen ansteigt.

Der vom Gerät erzeugte Strom ist direkt proportional zum Sonnenlicht, das über die Oberfläche des Panels fällt. Der von einem Solarpanel erzeugte Strom wird normalerweise zum Laden einer Blei-Säure-Batterie verwendet.

Die Blei-Säure-Batterie wird bei voller Ladung mit einem Wechselrichter verwendet, um die erforderliche Netzwechselspannung für die Stromversorgung des Hauses zu erhalten. Idealerweise sollten die Sonnenstrahlen auf die Oberfläche des Panels fallen, damit es optimal funktioniert.

Da die Sonne jedoch niemals still steht, muss das Panel den Sonnenpfad ständig verfolgen oder verfolgen, damit Strom mit einer effizienten Geschwindigkeit erzeugt wird.

Wenn Sie daran interessiert sind, eine zu bauen automatisches Dual-Tracker-Solarpanelsystem Sie können auf einen meiner früheren Artikel verweisen. Ohne einen Solartracker kann das Solarpanel die Umbauten nur mit einem Wirkungsgrad von etwa 30% durchführen.

Zurück zu unseren eigentlichen Diskussionen über Solarmodule: Dieses Gerät kann als das Herzstück des Systems angesehen werden, wenn es um die Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität geht. Der erzeugte Strom erfordert jedoch eine große Dimensionierung, bevor er effektiv in der EU eingesetzt werden kann vorhergehendes Gitterbindungssystem.

Warum brauchen wir einen Solarregler?

Die von einem Solarpanel erfasste Spannung ist niemals stabil und variiert drastisch je nach Sonnenstand und Intensität der Sonnenstrahlen und natürlich nach dem Einfallsgrad über dem Solarpanel.

Wenn diese Spannung zum Laden der Batterie zugeführt wird, kann dies zu Schäden und unnötiger Erwärmung der Batterie führen, und die zugehörige Elektronik kann daher für das gesamte System gefährlich sein.

Um die Spannung vom Solarpanel zu regeln, wird normalerweise ein Spannungsreglerkreis zwischen dem Solarpanelausgang und dem Batterieeingang verwendet.

Diese Schaltung stellt sicher, dass die Spannung vom Solarpanel niemals den Sicherheitswert überschreitet, den die Batterie zum Laden benötigt.

Normalerweise sollte die minimale Spannungsausgabe des Solarmoduls höher sein als die erforderliche Batterieladespannung, um optimale Ergebnisse mit dem Solarpanel zu erzielen. Dies bedeutet, dass das Solarpanel auch unter widrigen Bedingungen, wenn die Sonnenstrahlen nicht scharf oder optimal sind, in der Lage sein sollte Erzeugen Sie eine Spannung von mehr als beispielsweise 12 Volt, die die geladene Batteriespannung sein kann.

Auf dem Markt erhältliche Solar-Spannungsregler können zu kostspielig und nicht so zuverlässig sein. Es kann jedoch nicht nur Spaß machen, einen solchen Regler mit gewöhnlichen elektronischen Bauteilen zu Hause herzustellen, sondern auch sehr wirtschaftlich.

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Schaltplan

HINWEIS : BITTE R4 ENTFERNEN, DA ES KEINE WIRKLICHE WICHTIGKEIT HAT. Sie können es durch einen Drahtlink ersetzen.

Gleisseitiges PCB-Design (R4, Diode und S1 nicht enthalten ... R4 ist eigentlich nicht wichtig und kann durch ein Überbrückungskabel ersetzt werden.

Wie es funktioniert

In Bezug auf die vorgeschlagene Spannungsreglerschaltung für Solarmodule sehen wir ein Design, das sehr gewöhnliche Komponenten verwendet und dennoch die Anforderungen erfüllt, die in unseren Spezifikationen gefordert werden.

Ein einzelner IC LM 338 wird zum Herzstück der gesamten Konfiguration und wird im Alleingang für die Umsetzung der gewünschten Spannungsregelungen verantwortlich.

Die gezeigte Solarpanel-Reglerschaltung ist gemäß dem Standardmodus der IC 338-Konfiguration gerahmt.

Der Eingang wird an die gezeigten Eingangspunkte des IC und der Ausgang für die am Ausgang des IC empfangene Batterie gegeben. Der Poti oder die Voreinstellung wird verwendet, um den Spannungspegel genau einzustellen, der als sicherer Wert für die Batterie angesehen werden kann.

Stromgesteuertes Laden

Diese Solarregler-Steuerschaltung bietet auch eine Stromregelungsfunktion, die sicherstellt, dass die Batterie immer eine feste vorgegebene Ladestromrate erhält und niemals übersteuert wird. Das Modul kann wie in der Abbildung angegeben verdrahtet werden.

Die angegebenen relevanten Positionen können auch von einem Laien einfach verkabelt werden. Den Rest der Funktion übernimmt der Reglerkreis. Der Schalter S1 sollte in den Wechselrichtermodus geschaltet werden, sobald der Akku vollständig aufgeladen ist (wie über dem Messgerät angezeigt).

Berechnung des Ladestroms für die Batterie

Der Ladestrom kann durch geeignete Auswahl des Wertes der Widerstände R3 ausgewählt werden. Dies kann durch Lösen der Formel erfolgen: 0,6 / R3 = 1/10 Batterie AH Die voreingestellte VR1 wird so eingestellt, dass die erforderliche Ladespannung vom Regler abgerufen wird.

Solarregler mit IC LM324

Für alle Solarpanelsysteme ist diese Single IC LM324 Eine auf garantierten effizienten Reglern basierende Schaltung bietet eine energiesparende Antwort auf das Laden von Batterien vom Typ Blei-Säure, wie sie typischerweise in Kraftfahrzeugen auftreten.

Ohne Berücksichtigung des Preises der Solarzellen, von denen angenommen wird, dass sie für verschiedene andere Pläne vor Ihnen liegen, liegt der Solarregler allein unter 10 US-Dollar.

Im Gegensatz zu einer Reihe anderer Shunt-Regler Wenn der Akku vollständig aufgeladen ist, wird der Strom durch einen Widerstand umgeleitet. Dieser Stromkreis trennt die Ladeversorgung von der Batterie, sodass keine sperrigen Nebenschlusswiderstände erforderlich sind.

Wie die Schaltung funktioniert

Sobald die Batteriespannung unter 13,5 Volt liegt (normalerweise die Leerlaufspannung einer 12-V-Batterie), schalten sich die Transistoren Q1, Q2 und Q3 ein und der Ladestrom fließt wie vorgesehen durch die Solarmodule.

Die aktive grüne LED zeigt an, dass der Akku aufgeladen wird. Wenn sich die Batterieklemmenspannung der Leerlaufspannung des Solarpanels nähert, schaltet der Operationsverstärker A1a die Transistoren Q1-Q3 aus.

Diese Situation wird so lange verriegelt, wie die Batteriespannung auf 13,2 V abfällt, wonach die Auslösung des Batterieladevorgangs wieder hergestellt wird.

In Abwesenheit eines Solarpanels schaltet der Ausgang auf 0 V, wenn die Batteriespannung von 13,2 V auf ungefähr 11,4 V abfällt, was bedeutet, dass die Batterie A1b vollständig entladen ist, wodurch die angeschlossene ROTE LED mit einer vom astabilen Multivibrator festgelegten Rate blinkt A1c.

In dieser Situation blinkt mit einer Geschwindigkeit von 2 Hertz. Der Operationsverstärker A1d gibt eine Referenz von 6 V an, um die Schaltschwellen bei 11,4 V und 13,2 V zu halten.

Die vorgeschlagene Reglerschaltung LM324 ist für Ströme bis zu 3 Ampere ausgelegt.

Um mit größeren Strömen arbeiten zu können, kann es wichtig sein, die Basisströme Q2 und Q3 höher zu machen, um sicherzustellen, dass alle diese Transistoren während der Ladesitzungen die Sättigung aufrechterhalten können.

Solarstromregler mit IC 741

Die meisten typischen Solarmodule liefern etwa 19 V Leerlauf. Dies ermöglicht einen Abfall von 0,6 V über eine Gleichrichterdiode, während eine 12-V-Blei-Säure-Batterie geladen wird. Die Diode verhindert, dass sich der Batteriestrom nachts über das Solarpanel bewegt.

Diese Einstellung kann großartig sein, solange der Akku nicht überladen wird, da ein 12-V-Akku leicht auf über 1 V5 überladen werden kann, falls die Ladeversorgung nicht gesteuert wird.

Der durch einen BJT-Serienpass induzierte Spannungsabfall beträgt typischerweise ungefähr 1,2 V, was viel zu hoch zu sein scheint, als dass fast alle Solarmodule effektiv arbeiten könnten.

Beide oben genannten Mängel werden in dieser einfachen Solarreglerschaltung wirksam beseitigt. Hier wird die Energie vom Solarpanel über ein Relais und eine Gleichrichterdiode an die Batterie geliefert.

Wie die Schaltung funktioniert

Wenn die Batteriespannung auf 13,8 V ansteigt, klicken die Relaiskontakte, so dass der Transistor 2N3055 beginnt, die Batterie auf ein Optimum von 14,2 V zu laden.

Dieser volle Ladespannungspegel könnte etwas niedriger eingestellt werden, obwohl die meisten Blei-Säure-Batterien bei 13,6 V zu begasen beginnen. Diese Begasung wird bei Überladespannung deutlich erhöht.

Die Relaiskontakte arbeiten in dem Moment, in dem die Batteriespannung unter 13,8 V abfällt. Batteriestrom wird nicht zum Betreiben der Schaltung verwendet.

Der Fet dient als Konstantstromquelle.