Regolatore di carica della batteria solare: schema, principio di funzionamento, modalità di collegamento

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Se hai pensato a un modo alternativo per ottenere energia e hai deciso di installare pannelli solari, probabilmente vorrai risparmiare denaro. Una delle opportunità di risparmio è crea il tuo regolatore di carica. Quando si installano generatori solari - pannelli, sono necessarie molte apparecchiature aggiuntive: regolatori di carica, batterie, per trasferire la corrente agli standard tecnici.

Considera la produzione regolatore di carica della batteria solare fai-da-te.

Si tratta di un dispositivo che controlla il livello di carica delle batterie al piombo, impedendo loro di scaricarsi e ricaricarsi completamente.Se la batteria inizia a scaricarsi in modalità di emergenza, il dispositivo ridurrà il carico e impedirà la scarica completa.

Vale la pena notare che un controller autocostruito non può essere paragonato per qualità e funzionalità a uno industriale, ma sarà abbastanza sufficiente per il funzionamento della rete elettrica. In vendita ci si imbatte in prodotti realizzati nel seminterrato, che hanno un livello di affidabilità molto basso. Se non hai abbastanza soldi per un'unità costosa, è meglio assemblarla da solo.

Regolatore di carica della batteria solare fai-da-te

Anche un prodotto fatto in casa deve soddisfare le seguenti condizioni:

• 1.2P
• La tensione di ingresso massima consentita deve essere uguale alla tensione totale di tutte le batterie senza carico.

Nell'immagine qui sotto vedrai uno schema di tali apparecchiature elettriche. Per assemblarlo, avrai bisogno di un po' di conoscenza dell'elettronica e un po' di pazienza. Il design è stato leggermente modificato e ora è installato un transistor ad effetto di campo al posto di un diodo, che è regolato da un comparatore.
Un tale controller di carica sarà sufficiente per l'uso in reti a bassa potenza, utilizzando solo. Si differenzia per semplicità di produzione e basso costo dei materiali.

Regolatore di carica solare Funziona secondo un semplice principio: quando la tensione sul dispositivo di archiviazione raggiunge il valore specificato, smette di caricarsi e continua solo una caduta di carica. Se la tensione dell'indicatore scende al di sotto della soglia impostata, viene ripristinata l'alimentazione di corrente alla batteria. L'uso delle batterie è disabilitato dal controller quando la loro carica è inferiore a 11 V. Grazie al funzionamento di tale regolatore, la batteria non si scarica spontaneamente in assenza del sole.

Caratteristiche principali circuiti del regolatore di carica:

• Tensione di carica V=13,8V (configurabile), misurata in presenza di corrente di carica;
• Distacco del carico si verifica quando Vbat è inferiore a 11V (configurabile);
• Accendere il carico quando Vbat=12,5 V;
• Compensazione della temperatura della modalità di carica;
• L'economico comparatore TLC339 può essere sostituito con il più comune TL393 o TL339;
• La caduta di tensione sui tasti è inferiore a 20 mV durante la ricarica con una corrente di 0,5 A.

Regolatore di carica solare avanzato

Se sei sicuro della tua conoscenza delle apparecchiature elettroniche, puoi provare ad assemblare un circuito del controller di carica più complesso. È più affidabile ed è in grado di funzionare sia con i pannelli solari che con un generatore eolico che ti aiuterà a ottenere luce la sera.

Sopra c'è un circuito del controller di carica fai-da-te migliorato. Per modificare i valori di soglia, vengono utilizzate resistenze di trimming, con le quali regolerete i parametri di funzionamento. La corrente proveniente dalla sorgente viene commutata dal relè. Il relè stesso è controllato da una chiave a transistor ad effetto di campo.

Tutto circuiti del regolatore di carica testati nella pratica e si sono dimostrati validi nel corso di diversi anni.

Per i cottage estivi e altri oggetti in cui non è richiesto un grande consumo di risorse, non ha senso spendere soldi per elementi costosi. Se hai le conoscenze necessarie, puoi modificare i progetti proposti o aggiungere le funzionalità necessarie.

Quindi puoi creare un controller di carica con le tue mani quando usi dispositivi a energia alternativa. Non disperare se il primo pancake è uscito grumoso. Dopotutto, nessuno è immune dagli errori. Un po' di pazienza, diligenza e sperimentazione metteranno fine alla questione. Ma un alimentatore funzionante sarà un ottimo motivo di orgoglio.

Il regolatore di carica è una parte molto importante del sistema in cui la corrente elettrica è generata dai pannelli solari. Il dispositivo controlla la carica e la scarica delle batterie. È grazie a lui che le batterie non possono essere ricaricate e scaricate così tanto che sarà impossibile ripristinarne le condizioni di lavoro.

Tali controller possono essere realizzati a mano.

Principio di funzionamento

Se non c'è corrente dalla batteria solare, il controller è in modalità di sospensione. Non utilizza nessuno dei watt della batteria. Dopo che la luce solare ha colpito il pannello, la corrente elettrica inizia a fluire verso il controller. Deve accendersi. Tuttavia, il LED indicatore, insieme a 2 transistor deboli, si accende solo quando la tensione raggiunge i 10 V.

Dopo aver raggiunto questa tensione, la corrente passerà attraverso il diodo Schottky alla batteria. Se la tensione sale a 14 V, l'amplificatore U1 inizierà a funzionare, che accenderà il transistor MOSFET. Di conseguenza, il LED si spegnerà e due transistor non potenti si chiuderanno. La batteria non si carica. A questo punto, C2 sarà dimesso. In media, ci vogliono 3 secondi. Dopo che il condensatore C2 si è scaricato, l'isteresi U1 verrà superata, il MOSFET si chiuderà e la batteria inizierà a caricarsi. La carica continuerà fino a quando la tensione non sale al livello di commutazione.

Autoproduzione

Se una persona ha determinate conoscenze nel campo dell'elettronica e dell'ingegneria elettrica, puoi provare ad assemblare un circuito di controllo per pannelli solari e un generatore eolico con le tue mani.Tale unità sarà molto inferiore in termini di funzionalità ed efficienza ai campioni seriali industriali, ma nelle reti a bassa potenza potrebbe essere abbastanza.

Il modulo di controllo artigianale deve soddisfare le condizioni di base:

• 1.2P ≤ I × U. Questa equazione utilizza la notazione della potenza totale di tutte le sorgenti (P), la corrente di uscita del controller (I), la tensione nel sistema con una batteria completamente scarica (U),
• La tensione di ingresso massima del controller deve corrispondere alla tensione totale delle batterie senza carico.

Lo schema più semplice di un tale modulo sarà simile a questo:

Il dispositivo, assemblato a mano, funziona con le seguenti caratteristiche:

• Tensione di carica - 13,8 V (può variare a seconda della corrente nominale),
• Tensione di interruzione - 11 V (configurabile),
• Tensione di accensione - 12,5 V,
• La caduta di tensione sui tasti è di 20 mV con un valore di corrente di 0,5 A.

I regolatori di carica di tipo PWM o MPPT sono una delle parti integranti di qualsiasi sistema solare o ibrido basato su generatori solari ed eolici. Forniscono una normale modalità di carica della batteria, aumentano l'efficienza e prevengono l'usura prematura e possono essere completamente assemblati a mano.

Schema di collegamento del modulo

Clicca per ingrandire il diagramma

Dopo aver rimosso la parete posteriore, è possibile accedere al circuito stampato del dispositivo.

Come batteria è stata scelta una batteria da 12 V con una capacità di 1,2 A / h, perché l'autore ce l'aveva. Infatti, in una limpida giornata di sole, il pannello sarà in grado di caricare 2-3 di queste batterie. Un fusibile è incluso nel circuito della batteria per ridurre il rischio di cortocircuito.Per evitare che la batteria si scarichi attraverso il pannello solare in condizioni di scarsa illuminazione, un diodo Schottky del tipo IN5817 è collegato in serie al pannello. Quando la batteria è completamente carica, la corrente assorbita dal pannello solare è di circa 50 mA a 19 V.

Come carico di prova è stato utilizzato un fitolampada LED autocostruito su 4 fito-LED collegati in serie con una potenza di 1 W, in serie ai LED è stato collegato un resistore del tipo MLT-2 con una resistenza di 30 Ohm. Con una tensione di 12,6 V, la corrente consumata dalla lampada sarà di circa 60 mA. Pertanto, una batteria da 1,2 Ah consente di alimentare questa lampada per circa 20 ore.

In generale, la struttura autonoma assemblata si è rivelata abbastanza efficiente dal punto di vista tecnico. Ma dal punto di vista economico, visto il costo di batteria solare, batteria e centralina, il quadro è deprimente. Una batteria solare costa 2700 rubli, una batteria da 12 V 1,2 Ah costa circa 500 rubli, un'unità di controllo costa 400 rubli. L'autore ha anche provato a utilizzare due batterie da 6 V 12 A / h collegate in serie (costeranno circa 3000 r), l'autore carica una batteria del genere in 3-4 giorni di sole, mentre la corrente di carica raggiunge i 270 mA.

Il costo totale delle apparecchiature usate nella configurazione minima è di 3600 rubli. Come puoi vedere, questo fitolamp consuma circa 0,8 watt. Ad una velocità di 3,5 r/kWh, la lampada deve essere alimentata dalla rete con un'efficienza di alimentazione del 50%, circa 640.000 ore o 73 anni, giusto per giustificare il costo dell'attrezzatura. Allo stesso tempo, per un tale lasso di tempo, senza dubbio, sarà necessario più volte cambiare completamente l'attrezzatura, nessuno ha annullato il degrado della batteria e delle fotocellule.

Schema del dispositivo

Queste schede diventano molto calde, quindi le salderemo un po' sopra il PCB. Per questo, utilizzeremo un filo di rame rigido per realizzare le gambe per il PCB. Avremo 4 pezzi di filo di rame per fare 4 gambe per il circuito. Puoi anche usare le intestazioni dei pin invece del filo di rame per questo.

La cella solare è collegata rispettivamente ai terminali IN+ e IN- della scheda di ricarica TP4056. Un diodo è inserito nell'estremità positiva per la protezione dalla tensione inversa. Le schede BAT+ e BAT- vengono quindi collegate alle estremità +ve e -ve della batteria. Questo è tutto ciò di cui abbiamo bisogno per caricare la batteria.

Ora per alimentare la scheda Arduino, dobbiamo aumentare l'uscita a 5V. Quindi aggiungiamo un amplificatore di tensione da 5 V a questo circuito. Collegare -ve batterie a IN- dell'amplificatore e ve+ a IN+ aggiungendo un interruttore tra di loro. Abbiamo collegato la scheda booster direttamente al caricabatterie, ma consigliamo di installare un interruttore SPDT lì. Pertanto, quando il dispositivo carica la batteria, viene caricata e non viene utilizzata.

Le celle solari sono collegate all'ingresso di un caricabatteria al litio (TP4056), la cui uscita è collegata a una batteria al litio 18560. Alla batteria è collegato anche un booster di tensione da 5 V che viene utilizzato per convertire da 3,7 V CC a 5 V CC.

La tensione di carica è in genere di circa 4,2 V. L'ingresso del booster di tensione varia da 0,9 V a 5,0 V. Quindi vedrà circa 3,7 V al suo ingresso quando la batteria si sta scaricando e 4,2 V quando si sta ricaricando. L'uscita dell'amplificatore al resto del circuito lo manterrà a 5V.

Questo progetto sarà molto utile per alimentare un data logger remoto. Come sapete, l'alimentazione è sempre un problema per il registratore remoto e nella maggior parte dei casi non c'è una presa disponibile.

Una situazione simile ti costringe a utilizzare alcune batterie per alimentare il tuo circuito. Ma alla fine, la batteria si esaurirà. Il nostro progetto economico caricatore solare sarebbe un'ottima soluzione per questa situazione.

Bisogno

Alla massima carica della batteria, il controller regolerà l'erogazione di corrente ad essa, riducendola alla quantità necessaria per compensare l'autoscarica del dispositivo. Se la batteria è completamente scarica, il controller spegnerà qualsiasi carico in entrata sul dispositivo.

La necessità di questo dispositivo può essere ridotta ai seguenti punti:

1. La ricarica della batteria è a più stadi;
2. Regolazione della batteria di accensione/spegnimento durante la carica/scarica del dispositivo;
3. Collegamento della batteria alla massima carica;
4. Collegamento della carica da fotocellule in modalità automatica.

Il regolatore di carica della batteria per dispositivi solari è importante perché le prestazioni di tutte le sue funzioni in buone condizioni aumentano notevolmente la durata della batteria integrata.

Schema elettrico

Esistono 3 schemi possibili per collegare tra loro i pannelli solari, questi sono: collegamento seriale, parallelo e serie-parallelo. Ora di più su di loro.

connessione seriale

In questo circuito, il terminale negativo del primo pannello è collegato al terminale positivo del secondo, il negativo del secondo al terzo terminale e così via. Ciò che fornisce una tale connessione: verrà aggiunta la tensione di tutti i pannelli. In altre parole, se vuoi ottenere, ad esempio, 220V subito, questo circuito ti aiuterà a farlo.ma è usato raramente.

Facciamo un esempio. Abbiamo 4 pannelli con una potenza nominale di 12V ciascuno, Voc: 22.48V (questa è la tensione a circuito aperto), otteniamo 48V in uscita. Tensione a circuito aperto \u003d 22,48 V * 4 \u003d 89,92 V. mentre la potenza massima di corrente, Imp, rimane invariata.

In questo schema, non è consigliabile utilizzare pannelli con valori Imp diversi, poiché l'efficienza del sistema sarà bassa.

Collegamento in parallelo

Questo schema permette, senza aumentare la tensione dei pannelli, di aumentare la corrente. Facciamo un esempio. Disponiamo di 4 pannelli con potenza nominale di 12V ciascuno, tensione a circuito aperto 22,48V, corrente nel punto di massima potenza 5,42A. All'uscita del circuito, la tensione nominale e la tensione a circuito aperto rimangono invariate, ma la potenza massima sarà 5,42A * 4 = 21,68A.

Collegamento in serie-parallelo

• Tensione nominale del pannello solare: 12 V. • Tensione a vuoto Voc: 22,48 V. • Corrente al punto di massima potenza Imp: 5,42 A.

Collegando 2 pannelli solari in serie e 2 in parallelo in uscita, otteniamo una tensione di 24V, una tensione a circuito aperto di 44,96V e la corrente sarà 5,42A * 2 = 10,84A.

Ciò consente di ottenere un sistema bilanciato e risparmiare su apparecchiature come un controller di carica della batteria, poiché l'emù non dovrà resistere a molta tensione al suo picco. Il circuito consente inoltre di utilizzare pannelli di diversa potenza, ad esempio da 2 a 12V, da convertire a 24V. L'opzione di rete più conveniente per la casa.

I migliori pannelli solari stazionari

I dispositivi fissi sono caratterizzati da grandi dimensioni e maggiore potenza. Sono installati in gran numero sui tetti di edifici e altre aree libere.Progettato per l'uso tutto l'anno.

Sunways FSM-370M

4.9

★★★★★
punteggio editoriale

98%
gli acquirenti consigliano questo prodotto

Il modello è realizzato utilizzando la tecnologia PERC, grazie alla quale è stabile in condizioni climatiche avverse. Il telaio in alluminio anodizzato non teme urti e deformazioni taglienti. Il vetro temperato ad alta resistenza con basso assorbimento UV garantisce la sicurezza del pannello.

La potenza nominale è di 370 W, la tensione è di 24 V. La batteria può funzionare a temperatura esterna da -40 a +85 °С. Il gruppo diodi lo protegge da sovraccarichi e correnti inverse, riduce le perdite di efficienza con parziale ombreggiamento della superficie.

vantaggi:

• telaio durevole e resistente alla corrosione;
• vetro protettivo spesso;
• funzionamento stabile in qualsiasi condizione;
• lunga durata.

Screpolatura:

grande peso.

Sunways FSM-370M è consigliato per l'alimentazione permanente di grandi strutture. Una scelta eccellente per il posizionamento sul tetto di un edificio residenziale o di un edificio per uffici.

Delta BST 200-24M

4.9

★★★★★
punteggio editoriale

96%
gli acquirenti consigliano questo prodotto

Una caratteristica di Delta BST è la struttura eterogenea dei moduli monocristallini. Ciò ha migliorato la capacità del pannello di assorbire la radiazione solare diffusa e ne garantisce un funzionamento efficiente anche in condizioni nuvolose.

La potenza di picco della batteria è di 200 watt con dimensioni di 1580x808x35 mm. La costruzione rigida resiste a condizioni difficili, mentre un telaio rinforzato con fori di drenaggio garantisce un funzionamento stabile del pannello in caso di maltempo. Lo strato protettivo è realizzato in vetro temperato antiriflesso di 3,2 mm di spessore.

vantaggi:

• funzionamento stabile in condizioni climatiche difficili;
• costruzione rinforzata;
• resistenza al calore;
• telaio inossidabile.

Screpolatura:

installazione complessa.

Il Delta BST è progettato per fornire potenza costante durante tutto l'anno e fornirà potenza affidabile per molti anni a venire.

Feron PS0301

4.8

★★★★★
punteggio editoriale

90%
gli acquirenti consigliano questo prodotto

Il pannello solare Feron non teme condizioni difficili e funziona stabilmente ad una temperatura di -40..+85 °C. La custodia in metallo è resistente ai danni e non si corrode. La potenza della batteria è di 60 W, le dimensioni in forma pronta all'uso sono 35x1680x664 millimetri.

Se necessario, trasportare la struttura può essere facilmente ripiegata. Per un trasporto comodo e sicuro, viene fornita una custodia speciale in materiale sintetico resistente. Il kit comprende anche due supporti, un cavo con clip e un controller, che permette di mettere subito in funzione il pannello.

vantaggi:

• resistenza al calore;
• funzionamento stabile in tutte le condizioni atmosferiche;
• custodia durevole;
• installazione rapida;
• comodo design pieghevole.

Screpolatura:

alto prezzo.

Feron può essere utilizzato con qualsiasi tempo. Una buona scelta per l'installazione in una casa privata, ma avrai bisogno di molti di questi pannelli per ottenere energia sufficiente.

Woodland Sun House 120W

4.7

★★★★★
punteggio editoriale

85%
gli acquirenti consigliano questo prodotto

Il modello è realizzato con wafer di silicio policristallino. Le fotocellule sono ricoperte da uno spesso strato di vetro temperato, che elimina il rischio di danni meccanici e fattori esterni. La loro vita di servizio è di circa 25 anni.

La potenza della batteria è di 120 W, le dimensioni nello stato pronto all'uso sono 128x4x67 centimetri.Il kit comprende una pratica borsa realizzata in materiale resistente all'usura che semplifica lo stoccaggio e il trasporto del pannello. Per facilitare l'installazione su una superficie piana, sono fornite gambe speciali.

vantaggi:

• rivestimento protettivo;
• installazione rapida;
• dimensioni compatte e facile da trasportare;
• lunga durata;
• borsa resistente inclusa.

Screpolatura:

la cornice è fragile.

Woodland Sun House è in grado di caricare batterie da 12 volt. Un'ottima soluzione per l'installazione in una casa di campagna, una base di caccia e in altri luoghi lontani dalla civiltà.

Opzioni di collegamento solare

I pannelli solari sono costituiti da più pannelli singoli. Per aumentare i parametri di uscita del sistema sotto forma di potenza, tensione e corrente, gli elementi sono collegati tra loro, applicando le leggi della fisica.

Il collegamento di più pannelli tra loro può essere eseguito utilizzando uno dei tre schemi di montaggio dei pannelli solari:

• parallelo;
• coerente;
• misto.

Il circuito in parallelo prevede il collegamento tra loro di terminali con lo stesso nome, in cui gli elementi hanno due nodi comuni di convergenza dei conduttori e la loro ramificazione.

Con un circuito in parallelo, i vantaggi sono collegati ai vantaggi e i meno ai meno, a seguito dei quali la corrente di uscita aumenta e la tensione di uscita rimane entro 12 volt

Il valore della massima corrente di uscita possibile in un circuito in parallelo è direttamente proporzionale al numero di elementi collegati. I principi per il calcolo della quantità sono riportati nell'articolo che consigliamo.

Il circuito seriale prevede il collegamento di poli opposti: il "più" del primo pannello al "meno" del secondo. Il "più" rimanente inutilizzato del secondo pannello e il "meno" della prima batteria sono collegati al controller situato più avanti lungo il circuito.

Questo tipo di connessione crea le condizioni per il flusso di corrente elettrica, in cui esiste un solo modo per trasferire il vettore energetico dalla sorgente al consumatore.

Con una connessione seriale, la tensione di uscita aumenta e raggiunge i 24 volt, sufficienti per alimentare apparecchiature portatili, lampade a LED e alcuni ricevitori elettrici

Un circuito serie-parallelo o misto viene spesso utilizzato quando è necessario collegare più gruppi di batterie. Applicando questo circuito, sia la tensione che la corrente possono essere aumentate in uscita.

Con uno schema di collegamento serie-parallelo, la tensione di uscita raggiunge un segno, le cui caratteristiche sono più adatte per risolvere la maggior parte dei compiti domestici

Questa opzione è anche vantaggiosa nel senso che in caso di guasto di uno degli elementi strutturali del sistema, altre catene di collegamento continuano a funzionare. Ciò aumenta notevolmente l'affidabilità dell'intero sistema.

Il principio di assemblaggio di un circuito combinato si basa sul fatto che i dispositivi all'interno di ciascun gruppo sono collegati in parallelo. E la connessione di tutti i gruppi in un circuito viene eseguita in sequenza.

Combinando diversi tipi di connessioni, non sarà difficile assemblare una batteria con i parametri necessari. La cosa principale è che il numero di celle collegate dovrebbe essere tale che la tensione di funzionamento fornita alle batterie, tenendo conto della sua caduta nel circuito di carica, superi la tensione delle batterie stesse e la corrente di carico della batteria allo stesso tempo fornisce la quantità richiesta di corrente di carica.

Bisogno

Alla massima carica della batteria, il controller regolerà l'erogazione di corrente ad essa, riducendola alla quantità necessaria per compensare l'autoscarica del dispositivo. Se la batteria è completamente scarica, il controller spegnerà qualsiasi carico in entrata sul dispositivo.

La necessità di questo dispositivo può essere ridotta ai seguenti punti:

1. La ricarica della batteria è a più stadi;
2. Regolazione della batteria di accensione/spegnimento durante la carica/scarica del dispositivo;
3. Collegamento della batteria alla massima carica;
4. Collegamento della carica da fotocellule in modalità automatica.

Il regolatore di carica della batteria per dispositivi solari è importante perché le prestazioni di tutte le sue funzioni in buone condizioni aumentano notevolmente la durata della batteria integrata.