Solar Charge Controller para sa 100 Ah Baterya

Ang komprehensibong solar charge controller na ito ay dinisenyo upang mabisang singilin ang isang malaking 12 V 100 Ah na baterya na may sukdulang kahusayan. Ang solar charger ay praktikal na walang palya sa mga tuntunin ng baterya na higit sa pagsingil, pag-load ng maikling circuit, o sa kasalukuyang mga kundisyon.

Ang mga pangunahing elemento ng 100 Ah solar regulator circuit na ito, malinaw na ang solar panel at ang (12 V) na baterya. Gumagana ang baterya dito bilang isang yunit ng pag-iimbak ng enerhiya.

Ang mga mababang lampara ng boltahe DC at mga bagay na tulad nito ay maaaring maitulak nang diretso mula sa baterya, habang a power inverter maaaring patakbuhin upang i-convert ang direktang boltahe ng baterya sa 240 V AC.

Gayunpaman, ang lahat ng mga application na ito sa pangkalahatan ay hindi paksa ng nilalamang ito, na nakatuon sa pag-hook ng isang baterya gamit ang isang solar panel . Maaari itong lumitaw na masyadong kaakit-akit upang ikonekta ang isang solar panel nang direkta sa baterya para sa pagsingil, ngunit hindi ito inirerekumenda. Isang naaangkop singil na tagakontrol ay mahalaga para sa singilin ang anumang baterya mula sa isang solar panel.

Ang pangunahing kahalagahan ng tagakontrol ng singil ay upang mabawasan ang kasalukuyang pagsingil sa panahon ng rurok ng sikat ng araw kapag ang solar panel ay mapagkukunan ng mas mataas na halaga ng kasalukuyang lampas sa kinakailangang antas ng baterya.

Naging mahalaga ito sapagkat ang singilin na may mataas na kasalukuyang ay maaaring humantong sa kritikal na pinsala sa baterya, at maaaring tiyak na bawasan ang pag-asa sa buhay ng baterya.

Nang walang tagakontrol ng singil, ang panganib ng labis na pagkarga ng baterya ay karaniwang paparating, dahil ang kasalukuyang output ng isang solar panel ay direktang natutukoy ng antas ng pag-iilaw mula sa araw, o ang dami ng insidente na sikat ng araw.

Mahalaga, mahahanap mo ang isang pares ng mga pamamaraan para sa pamamahala sa kasalukuyang singilin: hanggang sa regulator ng serye o isang parallel regulator.

Ang isang sistema ng regulator ng serye ay karaniwang nasa anyo ng isang transistor na ipinakilala sa serye sa pagitan ng solar panel at ng baterya.

Ang parallel regulator ay nasa anyo ng a regulator na 'shunt' nakalakip nang kahanay sa solar panel at sa baterya. Ang 100 Ah regulator ipinaliwanag sa post na ito ay talagang isang parallel na uri ng solar regulator controller.

Ang pangunahing tampok ng a shunt regulator ay hindi ito nangangailangan ng mataas na halaga ng kasalukuyang hanggang sa ganap na sisingilin ang baterya. Sa praktikal na pagsasalita, ang sarili nitong kasalukuyang pagkonsumo ay mas mababa na maaari itong hindi pansinin.

Kapag ang baterya ay buong singil , gayunpaman, ang labis na lakas ay nawala sa init. Partikular sa mas malaking mga solar panel, ang mataas na temperatura na iyon ay nangangailangan ng isang medyo malaking istraktura ng regulator.

Kasama ang totoong layunin nito, isang disente singil na tagakontrol bukod pa rito ay nagbibigay ng kaligtasan sa maraming paraan, kasama ang isang proteksyon mula sa malalim na pag-aalis ng baterya, an elektronikong piyus at isang maaasahang kaligtasan patungo sa pagkabaligtad ng polarity para sa baterya o sa solar panel.

Dahil lamang sa buong circuit ay hinihimok ng baterya sa pamamagitan ng isang maling polarity safeguard diode, D1, ang solar charge regulator ay patuloy na gumagana nang normal kahit na ang solar panel ay hindi nagbibigay ng kasalukuyang.

Ginagamit ng circuit ang unregulated na boltahe ng baterya (kantong D2 -R4) kasama ang isang napaka tumpak na boltahe ng sanggunian na 2.5 V. na nabuo gamit ang zener diode D5.

Dahil ang regulator ng singilin sa pamamagitan ng kanyang sarili ay ganap na gumaganap na may kasalukuyang mas mababa sa 2 mA, ang baterya ay halos hindi mai-load sa oras ng gabi, o tuwing maulap ang langit.

Ang kaunting kasalukuyang pagkonsumo ng circuit ay nakakamit sa pamamagitan ng paggamit ng power MOSFETs type BUZ11, T2 at T3, na ang paglipat ay umaasa sa boltahe, pinapayagan silang gumana sa praktikal na zero drive power.

Ang ipinanukalang solar charge control para sa 100 Ah na baterya sinusubaybayan ang baterya boltahe at kinokontrol ang antas ng pagpapadaloy ng transistor T1.

Ang mas malaki ang boltahe ng baterya, mas mataas ang kasalukuyang dumadaan sa pamamagitan ng T1. Bilang isang resulta, ang pagbagsak ng boltahe sa paligid ng R19 ay nagiging mas mataas.

Ang boltahe na ito sa kabuuan ng R19 ay nagiging boltahe ng paglipat ng gate para sa MOSFET T2, na nagiging sanhi ng paglipat ng MOSFET nang mas mahirap, na ibinabagsak ang paglaban nito na patungo sa pinagmulan.

Dahil dito ang solar panel ay nakakakuha ng nai-load na mas mabigat na dissipates ang labis na kasalukuyang sa pamamagitan ng R13 at T2.

Pinoprotektahan ng Schottky diode D7 ang baterya mula sa hindi sinasadyang pagbaligtad ng + at - mga terminal ng solar panel.

Ang diode na ito ay karagdagang humihinto sa daloy ng kasalukuyang mula sa baterya papunta sa solar panel kung sakaling ang boltahe ng panel ay nahuhulog sa ilalim ng boltahe ng baterya.

Paano Gumagana ang Regulator

Ang circuit diagram ng 100 Ah solar-charger regulator ay makikita sa figure sa itaas.

Ang pangunahing mga elemento ng circuit ay isang pares ng 'mabibigat' na MOSFET at isang quadruple op amp IC.

Ang pag-andar ng IC na ito, ay maaaring nahahati sa 3 mga seksyon: ang boltahe regulator na itinayo sa paligid ng IC1a, ang baterya over-debit controller na naka-configure sa paligid ng IC1d at ang electronic proteksyon ng maikling circuit wired sa paligid ng IC1c.

Gumagana ang IC1 tulad ng pangunahing bahagi ng pagkontrol, habang ang T2 ay gumagana bilang isang madaling ibagay na resistor ng kuryente. Ang T2 kasama ang R13 ay kumikilos tulad ng isang aktibong pag-load sa output ng solar panel. Ang paggana ng regulator ay medyo simple.

Ang isang variable na bahagi ng boltahe ng baterya ay inilalapat sa non-inverting input ng control op amp IC1a sa pamamagitan ng voltage divider R4-P1-R3. Tulad ng tinalakay nang mas maaga, ang boltahe ng sanggunian na 2.5-V ay inilalapat sa inverting input ng op amp.

Ang gumaganang pamamaraan ng solar na regulasyon ay medyo linear. Sinusuri ng IC1a ang boltahe ng baterya, at sa lalong madaling maabot ang buong singil, lilipat ito sa ON T1, T2, na sanhi ng pag-shunting ng solar boltahe sa pamamagitan ng R13.

Tinitiyak nito na ang baterya ay hindi labis na na-load o labis na sisingilin ng solar panel. Ang mga bahagi ng IC1b at D3 ay ginagamit para sa pagpapahiwatig ng kundisyon ng 'pagsingil ng baterya'.

Nag-iilaw ang LED kapag umabot sa 13.1V ang boltahe ng baterya, at kapag pinasimulan ang proseso ng pagsingil ng baterya.

Paano Gumagana ang Mga yugto ng Proteksyon

Ang opamp IC1d ay naka-set up tulad ng isang kumpara upang subaybayan ang mababa ang baterya antas ng boltahe, at tiyakin ang proteksyon laban sa malalim na paglabas, at MOSFET T3.

Ang boltahe ng baterya ay pinaka-proporsyonal na bumaba sa paligid ng 1/4 ng nominal na halaga ng resistive divider R8 / R10, pagkatapos nito ay inihambing sa isang boltahe ng sanggunian na 23 V na nakuha sa pamamagitan ng D5. Ang paghahambing ay isinasagawa ng IC1c.

Ang mga potensyal na divider resistor ay napili sa isang paraan na ang output ng IC1d ay lumulubog nang mas mababa sa sandaling ang boltahe ng baterya ay nahuhulog sa ibaba ng isang tinatayang halaga ng 9 V.

Kasunod na pinipigilan at pinuputol ng MOSFET T3 ang ground link sa kabuuan ng baterya at ang pagkarga. Dahil sa hysteresis na nabuo ng R11 feedback resistor, ang kumpare ay hindi nagbabago ng estado hanggang ang boltahe ng baterya ay umabot muli sa 12 V.

Pinipigilan ng electrolytic capacitor C2 ang proteksyon ng malalim na pagpapatapon mula sa pag-aktibo ng mga instant na drop ng boltahe dahil sa, halimbawa, ang paglipat ng isang napakalaking pagkarga.

Ang proteksyon ng maikling circuit ay kasama sa mga pagpapaandar ng circuit tulad ng isang elektronikong piyus. Kapag aksidenteng nangyari ang isang maikling circuit, pinuputol nito ang pagkarga mula sa baterya.

Ang pareho ay ipinatupad din sa pamamagitan ng T3, na nagpapakita ng kritikal na kambal na pagpapaandar ng MOSFET T13. Hindi lamang gumagana ang MOSFET bilang isang maikling circuit breaker, ang pag-junction ng drain-to-source na karagdagan ay gumaganap ng bahagi nito tulad ng isang resistor sa computing.

Ang pagbagsak ng boltahe na nabuo sa kabuuan ng risistor na ito ay na-scale down ng R12 / R18 at kasunod na inilapat sa pag-invert ng input ng kumpare na IC1c.

Dito, pati na rin, ang tumpak na boltahe na inayos ng D5 ay ginagamit bilang isang sanggunian. Sa hangga't ang proteksyon ng maikling circuit ay mananatiling hindi aktibo, ang IC1c ay patuloy na nagbibigay ng isang 'mataas' na output ng lohika.

Hinahadahan ng aksyon na ito ang pagpapadaloy ng D4, tulad na ang output ng IC1d lamang ang magpapasya sa potensyal na T3 gate. Ang saklaw na boltahe ng gate na humigit-kumulang 4 V hanggang 6 V ay nakamit sa tulong ng resistive divider R14 / R15, na nagbibigay-daan sa isang malinaw na boltahe na drop na maitatag sa ibabaw ng drain-to-source junction ng T3.

Kapag ang kasalukuyang pag-load ay nakakuha sa pinakamataas na antas, ang pagbagsak ng boltahe ay mabilis na tumataas hanggang sa ang antas ay sapat lamang upang i-toggle ang IC1c. Ito ay sanhi ng output nito upang maging mababa ang lohika.

Dahil dito, nag-o-diode ngayon ang D4, pinapayagan ang pintuang T3 na maiksi sa lupa. Dahil dito ngayon ang MOSFET ay tumitigil, na tumitigil sa kasalukuyang daloy. Ang R / C network R12 / C3 ay nagpapasya ng oras ng reaksyon ng elektronikong piyus.

Ang isang medyo mabagal na oras ng reaksyon ay itinakda upang maiwasan ang maling pag-aktibo ng pagpapatakbo ng elektronikong piyus dahil sa paminsan-minsang mataas na kasalukuyang pagtaas sa kasalukuyang pag-load.

Ang LED D6, bilang karagdagan, ay nagtatrabaho bilang isang sanggunian na 1.6 V, tinitiyak na ang C3 ay hindi maaaring singilin sa itaas ng antas ng boltahe na ito.

Kapag ang short-circuit ay tinanggal at ang pag-load ay hiwalay mula sa baterya, ang C3 ay unti-unting pinalalabas sa pamamagitan ng LED (maaari itong tumagal ng hanggang 7 segundo). Dahil ang elektronikong piyus ay dinisenyo na may isang makatwirang tugon, hindi nangangahulugang pinapayagan ang kasalukuyang pag-load na maabot ang labis na mga antas.

Bago ma-aktibo ang elektronikong piyus, ang boltahe ng T3 gate ay mag-uudyok sa MOSFET na higpitan ang kasalukuyang output sa puntong tinutukoy sa pamamagitan ng setting ng preset na P2.

Upang matiyak na walang pagkasunog o fries, ang circuit ay karagdagan na nagtatampok ng isang karaniwang piyus, F1, na nakakabit sa serye gamit ang baterya, at nagbibigay ng katiyakan na ang isang maaaring masira sa circuit ay hindi magpapalitaw ng agarang sakuna.

Bilang isang panghuli na nagtatanggol na kalasag, ang D2 ay isinama sa circuit. Pinangangalagaan ng diode na ito ang mga pag-input ng IC1a at IC1b laban sa pinsala, dahil sa isang hindi sinasadyang koneksyon ng pabalik na baterya.

Pagpili ng Solar Panel

Ang pagpapasya sa isang pinakaangkop na solar panel ay, natural, nakasalalay sa rating ng baterya Ah na balak mong gumana.

Ang solar-charge regulator ay karaniwang dinisenyo para sa mga solar panel na may katamtamang boltahe ng output na 15 hanggang 18 volts at 10 hanggang 40 watts. Ang mga uri ng mga panel na ito ay karaniwang nagiging angkop para sa mga baterya na na-rate sa pagitan ng 36 at 100 Ah.

Gayunpaman, dahil ang solar-charge regulator ay tinukoy upang magbigay ng isang pinakamabuting kalagayan kasalukuyang gumuhit ng 10 A, ang mga solar panel na na-rate na 150 watts ay maaaring mailapat.

Ang solar charger regulator circuit ay maaari ring mailapat sa windmills at sa iba pang mga mapagkukunan ng boltahe, sa kondisyon na ang input boltahe ay nasa saklaw na 15-18 V.

Karamihan sa init ay nawala sa pamamagitan ng aktibong pag-load, T2 / R13. Hindi na kailangang sabihin, ang MOSFET ay dapat na mabisang cooled sa pamamagitan ng isang heatsink, at ang R13 ay dapat na ma-rate nang sapat para mapaglabanan ang labis na mataas na temperatura.

Ang R13 wattage ay dapat alinsunod sa rating ng solar panel. Sa (matinding) senaryo kapag ang isang solar panel ay na-hook up na may isang walang-load na boltahe ng output na 21 V, at din isang kasalukuyang circuit na 10 A, sa ganitong senaryo ang T2 at R13 ay nagsisimulang mawala ang isang lakas na katumbas ng boltahe pagkakaiba sa pagitan ng baterya at ng solar panel (sa paligid ng 7 V) na pinarami ng kasalukuyang maikling circuit (10 A), o simpleng 70 watts!

Maaari itong mangyari sa sandaling ang baterya ay kumpletong nasingil. Ang karamihan ng kapangyarihan ay pinakawalan sa pamamagitan ng R13, dahil ang MOSFET pagkatapos ay nag-aalok ng isang napakababang pagtutol. Ang halaga ng MOSFET risistor R13 ay maaaring mabilis na matukoy sa pamamagitan ng sumusunod na batas ng Ohm:

R13 = P x I^dalawa= 70 x 10^dalawa= 0.7 Ohms

Ang ganitong uri ng matinding output ng solar-panel ay maaaring mukhang hindi karaniwan, gayunpaman. Sa prototype ng solar-charge regulator, ang isang paglaban na 0.25 Ω / 40 W ay na-apply na binubuo ng apat na parallel na naka-attach na resistors ng 1Ω / 10 W. Ang kinakailangang paglamig para sa T3 ay kinakalkula sa parehong paraan.

Ipagpalagay na ang pinakamataas na kasalukuyang output ay 10 A (na ihinahambing sa isang boltahe na drop ng humigit-kumulang na 2.5 V sa ibabaw ng drain-source junction), kung gayon ang isang maximum na pagwawaldas na halos 27W ay dapat suriin.

Upang magarantiyahan ang sapat na paglamig ng T3 kahit na sa sobrang temperatura sa background (hal., 50 ° C), ang heat-sink ay dapat gumamit ng isang thermal resist na 3.5 K / W o mas mababa.

Ang mga bahagi ng T2, T3 at D7 ay nakaayos sa isang partikular na bahagi ng PCB, na pinapabilis ang mga ito upang madaling maiugnay sa isang solong karaniwang heatsink (na may mga bahagi ng paghihiwalay).

Ang pagwawaldas ng tatlong semiconductors na ito ay dapat, sa gayon, ay maisama, at nais namin sa kasong iyon ang isang heatsink na mayroong isang thermal specs na 1.5 K / W o mas mataas. Ang uri na inilarawan sa listahan ng mga bahagi ay sumusunod sa paunang kinakailangan na ito.

Paano Mag-set up

Sa kabutihang palad, ang 100 Ah baterya ng solar regulator circuit ay medyo madaling i-set up. Gawain ay, gayunman, hinihiling ng isang pares ng (kinokontrol) na mga supply ng kuryente .

Ang isa sa mga ito ay nababagay sa isang output boltahe na 14.1 V, at isinama sa mga lead ng baterya (itinalagang 'accu') sa PCB. Ang pangalawang supply ng kuryente ay dapat magkaroon ng isang kasalukuyang limiter.

Ang suplay na ito ay nababagay sa boltahe ng open-circuit ng solar panel, (halimbawa 21 V, tulad ng naunang nailahad na kondisyon), at isinama sa mga terminal ng pala na itinalaga isang 'cells'.

Kapag naayos namin ang P1 na naaangkop, ang boltahe ay dapat na bumaba sa 14.1 V. Mangyaring huwag mag-alala tungkol dito, dahil ang kasalukuyang limiter at D7 ginagarantiyahan na ganap na walang maaaring maging masama!

Para sa isang mabisang pagsasaayos ng P2 dapat kang magtrabaho kasama ang isang pagkarga na medyo mas mataas kaysa sa pinaka mabibigat na pagkarga na posibleng mangyari sa output. Kung nais mong kunin ang maximum mula sa disenyo na ito, subukang pumili ng kasalukuyang karga ng 10 A.

Maaaring magawa ito gamit ang isang resistor ng pag-load ng 1Ω x120 W, na binubuo ng, halimbawa, 10 resistors ng 10Ω / 10 W nang magkatulad. Ang Preset P2 ay nasa simula ng spun sa 'Maximum (wiper patungo sa R14).

Pagkatapos nito, ang pagkarga ay nakakabit sa mga lead na itinalagang 'load' sa PCB. Dahan-dahang at maingat na pagmultahin ang P2 hanggang sa makamit mo ang antas kung saan ang T3 ay patayin lamang at pinuputol ang pagkarga. Matapos ang pagtanggal ng mga resistors ng pag-load, ang mga lead na 'load' ay maaaring maikli pansamantala upang masubukan na ang elektronikong piyus ay gumagana nang tama.

Mga layout ng PCB

Listahan ng Mga Bahagi

Mga lumalaban:
RI = 1k
R2 = 120k
R3, R20 = 15k
R4, R15, R19 = 82k
R5 = 12k
R6 = 2.2k
R7, R14, R18, R21 = 100k
R8, R9 = 150k
R10 = 47k
R11 = 270k
R12, R16 = 1M
R13 = tingnan ang teksto
R17 = 10k
P1 = 5k preset
P2 = 50k preset
Mga Capacitor:
Cl = 100nF
C2 = 2.2uF / 25V radial
C3 = 10uF / 16V
Semiconductors:
D1, D2, D4 = 1N4148
D3,136 = LED na pula
D5 = LM336Z-2.5
D7 = BYV32-50
T1 = BC547
T2, T3 = BUZ11
IC1 = TL074
Iba't ibang:
F1 = piyus 10 A (T) na may may hawak ng PCB mount
8 mga terminal ng pala para sa pag-mount ng tornilyo
Heatsink 1.251VW