Контроллер заряда аккумулятора

Контроллер заряда аккумулятора для солнечного или ветро- генератора.

Эта схема использует параллельный способ подключения. При этом способе солнечная панель всегда подключена к аккумулятору через последовательный диод. Когда солнечная панель заряжает аккумулятор до желаемого максимального напряжения, схема параллельно солнечной панели подключает нагрузочный резистор, чтобы поглощать избыточную мощность с солнечной панели.

Основным преимуществом параллельного способа регулирования солнечной панели является отсутствие постоянно рассеивающего часть мощности переключающего транзистора в силовой цепи между солнечной панелью и аккумулятором. При параллельном способе транзистор не снижает эффективности солнечной панели, он включается только когда появляется избыточная энергия.

Другое отличие между параллельным и последовательным регуляторами — постоянное подключение к нагрузке. В последовательных регуляторах, когда аккумулятор достигает полного заряда, нагрузка от солнечной панели отключается. При использовании параллельного регулятора нагрузка к панели подключена всегда. Это отличие позволяет использовать параллельные регуляторы совместно с ветрогенераторами постоянного тока. Ветрогенераторы должны быть всегда подключены к нагрузке для того, чтобы лопасти ветроколеса не крутились слишком быстро при порывах ветра. Слишком быстрое вращение лопастей ведет к износу подшипников. При очень сильных порывах ветра лопасти могут оторваться.

Спецификация

Солнечная панель. Выходное напряжение в отсутствии нагрузки 18 В (36 элементов).
Солнечная панель. Максимальный ток короткого замыкания 0…1 А.
Аккумулятор. Номинальное напряжение 12 В.
Аккумулятор. Емкость 0.1…50 А·ч.

Принципиальная электрическая схема

Солнечная энергия из PV панели направляется через диод Шоттки 1N5818 в аккумулятор. Когда аккумулятор достигает полного заряда, включается выход нижней половины двойного операционного усилителя TLC2272. Это включает MOSFET IRFD110 и подсоединяет к аккумулятору нагрузочный резистор 68 Ом / 3 Вт. Подключенная нагрузка вызовет падение напряжения аккумулятора и цепь компаратора снова выключится. Такая генерация продолжится до тех пор, пока есть солнечная энергия. Конденсатор 300 нФ между выходом и плюсовым входом операционного усилителя снижает частоту генерации до нескольких герц. Два резистора 100 кОм задают опорное напряжение 4.5 В на входе операционного усилителя.

Транзистор 2N3906 со стабилитроном 1N5242 на 12 В цепи базы включает цепь компаратора когда напряжение с PV панели превысит 12 В. Верхняя половина операционного усилителя TCL2272 инвертирует управляющий сигнал подключения нагрузки. На выход операционного усилителя подключен светодиод повышенной яркости. Светодиод включается когда заряд аккумулятора достигнет максимума. Светодиод не расходует полезной энергии, поскольку включается только при полном заряде аккумулятора.

Микросхема 78L09 вырабатывает стабилизированное напряжение 9 В для питания компаратора. Питание схемы производится только с PV панели, так как ночью PV панель напряжения не вырабатывает.

Эта схема может быть модифицирована для большего тока заряда, для чего надо заменить диод 1N5818, нагрузочное сопротивление 68 Ом и MOSFET IRFD110 более мощными компонентами. Если нагрузочный резистор подсоединить непосредственно параллельно PV панели, в середине солнечного дня ее выходное напряжение упадет до 12 В или ниже. Для PV панелей большей мощности потребуется нагрузочный резистор с меньшим сопротивлением и большей рассеиваемой мощностью. В холодном климате нагрузочный резистор может служить нагревателем для того, чтобы держать аккумулятор в тепле.

Более мощная версия схемы может работать с ветрогенератором, хотя автор это утверждение не проверял. Для версии этой схемы для тока 20 А транзистор IRFD110 может быть заменен на IRFZ44N, диод Шоттки 1N5818 — на 20L15T. Оба этих элемента должны быть установлены на теплоотводящие радиаторы. Нагрузочный резистор должен иметь сопротивление 0.6 Ом и мощность 250 Вт. В этом случае эта схема может управлять током 20 А при напряжении 12 В.

Настройка

Подключите PV панель к клеммам PV, а аккумулятор к клеммам BAT. Аккумулятор для более простой настройки должен быть предварительно заряжен. Сориентируйте панель на солнце и измеряйте напряжение на аккумуляторе вольтметром. Вращайте винт 20-оборотного переменного резистора 100 кОм до тех пор, пока светодиод не начнет мигать, затем медленно продолжайте вращение до тех пор, пока напряжение на клеммах аккумулятора не достигнет желаемого значения.

Использование

Сориентируйте панель на солнце. Когда напряжение на клеммах аккумулятора достигнет верхней точки, светодиод начнет мигать короткими импульсами с длинными промежутками между ними. По мере дальнейшего заряда аккумулятора, мигание светодиода изменится. Он будет мигать длинными импульсами с короткими промежутками.

Другие статьи по разделу:

 Концепты солнечного собирательства [Фото Ч2]

 Концепты солнечного собирательства [Фото Ч1]

 Утилизация батареек. Пункты приема на Украине,в России,в Беларусии

 Применение пенофола. Утепление и ничего больше.