Solar Panel Voltage Regulator Circuit

Inlägget beskriver hur man konstruerar en enkel solpanelregulatorstyrkrets hemma för laddning av små batterier som 12V 7AH batteri med liten solpanel

Använda en solpanel

Vi vet alla ganska bra om solpaneler och deras funktioner. De grundläggande funktionerna för dessa fantastiska enheter är att omvandla solenergi eller solljus till el.

I grund och botten består en solpanel med diskreta sektioner av enskilda fotovoltaiska celler. Var och en av dessa celler kan generera en liten elkraft, normalt cirka 1,5 till 3 volt.

Många av dessa celler över panelen är kopplade i serie så att den totala effektiva spänningen som genereras av hela enheten monteras upp till användbara 12 volt eller 24 volt utgångar.

Strömmen som genereras av enheten är direkt proportionell mot nivån för solljuset som faller över panelens yta. Kraften som genereras från en solpanel används normalt för att ladda ett blybatteri.

Blybatteriet, när det är fulladdat, används tillsammans med en växelriktare för att få den nödvändiga växelströmsspänningen för att driva huset. Helst bör solstrålarna falla över panelens yta för att den ska fungera optimalt.

Men eftersom solen aldrig är still, måste panelen spåra eller följa solens väg hela tiden så att den genererar el i en effektiv takt.

Om du är intresserad av att bygga en automatisk dual tracker solpanelsystem du kan hänvisa till en av mina tidigare artiklar. Utan en solfångare kommer solpanelen att kunna göra omvandlingarna endast med cirka 30% effektivitet.

När vi kommer tillbaka till våra faktiska diskussioner om solpaneler kan den här enheten betraktas som hjärtat i systemet när det gäller att omvandla solenergi till el, men den genererade elen kräver mycket dimensionering innan den kan användas effektivt i föregående rutnätssystem.

Varför behöver vi en solregulator

Spänningen från en solpanel är aldrig stabil och varierar drastiskt beroende på solens position och solstrålarnas intensitet och naturligtvis på graden av infall över solpanelen.

Denna spänning om den matas till batteriet för laddning kan orsaka skada och onödig uppvärmning av batteriet och tillhörande elektronik kan därför vara farligt för hela systemet.

För att reglera spänningen från solpanelen används normalt en spänningsregulatorkrets mellan solpanelens utgång och batteriingången.

Denna krets ser till att spänningen från solpanelen aldrig överstiger det säkra värde som krävs av batteriet för laddning.

Normalt för att få optimala resultat från solpanelen, bör den minsta spänningseffekten från panelen vara högre än den nödvändiga batteriladdningsspänningen, vilket betyder att även under ogynnsamma förhållanden när solstrålarna inte är skarpa eller optimala, bör solpanelen fortfarande kunna generera en spänning på mer än säg 12 volt, vilket kan vara batterispänningen under laddning.

Solspänningsregulatorer som finns på marknaden kan vara för dyra och inte så tillförlitliga, men att göra en sådan regulator hemma med vanliga elektroniska komponenter kan inte bara vara roligt utan också mycket ekonomiskt.

Du kanske också vill läsa om detta 100 Ah spänningsregulator krets

Kretsschema

NOTERA : TA BORT R4, SOM DEN INGEN VIKTIG VIKTIGHET. Du kan ersätta den med en trådlänk.

Spårkortsdesign (R4, diod och S1 ingår inte ... R4 är faktiskt inte viktigt och kan ersättas med en bygel.

Hur det fungerar

Med hänvisning till den föreslagna solpanelens spänningsregulatorkrets ser vi en design som använder mycket vanliga komponenter och ändå uppfyller behoven precis som våra specifikationer kräver.

En enda IC LM 338 blir hjärtat i hela konfigurationen och blir ansvarsfullt för att implementera de önskade spänningsreglerna på egen hand.

Den visade solpanelregulatorns krets är inramad enligt standardläget för IC 338-konfigurationen.

Ingången ges till de visade ingångspunkterna för IC och utgången för batteriet mottaget vid IC-utgången. Potten eller förinställningen används för att korrekt ställa in spänningsnivån som kan betraktas som det säkra värdet för batteriet.

Aktuell kontrollerad laddning

Denna solregulatorregulatorkrets erbjuder också en strömstyrningsfunktion, som ser till att batteriet alltid får en fast förutbestämd laddningsström och aldrig överdrivs. Modulen kan anslutas enligt anvisningarna i diagrammet.

De relevanta positionerna som anges kan enkelt kopplas till och med av en lekman. Resten av funktionen tas hand om av regulatorkretsen. Strömbrytaren S1 bör växlas till växelriktarläge när batteriet är fulladdat (som anges över mätaren).

Beräknar laddningsström för batteriet

Laddningsströmmen kan väljas genom att på lämpligt sätt välja värdet på motstånden R3. Det kan göras genom att lösa formeln: 0.6 / R3 = 1/10 batteri AH Den förinställda VR1 är justerad för att få den laddningsspänning som krävs från regulatorn.

Solregulator med IC LM324

För alla solpanelsystem, den här singeln IC LM324 baserad garanterad effektiv regulatorkrets erbjuder ett energibesparande svar på laddning av batterier av blysyra som vanligtvis ses i motorfordon.

Utan att ta hänsyn till priset på solcellerna, som tros ligga framför dig för användning i olika andra planer, är solregulatorn på egen hand lägre än $ 10.

Till skillnad från ett antal andra shuntregulatorer som kommer att omdirigera ström genom ett motstånd när batteriet är helt laddat, kopplar denna krets från laddningsmatningen från batteriet vilket eliminerar behovet av skrymmande shuntmotstånd.

Hur kretsen fungerar

Så snart batterispänningen är under 13,5 volt (vanligtvis en öppen kretsspänning för ett 12 V-batteri) slås transistorerna Q1, Q2 och Q3 på och laddningsström passerar genom solpanelerna som avsett.

Den aktiva gröna lysdioden visar att batteriet laddas. Eftersom batteriets polspänning närmar sig solpanelens öppna krets, stänger op amp A1a av transistorerna Q1-Q3.

Denna situation låses så länge som batterispänningen sjunker till 13,2 V, varefter utlösningen av batteriladdningsprocessen återställs.

I avsaknad av en solpanel, när batterispänningen fortsätter att sjunka från 13,2V till ungefär 11,4 V, vilket innebär att ett helt urladdat batteri, A1b, växlar utgången till 0V, vilket gör att den bifogade RÖDA lysdioden blinkar med en hastighet som fastställs av den stabila multivibratorn A1c.

I denna situation blinkar med en hastighet av 2 hertz. Op amp A1d ger en referens på 6 V för att behålla omkopplingströsklarna vid 11,4 V och 13,2 V-nivåerna.

Den föreslagna LM324-regulatorkretsen är konstruerad för att klara strömmar upp till 3 ampere.

För att arbeta med mer betydande strömmar kan det vara viktigt att göra Q2, Q3-basströmmarna högre, för att säkerställa att alla dessa transistorer kan upprätthålla mättnad under laddningssessionerna.

Solar Electricity Regulator använder IC 741

Majoriteten av typiska solpaneler tillhandahåller cirka 19V avlastning. Detta gör det möjligt att få en droppe på 0,6 V över en likriktardiod medan du laddar ett 12 V blybatteri. Dioden förbjuder att batteriströmmen rör sig via solpanelen på natten.

Denna inställning kan vara bra så länge batteriet inte blir överladdat, eftersom ett 12V batteri lätt kan bli överladdat till över 1V5, om laddningsaggregatet inte kontrolleras.

Spänningsfall som induceras genom en seriepass BJT är vanligtvis cirka 1,2 V, vilket verkar vara alldeles för högt för att nästan alla solpaneler ska fungera effektivt.

Båda ovanstående brister tas bort effektivt i denna enkla solregulatorkrets. Här tillförs energi från solpanelen batteriet via ett relä och likriktardiod.

Hur kretsen fungerar

När batterispänningen sträcker sig till 13,8 V klickar reläkontakterna så att 2N3055-transistorn börjar sippra batteriet till ett optimalt 14,2 V.

Denna spänningsnivå för full laddning kan fixas lite lägre, trots att de flesta blybatterier börjar gasa vid 13,6V. Denna gasning ökar avsevärt vid överladdningsspänning.

Reläkontakterna fungerar när batterispänningen sjunker under 13,8 V. Batteriström används inte för att driva kretsen.

Fostret fungerar som en konstant strömkälla.