วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์

โพสต์รายละเอียดวิธีการสร้างวงจรควบคุมแผงโซลาร์เซลล์แบบง่ายที่บ้านสำหรับชาร์จแบตเตอรี่ขนาดเล็กเช่นแบตเตอรี่ 12V 7AH โดยใช้แผงโซลาร์เซลล์ขนาดเล็ก

การใช้แผงโซลาร์เซลล์

เราทุกคนรู้ดีเกี่ยวกับแผงโซลาร์เซลล์และหน้าที่ของมัน ฟังก์ชั่นพื้นฐานของอุปกรณ์ที่น่าทึ่งเหล่านี้คือการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์หรือแสงจากดวงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า

โดยทั่วไปแผงโซลาร์เซลล์ประกอบด้วยส่วนที่แยกจากกันของเซลล์โวลตาอิกแต่ละภาพ เซลล์เหล่านี้แต่ละเซลล์สามารถสร้างพลังงานไฟฟ้าขนาดเล็กโดยปกติประมาณ 1.5 ถึง 3 โวลต์

เซลล์เหล่านี้จำนวนมากบนแผงควบคุมมีการต่อสายเป็นชุดเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิผลทั้งหมดที่สร้างขึ้นโดยหน่วยทั้งหมดติดตั้งได้สูงถึงเอาต์พุต 12 โวลต์หรือ 24 โวลต์ที่ใช้งานได้

กระแสไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยหน่วยจะแปรผันตรงกับระดับของแสงดวงอาทิตย์ที่ตกกระทบบนพื้นผิวของแผงควบคุม โดยปกติพลังงานที่ผลิตจากแผงโซลาร์เซลล์จะใช้สำหรับชาร์จแบตเตอรี่กรดตะกั่ว

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเมื่อชาร์จเต็มจะใช้กับอินเวอร์เตอร์เพื่อรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่จำเป็นสำหรับการจ่ายไฟให้กับไฟฟ้าภายในบ้าน ตามหลักการแล้วรังสีดวงอาทิตย์ควรตกกระทบบนพื้นผิวของแผงควบคุมเพื่อให้ทำงานได้ดีที่สุด

อย่างไรก็ตามเนื่องจากดวงอาทิตย์ไม่เคยหยุดนิ่งแผงควบคุมจึงต้องติดตามหรือติดตามเส้นทางดวงอาทิตย์อย่างต่อเนื่องเพื่อให้ผลิตกระแสไฟฟ้าในอัตราที่มีประสิทธิภาพ

หากคุณสนใจที่จะสร้างไฟล์ ระบบแผงโซลาร์เซลล์ติดตามคู่อัตโนมัติ คุณอาจอ้างถึงบทความก่อนหน้านี้ของฉัน หากไม่มีตัวติดตามแสงอาทิตย์แผงโซลาร์เซลล์จะสามารถทำการแปลงได้ที่ประสิทธิภาพประมาณ 30% เท่านั้น

กลับมาที่การอภิปรายจริงของเราเกี่ยวกับแผงโซลาร์เซลล์อุปกรณ์นี้อาจถือได้ว่าเป็นหัวใจของระบบเนื่องจากการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้านั้นเกี่ยวข้องอย่างไรก็ตามการผลิตไฟฟ้าต้องใช้การวัดขนาดเป็นจำนวนมากก่อนที่จะสามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพใน ก่อนหน้าระบบผูกกริด

ทำไมเราต้องมี Solar Regulator

แรงดันไฟฟ้าที่ได้มาจากแผงโซลาร์เซลล์จะไม่คงที่และแตกต่างกันอย่างมากตามตำแหน่งของดวงอาทิตย์และความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์และแน่นอนตามระดับของอุบัติการณ์เหนือแผงโซลาร์เซลล์

แรงดันไฟฟ้านี้หากป้อนให้กับแบตเตอรี่เพื่อชาร์จอาจทำให้เกิดอันตรายและทำให้แบตเตอรี่ร้อนขึ้นโดยไม่จำเป็นและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องจึงอาจเป็นอันตรายต่อทั้งระบบได้

ในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์โดยปกติจะใช้วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าระหว่างเอาท์พุทแผงโซลาร์เซลล์และอินพุตแบตเตอรี่

วงจรนี้ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ไม่เกินค่าความปลอดภัยที่แบตเตอรี่ต้องการสำหรับการชาร์จ

โดยปกติเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดจากแผงโซลาร์เซลล์แรงดันไฟฟ้าต่ำสุดจากแผงควรสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จแบตเตอรี่ที่ต้องการซึ่งหมายความว่าแม้ในสภาวะที่ไม่พึงประสงค์เมื่อรังสีดวงอาทิตย์ไม่คมหรือเหมาะสมแผงโซลาร์เซลล์ก็ยังควรจะสามารถทำได้ สร้างแรงดันไฟฟ้ามากกว่า 12 โวลต์ซึ่งอาจเป็นแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ภายใต้การชาร์จ

ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีอยู่ในตลาดอาจมีราคาแพงเกินไปและไม่น่าเชื่อถืออย่างไรก็ตามการสร้างเครื่องควบคุมดังกล่าวที่บ้านโดยใช้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปไม่เพียง แต่สนุกเท่านั้น แต่ยังประหยัดมากอีกด้วย

คุณอาจต้องการอ่านเกี่ยวกับเรื่องนี้ วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้า 100 Ah

แผนภูมิวงจรรวม

บันทึก : โปรดลบ R4 เนื่องจากไม่มีความสำคัญจริง คุณสามารถแทนที่ได้ด้วยลิงค์สายไฟ

การออกแบบ PCB ด้านข้าง (ไม่รวม R4, Diode และ S1 ... จริงๆแล้ว R4 ไม่สำคัญและอาจถูกแทนที่ด้วยสายจัมเปอร์

มันทำงานอย่างไร

อ้างอิงถึงวงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ที่นำเสนอเราเห็นการออกแบบที่ใช้ส่วนประกอบธรรมดามากและยังตอบสนองความต้องการได้ตามข้อกำหนดของเรา

โสด ไอซี LM 338 กลายเป็นหัวใจสำคัญของการกำหนดค่าทั้งหมดและกลายเป็นความรับผิดชอบในการดำเนินการตามข้อบังคับแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการเพียงลำพัง

วงจรควบคุมแผงโซลาร์เซลล์ที่แสดงนั้นมีกรอบตามโหมดมาตรฐานของการกำหนดค่า IC 338

อินพุตถูกกำหนดให้กับจุดอินพุตที่แสดงของ IC และเอาต์พุตสำหรับแบตเตอรี่ที่ได้รับที่เอาต์พุตของ IC หม้อหรือพรีเซ็ตใช้เพื่อกำหนดระดับแรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้องซึ่งอาจถือได้ว่าเป็นค่าที่ปลอดภัยสำหรับแบตเตอรี่

การชาร์จที่ควบคุมในปัจจุบัน

วงจรควบคุมตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์นี้ยังมีคุณสมบัติการควบคุมกระแสไฟฟ้าซึ่งทำให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่จะได้รับอัตรากระแสชาร์จที่กำหนดไว้ล่วงหน้าและจะไม่ขับเคลื่อนมากเกินไป โมดูลสามารถต่อสายได้ตามคำแนะนำในแผนภาพ

ตำแหน่งที่เกี่ยวข้องที่ระบุสามารถต่อสายได้แม้กระทั่งคนธรรมดา ฟังก์ชั่นที่เหลืออยู่ภายใต้การดูแลของวงจรควบคุม ควรเปลี่ยนสวิตช์ S1 เป็นโหมดอินเวอร์เตอร์เมื่อแบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้ว (ตามที่ระบุไว้บนมิเตอร์)

การคำนวณกระแสชาร์จสำหรับแบตเตอรี่

กระแสไฟชาร์จอาจถูกเลือกโดยการเลือกค่าของตัวต้านทาน R3 อย่างเหมาะสม สามารถทำได้โดยการแก้สูตร: 0.6 / R3 = 1/10 แบตเตอรี่ AH ที่ตั้งไว้ล่วงหน้า VR1 จะถูกปรับเพื่อรับแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการจากตัวควบคุม

ตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้ IC LM324

สำหรับระบบแผงโซลาร์เซลล์ทั้งหมดนี้ ไอซี LM324 วงจรควบคุมที่มีประสิทธิภาพที่ได้รับการรับประกันตามคำตอบช่วยประหยัดพลังงานสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ประเภทกรดตะกั่วที่มักพบในยานยนต์

หากไม่คำนึงถึงราคาของเซลล์แสงอาทิตย์ซึ่งเชื่อว่าอยู่ตรงหน้าคุณเพื่อใช้ในแผนอื่น ๆ ตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ของตัวเองต่ำกว่า $ 10

ซึ่งตรงข้ามกับจำนวนอื่น ๆ หน่วยงานกำกับดูแลปัด ซึ่งจะเปลี่ยนเส้นทางกระแสผ่านตัวต้านทานเมื่อชาร์จแบตเตอรี่จนหมดแล้ววงจรนี้จะตัดการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟจากแบตเตอรี่ทำให้ไม่ต้องใช้ตัวต้านทานแบบแบ่งขนาดใหญ่

วงจรทำงานอย่างไร

ทันทีที่แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ต่ำกว่า 13.5 โวลต์ (โดยปกติคือแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของแบตเตอรี่ 12 V) ทรานซิสเตอร์ Q1, Q2 และ Q3 จะเปิดและกระแสไฟชาร์จจะผ่านแผงโซลาร์เซลล์ตามที่ตั้งใจไว้

ไฟ LED สีเขียวแสดงว่าแบตเตอรี่กำลังชาร์จ เมื่อแรงดันขั้วแบตเตอรี่ใกล้แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของแผงโซลาร์เซลล์ op amp A1a จะปิดทรานซิสเตอร์ปิด Q1-Q3

สถานการณ์นี้ถูกตรึงไว้นานตราบเท่าที่แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงเหลือ 13.2 V หลังจากนั้นจะเรียกคืนกระบวนการชาร์จแบตเตอรี่อีกครั้ง

ในกรณีที่ไม่มีแผงโซลาร์เซลล์เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงจาก 13.2V เป็นประมาณ 11.4 V ซึ่งหมายถึงแบตเตอรี่ที่ปล่อยออกมาทั้งหมด A1b สวิตช์เอาต์พุตเป็น 0V กระตุ้นให้ LED สีแดงที่ติดอยู่กะพริบในอัตราที่กำหนดโดยตัวปรับแสงแบบแอสเทเบิ้ล A1c.

ในสถานการณ์นี้จะกะพริบด้วยอัตรา 2 เฮิรตซ์ Op amp A1d ให้การอ้างอิง 6 V เพื่อรักษาเกณฑ์การสลับที่ระดับ 11.4 V และ 13.2 V

วงจรควบคุม LM324 ที่นำเสนอได้รับการออกแบบมาเพื่อรับมือกับกระแสสูงถึง 3 แอมแปร์

ในการทำงานกับกระแสที่มากขึ้นอาจจำเป็นต้องทำให้กระแสฐาน Q2, Q3 สูงขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าทรานซิสเตอร์ทั้งหมดเหล่านี้สามารถรักษาความอิ่มตัวไว้ได้ตลอดช่วงการชาร์จ

เครื่องควบคุมไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้ IC 741

แผงโซลาร์เซลล์ทั่วไปส่วนใหญ่ให้โหลดประมาณ 19V สิ่งนี้ช่วยให้ได้ 0.6V ลดลงบนไดโอด rectifier ในขณะที่ชาร์จแบตเตอรี่ตะกั่วกรด 12V ไดโอดห้ามไม่ให้กระแสแบตเตอรี่เคลื่อนที่ผ่านแผงโซลาร์เซลล์ในเวลากลางคืน

การตั้งค่านี้สามารถใช้งานได้ดีตราบเท่าที่แบตเตอรี่ไม่ได้รับการชาร์จไฟเกินเนื่องจากแบตเตอรี่ 12V สามารถชาร์จไฟเกิน 1V5 ได้อย่างง่ายดายในกรณีที่ไม่ได้ควบคุมแหล่งจ่ายไฟ

แรงดันตกที่เกิดจาก BJT แบบอนุกรมโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 1.2V ซึ่งดูเหมือนว่าจะสูงเกินไปสำหรับแผงโซลาร์เซลล์เกือบทั้งหมดที่จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ข้อบกพร่องทั้งสองข้อข้างต้นจะถูกลบออกอย่างมีประสิทธิภาพในวงจรควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์แบบธรรมดานี้ ที่นี่พลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์จะจ่ายให้กับแบตเตอรี่ผ่านรีเลย์และไดโอดเรียงกระแส

วงจรทำงานอย่างไร

เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ขยายไปถึง 13.8V หน้าสัมผัสรีเลย์จะคลิกเพื่อให้ทรานซิสเตอร์ 2N3055 เริ่มหยดการชาร์จแบตเตอรี่ให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมที่สุดที่ 14.2V

ระดับแรงดันไฟฟ้าที่ชาร์จเต็มนี้อาจลดลงเล็กน้อยแม้ว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดส่วนใหญ่จะเริ่มแก๊สที่ 13.6V ก็ตาม ก๊าซนี้จะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญที่แรงดันไฟฟ้าเกิน

หน้าสัมผัสรีเลย์ทำงานในขณะที่แรงดันแบตเตอรี่ลดลงต่ำกว่า 13.8V ไม่ได้ใช้พลังงานแบตเตอรี่เพื่อใช้งานวงจร

fet ทำหน้าที่เหมือนแหล่งกระแสคงที่