9 circuits simples de carregador de bateria solar

9 circuits simples de carregador de bateria solar

Els carregadors solars simples són petits dispositius que us permeten carregar una bateria ràpida i econòmicament mitjançant l’energia solar.



Un simple carregador solar ha de tenir incorporades 3 funcions bàsiques:

  • Ha de ser de baix cost.
  • Facil de construir i fàcil de construir.
  • Ha de ser prou eficient per satisfer les necessitats fonamentals de càrrega de la bateria.

El missatge explica de manera exhaustiva els nou millors i senzills circuits de carregador de bateries solars que utilitzen l’IC LM338, transistors, MOSFET, convertidor de buck, etc. que poden ser construïts i instal·lats fins i tot per un profà carregant tot tipus de bateries i fer funcionar altres equips relacionats





Visió general

Panells solars no són nous per a nosaltres i actualment s’està utilitzant extensament en tots els sectors. La principal propietat d’aquest dispositiu per convertir l’energia solar en energia elèctrica l’ha fet molt popular i ara es considera fermament la solució futura per a qualsevol crisi o manca d’energia elèctrica.

L'energia solar es pot utilitzar directament per alimentar un equip elèctric o simplement emmagatzemar-la en un dispositiu d'emmagatzematge adequat per a un ús posterior.



Normalment, només hi ha una manera eficient d’emmagatzemar energia elèctrica i és mitjançant l’ús de bateries recarregables.

Les bateries recarregables són probablement la millor i més eficaç manera de recollir o emmagatzemar energia elèctrica per a un ús posterior.

L'energia d'una cèl·lula solar o d'un panell solar també es pot emmagatzemar de manera eficaç per tal que es pugui utilitzar segons les seves preferències, normalment després que el sol s'hagi posat o quan sigui fosc i quan l'energia emmagatzemada sigui molt necessària per al funcionament de les llums.

Tot i que pot semblar bastant senzill, carregar una bateria des d’un panell solar mai és fàcil, per dos motius:

El voltatge d'un panell solar pot variar enormement, depenent dels rajos solars incidents i

El corrent també varia pels mateixos motius anteriors.

Els dos motius anteriors poden fer que els paràmetres de càrrega d’una bateria recarregable típica siguin molt impredictibles i perillosos.

ACTUALITZACIÓ:

Abans d’aprofundir en els conceptes següents, probablement pugueu provar aquest carregador de bateria solar súper fàcil que us garantirà una càrrega segura i garantida d’una petita bateria de 12V 7 Ah mitjançant un petit panell solar:

Peces obligatòries

  • Panell solar - 20V, 1 amp
  • IC 7812 - 1 núm
  • 1N4007 Diodes - 3nos
  • Resistència 2k2 1/4 watts - 1no

Sembla genial, no? De fet, el CI i els díodes ja podrien estar a la vostra caixa brossa electrònica, així que cal comprar-los. Ara anem a veure com es poden configurar per al resultat final.

El temps estimat per carregar la bateria d’11V a 14V és d’unes 8 hores.

Com sabem, l'IC 7812 produirà un 12V fix a la sortida que no es pot utilitzar per carregar una bateria de 12V. Els 3 díodes connectats als seus terminals de terra (GND) s’introdueixen específicament per contrarestar aquest problema i actualitzar la sortida de l’IC a uns 12 + 0,7 + 0,7 + 0,7 V = 14,1 V, que és exactament el que es requereix per carregar un 12 V bateria completament.

La caiguda de 0,7 V a través de cada díode fa pujar el llindar de connexió a terra del CI per un nivell estipulat que obliga el CI a regular la sortida a 14,1 V en lloc de 12 V. La resistència 2k2 s’utilitza per activar o polaritzar els díodes perquè pugui conduir i apliqueu la caiguda total prevista de 2,1 V.

Fent-ho encara més senzill

Si busqueu un carregador solar encara més senzill, probablement no hi haurà res més senzill que connectar directament un panell solar adequadament classificat amb la bateria corresponent mitjançant un díode de bloqueig, tal com es mostra a continuació:

Tot i que el disseny anterior no incorpora un regulador, continuarà funcionant ja que la sortida de corrent del panell és nominal i aquest valor només mostrarà un deteriorament a mesura que el sol canviï de posició.

No obstant això, per a una bateria que no està completament descarregada, la configuració simple anterior pot causar algun mal a la bateria, ja que la bateria tendeix a carregar-se ràpidament i es continuarà carregant a nivells insegurs i durant períodes de temps més llargs.

1) Utilitzar LM338 com a controlador solar

Però gràcies als moderns xips molt versàtils com el LM 338 i LM 317 , que pot gestionar les situacions anteriors de manera molt eficaç, cosa que fa que el procés de càrrega de totes les bateries recarregables mitjançant un panell solar sigui molt segur i desitjable.

A continuació es mostra el circuit d’un simple carregador de bateria solar LM338, mitjançant l’IC LM338:

El diagrama del circuit mostra una configuració senzilla mitjançant IC LM 338 que s'ha configurat en el seu mode d'alimentació regulada estàndard.

Ús d’una funció de control actual

L’especialitat del disseny és que incorpora un control actual característica també.

Vol dir que, si el corrent tendeix a augmentar a l’entrada, que normalment es pot produir quan la intensitat del raig solar augmenta proporcionalment, el voltatge del carregador baixa proporcionalment, fent retrocedir el corrent fins a la qualificació especificada.

Com podem veure al diagrama, el col·lector / emissor del transistor BC547 està connectat a través de l’ADJ i la terra, es fa responsable d’iniciar les accions de control actuals.

A mesura que augmenta el corrent d’entrada, la bateria comença a generar més corrent, cosa que genera una tensió a través de R3 que es tradueix en una unitat base corresponent per al transistor.

El transistor condueix i corregeix el voltatge a través del C LM338, de manera que la velocitat actual s’ajusta segons els requisits de seguretat de la bateria.

Límit actual Fórmula:

R3 es pot calcular amb la següent fórmula

R3 = 0,7 / límit màxim de corrent

A continuació es presenta el disseny de PCB per al circuit senzill de carregador de bateria solar explicat anteriorment:

El mesurador i el díode d’entrada no s’inclouen a la PCB.

2) Circuit de carregador de bateria solar d'1 dòlar

El segon disseny explica un circuit de carregador solar barat però eficaç, menys d’1 dòlar, però eficaç, que pot ser construït fins i tot per un profà per aprofitar una càrrega de bateria solar eficient.

Només necessitareu un panell solar, un selector i alguns díodes per configurar un carregador solar raonablement eficaç.

Què és el seguiment solar de màxima potència?

Per a un profà això seria una cosa massa complexa i sofisticada per comprendre i un sistema que impliqués una electrònica extrema.

En certa manera pot ser cert i segurament els MPPT són dispositius sofisticats de gamma alta que estan destinats a optimitzar la càrrega de la bateria sense alterar la corba V / I del panell solar.

En paraules simples an MPPT fa un seguiment de la tensió màxima instantània disponible del panell solar i ajusta la velocitat de càrrega de la bateria de manera que la tensió del panell no quedi afectada ni estigui lluny de carregar-se.

En poques paraules, un panell solar funcionaria de manera més eficient si no s’arrossega la seva tensió instantània màxima a prop de la tensió de la bateria connectada, que s’està carregant.

Per exemple, si la tensió del circuit obert del vostre panell solar és de 20 V i la bateria que es carregarà es classificarà en 12 V i, si els connecteu directament, la tensió del panell cauria fins a la de la bateria, cosa que faria que les coses siguin massa ineficients .

Per contra, si poguéssiu mantenir la tensió del panell inalterada i extreure’n la millor opció de càrrega possible, el sistema funcionaria amb el principi MPPT.

Per tant, es tracta de carregar la bateria de forma òptima sense afectar ni baixar la tensió del panell.

Hi ha un mètode simple i de cost zero per implementar les condicions anteriors.

Trieu un panell solar el voltatge de circuit obert que coincideixi amb el voltatge de càrrega de la bateria. Significat per a Bateria de 12V podeu escollir un tauler de 15 V i que produeixi la màxima optimització dels dos paràmetres.

No obstant això, pràcticament les condicions anteriors podrien ser difícils d'aconseguir perquè els panells solars mai produeixen sortides constants i tendeixen a generar nivells de potència deteriorats en resposta a les diferents posicions dels rajos solars.

És per això que sempre es recomana un panell solar amb una qualificació molt superior perquè, fins i tot en condicions pitjors de dia, mantingui la bateria carregada.

Dit això, en cap cas és necessari optar per sistemes MPPT cars, podeu obtenir resultats similars invertint uns quants diners en això. La discussió següent deixarà els procediments clars.

Com funciona el circuit

Com s'ha comentat anteriorment, per evitar una càrrega innecessària del panell, hem de tenir unes condicions que coincideixin idealment amb el voltatge fotovoltaic amb el voltatge de la bateria.

Això es pot fer utilitzant uns quants díodes, un voltímetre barat o el multímetre existent i un commutador rotatiu. Per descomptat, al voltant d’1 dòlar, no podeu esperar que sigui automàtic, és possible que hàgiu de treballar amb l’interruptor força vegades al dia.

Sabem que la caiguda de tensió cap endavant d’un díode rectificador és d’uns 0,6 volts, de manera que, afegint molts díodes en sèrie, es pot aïllar el panell que no s’arrossega a la tensió de la bateria connectada.

En referència al circuit digaram que es mostra a continuació, es pot disposar un petit carregador MPPT amb els components barats que es mostren.

Suposem que a l'esquema, el voltatge del circuit obert del panell serà de 20 V i la bateria es classificarà a 12 V.

Si els connecteu directament, arrossegareu el voltatge del panell fins al nivell de la bateria, cosa que farà que les coses no siguin adequades.

Afegint 9 díodes en sèrie, aïllem el panell de manera que no es carreguin i s’arrosseguin fins a la tensió de la bateria i, tot i així, en traiem el corrent de càrrega màxim.

La caiguda avançada total dels díodes combinats rondaria els 5V, a més de la tensió de càrrega de la bateria de 14,4V dóna al voltant de 20V, és a dir, un cop connectats a tots els díodes de la sèrie durant la màxima insolació, la tensió del panell cauria marginalment fins a aproximadament els 19V, cosa que resultaria una càrrega de la bateria.

Ara suposem que el sol comença a submergir-se, fent que la tensió del panell caigui per sota de la tensió nominal, es pot controlar a través del voltímetre connectat i es poden saltar uns quants díodes fins que es restableixi la bateria amb una alimentació òptima.

El símbol de fletxa que es mostra connectat amb el voltatge positiu del panell es pot substituir per un commutador rotatiu per a la selecció recomanada dels díodes en sèrie.

Amb la situació anterior implementada, es poden simular de manera efectiva les condicions de càrrega MPPT clares sense emprar dispositius costosos. Podeu fer-ho per a tot tipus de panells i bateries només incloent un nombre més gran de díodes en sèrie.

carregador solar més senzill que utilitza només díodes

3) Circuit de controlador i carregador solar per LED SMD blanc d'alta potència blanc de 10W / 20W / 30W / 50W

La tercera idea ens ensenya a construir un senzill LED solar amb circuit de carregador de bateria per il·luminació LED d'alta potència (SMD) llums de l'ordre de 10 a 50 watts. Els LED SMD estan totalment protegits tèrmicament i de sobrecorrent mitjançant un limitador de corrent LM 338 econòmic. La idea va ser sol·licitada pel senyor Sarfraz Ahmad.

Especificacions tècniques

Bàsicament sóc un enginyer mecànic certificat d'Alemanya fa 35 anys i vaig treballar a l'estranger durant molts anys i vaig marxar fa molts anys a causa de problemes personals a casa.
Perdoneu que us molesti, però conec les vostres capacitats i experiència en electrònica i sinceritat per ajudar i guiar els inicis com jo. He vist aquest circuit en algun lloc per 12 vdc.

He connectat a SMD, 12v 10 watts, tapa 1000uf, 16 volts i un rectificador de pont, es pot veure el número de peça. Quan encenc els llums del rectificador es comença a escalfar i els dos SMD també. Em temo que si aquestes llums es deixen engegades durant molt de temps, poden danyar els SMD i el rectificador. No sé on és el problema. Pots ajudar-me.

Tinc una llum al porxo del cotxe que s’encén al disc i s’apaga a la matinada. Malauradament, a causa de la pèrdua de càrrega quan no hi ha electricitat, aquesta llum queda apagada fins que torni l'electricitat.

Vull instal·lar almenys dos SMD (12 volts) amb LDR, de manera que tan aviat s’apagui el llum, s’encendran els llums SMD. Vull que hi hagi dos llums similars addicionals a la porxada del cotxe per mantenir tota la llum il·luminada. Crec que si connecto tots aquests quatre llums SMD amb una font d'alimentació de 12 volts que obtindrà l'energia del circuit SAI.

Per descomptat, carregarà càrrega addicional a la bateria del SAI, que gairebé no està completament carregada a causa de la freqüent vessament de càrrega. L'altra millor solució és instal·lar un panell solar de 12 volts i connectar-hi tots quatre llums SMD. Carregarà la bateria i encendrà / apagarà els llums.

Aquest panell solar hauria de ser capaç de mantenir aquestes llums tota la nit i s’apagarà a la matinada. També m’ajudeu i doneu detalls sobre aquest circuit / projecte.

És possible que us prengueu el vostre temps per esbrinar com fer-ho. Us escric perquè, malauradament, cap venedor d’electrònica o de productes solars del nostre mercat local no està disposat a ajudar-me, cap d’ells sembla estar qualificat tècnicament i només volen per vendre les seves peces.

Sarfraz Ahmad

Rawalpindi, Pakistan

carregador solar controlat actualment amb banc LED

El disseny

Al circuit de llum solar LED SMD de 10 a 50 watts que es mostra amb carregador automàtic a sobre, veiem les següents etapes:

  • A solar panell
  • Un parell de circuits reguladors de corrent LM338 controlats
  • Un relé de canvi
  • Una bateria recarregable
  • i un mòdul SMD LED de 40 watts

Les etapes anteriors s’integren de la manera explicada següent:

Les dues etapes LM 338 es configuren en modes de regulador de corrent estàndard amb l'ús de les respectives resistències de detecció de corrent per assegurar una sortida controlada de corrent per a la càrrega connectada corresponent.

La càrrega del LM338 esquerre és la bateria que es carrega des d’aquest escenari LM338 i la font d’entrada del panell solar. La resistència Rx es calcula de manera que la bateria rep la quantitat estipulada de corrent i no està excitada ni sobrecarregada.

El LM 338 del costat dret es carrega amb el mòdul LED i aquí també el Ry s’assegura que el mòdul es subministra amb la quantitat de corrent especificada correcta per protegir els dispositius d’una situació de fugida tèrmica.

Les especificacions de tensió del panell solar poden estar entre 18V i 24V.

S'introdueix un relé al circuit i es connecta amb el mòdul LED de manera que s'encén només durant la nit o quan és fosc per sota del llindar perquè el panell solar generi l'energia necessària.

Sempre que hi hagi tensió solar disponible, el relé es manté activat aïllant el mòdul LED de la bateria i assegurant que el mòdul LED de 40 watts romangui apagat durant el dia i mentre es carrega la bateria.

Després del capvespre, quan la tensió solar es fa prou baixa, el relé ja no pot mantenir la seva posició N / O i gira al canvi N / C, connecta la bateria amb el mòdul LED i il·lumina la matriu a través de la càrrega disponible totalment carregada bateria.

El mòdul LED es pot veure connectat amb un dissipador de calor que ha de ser prou gran per aconseguir un resultat òptim del mòdul i per garantir una vida i lluminositat més llargues del dispositiu.

Càlcul dels valors de la resistència

Les resistències limitants indicades es poden calcular a partir de les fórmules donades:

Rx = 1,25 / corrent de càrrega de la bateria

Ry = 1,25 / LED actual.

Suposant que la bateria sigui una bateria de plom àcid de 40 AH, el corrent de càrrega preferit hauria de ser de 4 amperes.

per tant Rx = 1,25 / 4 = 0,31 ohms

potència = 1,25 x 4 = 5 watts

El corrent LED es pot trobar dividint la seva potència total per la tensió nominal, és a dir, 40/12 = 3,3 amp

per tant Ry = 1,25 / 3 = 0,4 ohms

potència = 1,25 x 3 = 3,75 watts o 4 watts.

Les resistències limitadores no s’utilitzen per als LED de 10 watts, ja que la tensió d’entrada de la bateria és igual al límit especificat de 12V del mòdul LED i, per tant, no pot superar els límits de seguretat.

L'explicació anterior revela com l'IC LM338 es pot utilitzar simplement per fer un circuit solar de llum LED útil amb un carregador automàtic.

4) Circuit de llum solar automàtic mitjançant un relé

Al nostre quart circuit de llum solar automàtic incorporem un relé únic com a interruptor per carregar una bateria durant el dia o sempre que el panell solar estigui generant electricitat i per il·luminar un LED connectat mentre el panell no està actiu.

Actualització a un canvi de relé

En un dels meus articles anteriors que explicava un simple circuit solar de llum del jardí , vam utilitzar un sol transistor per a l'operació de commutació.

Un desavantatge del circuit anterior és que no proporciona una càrrega regulada per a la bateria, tot i que no pot ser estrictament essencial, ja que la bateria no es carrega mai al màxim, aquest aspecte pot requerir una millora.

Un altre desavantatge associat del circuit anterior és la seva especificació de baixa potència que el restringeix a l'ús de piles i LED d'alta potència.

El següent circuit resol efectivament els dos problemes anteriors, amb l'ajut d'un relé i una etapa de transistor seguidor d'emissor.

Esquema de connexions

Circuit de llum solar automàtic controlat per relé

Com funciona

Durant una brillantor solar òptima, el relé obté una potència suficient del panell i roman encès amb els contactes N / O activats.

Això permet a la bateria obtenir la tensió de càrrega a través d’un regulador de tensió del seguidor d’un emissor de transistors.

El seguidor de l'emissor El disseny es configura mitjançant un TIP122, una resistència i un díode zener. La resistència proporciona la polarització necessària perquè el transistor es condueixi, mentre que el valor del díode zener subjecta la tensió de l'emissor a un nivell inferior al valor de la tensió zener.

Per tant, el valor zener es tria adequadament per coincidir amb el voltatge de càrrega de la bateria connectada.

Per a una bateria de 6V, la tensió zener es podria seleccionar com a 7,5V, per a una bateria de 12V, la tensió zener podria estar al voltant de 15V, etc.

El seguidor de l'emissor també s'assegura que la bateria no es pugui sobrecarregar per sobre del límit de càrrega assignat.

Durant la nit, quan es detecta una caiguda substancial de la llum solar, el relé s’inhibeix de la tensió mínima de retenció requerida, cosa que fa que passi del seu contacte N / O a N / C.

El canvi de relé anterior reverteix instantàniament la bateria del mode de càrrega al mode LED, il·luminant el LED a través del voltatge de la bateria.

Llista de peces per a 6V / 4AH circuit de llum solar automàtic mitjançant canvi de relé

  1. Panell solar = 9V, 1amp
  2. Relleu = 6V / 200mA
  3. Rx = 10 ohm / 2 watts
  4. díode zener = 7,5 V, 1/2 watt

5) Circuit de controlador de carregador solar transistoritzat

La cinquena idea que es presenta a continuació detalla un circuit senzill de carregador solar amb tall automàtic només mitjançant transistors. La idea va ser sol·licitada pel senyor Mubarak Idris.

Objectius i requisits del circuit

  1. Si us plau, senyor, em podeu fabricar una bateria de ions de liti de 12v, 28,8AH, controladora de càrrega automàtica mitjançant panell solar com a subministrament, que és de 17v a 4,5A a la llum del sol màxima.
  2. El controlador de càrrega hauria de poder tenir una protecció contra sobrecàrrega i una bateria baixa i el circuit hauria de ser senzill de fer per a principiants sense controlador de microcontrol o IC.
  3. El circuit hauria d’utilitzar transistors de relé o bjt com a commutador i zener per a la referència de tensió, gràcies senyor, esperem saber-vos aviat!

El disseny

carregador solar completament transistoritzat amb càrrega tallada

Disseny de PCB (costat del component)

En referència al circuit senzill de carregador solar anterior que utilitza transistors, el tall automàtic del nivell de càrrega de càrrega completa i el nivell inferior es realitza mitjançant un parell de BJT configurats com a comparadors.

Recordem l’anterior circuit indicador de bateria baixa mitjançant transistors , on el nivell baix de la bateria es va indicar utilitzant només dos transistors i uns quants components passius més.

Aquí utilitzem un disseny idèntic per a la detecció dels nivells de la bateria i per aplicar la commutació necessària de la bateria a través del panell solar i la càrrega connectada.

Suposem que inicialment tenim una bateria parcialment descarregada que fa que el primer BC547 des de l’esquerra deixi de conduir (això s’estableix ajustant el valor predeterminat base a aquest límit de llindar) i permet que es dugui a terme el següent BC547.

Quan funciona aquest BC547, permet que el TIP127 s’encengui, cosa que permet al voltatge del panell solar arribar a la bateria i començar a carregar-la.

Per contra, la situació anterior manté el TIP122 apagat de manera que la càrrega no pot funcionar.

A mesura que la bateria comença a carregar-se, la tensió a través dels rails de subministrament també comença a augmentar fins a un punt on el costat esquerre BC547 és capaç de conduir, provocant que el costat dret BC547 deixi de conduir més.

Tan aviat com succeeix això, el TIP127 s’inhibeix dels senyals negatius de la base i, gradualment, deixa de conduir de manera que la bateria es vagi tallant gradualment del voltatge del panell solar.

Tot i això, la situació anterior permet que el TIP122 rebi lentament un activador de polarització de la base i comenci a conduir ... cosa que assegura que la càrrega ara sigui capaç d'obtenir el subministrament requerit per a les seves operacions.

El circuit de carregador solar explicat anteriorment mitjançant transistors i amb tall automàtic es pot utilitzar per a qualsevol aplicació de controlador solar a petita escala, com per carregar de forma segura bateries de telèfons mòbils o altres formes de bateries de ions Li.

Per a aconseguir un subministrament de càrrega regulat

El disseny següent mostra com convertir o actualitzar el diagrama de circuits anterior en un carregador regulat, de manera que la bateria es subministri amb una sortida fixa i una estabilitzada independentment de la pujada de tensió del panell solar.

6) Circuit de llum LED de butxaca solar

El sisè disseny aquí explica un senzill circuit de llum LED de butxaca solar de baix cost que podria ser utilitzat per la secció necessitada i desfavorida de la societat per il·luminar les seves cases a la nit de manera barata.

La idea va ser sol·licitada pel senyor R.K. Rao

Objectius i requisits del circuit

  1. Vull fer una llum LED de butxaca SOLAR amb una caixa de plàstic transparent de 9cm x 5cm x 3cm [disponible al mercat per Rs.3 / -] mitjançant un LED d’un vat / LEDs de 20mA alimentats per una bateria de plom àcida recarregable de 4v 1A [SUNCA / VICTARI] i també amb una provisió per carregar amb un carregador de telèfon mòbil [on hi hagi corrent de xarxa].
  2. La bateria hauria de ser reemplaçable quan estigui morta després de l’ús durant 2/3 anys / vida prescrita per l’usuari rural / tribal.
  3. Això està destinat a que els nens de la tribu / rural puguin il·luminar un llibre; hi ha millors llums led al mercat al voltant de 500 rupies [d.light], per 200 rupies [prosperar].
  4. Aquestes llums són bones excepte que tenen un mini panell solar i un LED brillant amb una vida útil de deu anys, si no més, però amb una bateria recarregable sense disposició per a la seva substitució quan estiguin morts després de dos o tres anys d’ús. malbaratament de recursos i poc ètic.
  5. El projecte que tinc en compte és aquell en què es pot substituir la bateria i estar disponible localment a baix cost. El preu de la llum no ha de superar els 100/150 Rs.
  6. Es comercialitzarà sense ànim de lucre a través de les ONG de les zones tribals i, en última instància, subministrarà kits a joves tribals / rurals per fer-los al poble.
  7. Juntament amb un company he fabricat algunes llums amb bateries d'alta potència de 7 V EW i 2 leds pirahna de 2 x 20 mA i les he provat; han durat més de 30 hores d'il·luminació contínua adequades per il·luminar un llibre a mitja distància de distància i un altre amb una bateria de 4 V i 1watt 350A LED que donen prou llum per cuinar a una cabana.
  8. Podeu suggerir un circuit amb una bateria recarregable AA / AAA, mini panell solar per adaptar-se a la tapa de la caixa de 9x5cm i un amplificador DC-DC i leds de 20mA. Si vols que vingui al teu lloc per a debats, puc.
  9. Podeu veure els llums que hem fet a Google Photos a https://goo.gl/photos/QyYU1v5Kaag8T1WWA Agraint-vos,

El disseny

Segons la sol·licitud, els circuits de llum LED de butxaca solar han de ser compactes, funcionar amb una sola cèl·lula 1.5AAA mitjançant un convertidor DC-DC i equipats amb un circuit de carregador solar autoregulable .

El diagrama de circuits que es mostra a continuació probablement compleix totes les especificacions anteriors i, tot i així, es manté dins del límit assequible.

Esquema de connexions

circuit de llum LED de butxaca solar mitjançant lladre de joule

El disseny és bàsic circuit de lladres de joule mitjançant una sola cèl·lula penlight, un BJT i ​​un inductor per alimentar qualsevol LED estàndard de 3,3V.

Al disseny es mostra un LeD d'1 watt, tot i que es podria utilitzar un LED brillant més petit de 30 mA.

El circuit solar LED és capaç d'extreure l'última gota de 'joule' o la càrrega de la cel·la i d'aquí el nom de lladre de joule, que també implica que el LED es mantindria il·luminat fins que pràcticament no quedi res dins de la cel·la. Tanmateix, no es recomana descarregar la cel·la que és un tipus recarregable per sota de 1V.

El carregador de bateries d’1,5 V del disseny es construeix amb un altre BJT de baixa potència configurat a la configuració del seguidor de l’emissor, que li permet produir una sortida de tensió de l’emissor que és exactament igual al potencial a la base, configurat per la configuració predeterminada d’1K. Cal configurar-lo de manera que l’emissor no produeixi més de 1,8 V amb una entrada de CC superior a 3 V.

La font d'entrada de CC és un panell solar que pot produir un excés de 3V durant la llum solar òptima i permetre que el carregador carregui la bateria amb una sortida màxima d'1,8V.

Un cop assolit aquest nivell, el seguidor de l'emissor simplement inhibeix qualsevol càrrega addicional de la cèl·lula evitant així qualsevol possibilitat de sobrecàrrega.

L’inductor del circuit de llum solar de butxaca LED consisteix en un petit transformador d’anell de ferrita de 20:20 girs que es pot modificar i optimitzar adequadament per permetre la tensió més favorable per al LED connectat, que pot durar fins i tot fins que la tensió caigui per sota d’1,2 V .

7) Carregador solar senzill per a l'enllumenat públic

El setè carregador solar que es discuteix aquí és el més adequat, ja que un sistema d’il·luminació solar LED està dissenyat específicament per al nou aficionat que el pot construir simplement fent referència a l’esquema pictòric que es presenta aquí.

A causa del seu disseny senzill i relativament més barat, el sistema es pot utilitzar adequadament per a l’enllumenat públic del poble o en altres zones remotes similars, tot i que això no impedeix que sigui utilitzat també a les ciutats.

Les principals característiques d’aquest sistema són:

1) Càrrega controlada per voltatge

2) Funcionament actual del LED controlat

3) No s’utilitzen relés, tot disseny d’estat sòlid

4) Tall de càrrega de baixa tensió crítica

5) Indicadors de baixa tensió i tensió crítica

6) El tall de càrrega completa no s’inclou per motius de simplicitat i perquè la càrrega es limita a un nivell controlat que mai permetrà que la bateria sobrecarregui.

7) L'ús de circuits populars populars com LM338 i transistors com BC547 garanteixen una compra sense problemes

8) Etapa de detecció nocturna de dia que garanteix l'apagat automàtic al capvespre i l'encès a l'alba.

A continuació s’il·lustra tot el disseny del circuit del sistema de fanals LED senzill proposat:

Esquema de connexions

Carregador de controlador solar mitjançant transistors 2N3055

L'escenari del circuit que comprèn T1, T2 i P1 es configura en un simple sensor de bateria baixa, circuit indicador

Una etapa exactament idèntica també es pot veure just a sota, utilitzant T3, T4 i les parts associades, que formen una altra etapa de detecció de baixa tensió.

L’etapa T1, T2 detecta la tensió de la bateria quan baixa a 13V il·luminant el LED adjunt al col·lector de T2, mentre que l’etapa T3, T4 detecta la tensió de la bateria quan arriba per sota dels 11V i indica la situació il·luminant el LED associat amb el col·lector de T4.

P1 s’utilitza per ajustar l’etapa T1 / T2 de manera que el LED T2 només s’il·lumini a 12V, de manera similar s’ajusta P2 perquè el LED T4 comenci a il·luminar-se a tensions inferiors a 11V.

IC1 LM338 es configura com una font d'alimentació de tensió regulada simple per regular la tensió del panell solar a una precisió de 14V, això es fa ajustant el P3 predefinit de manera adequada.

Aquesta sortida d’IC1 s’utilitza per carregar la bateria del fanal durant el dia i la màxima insolació.

IC2 és un altre IC LM338, cablejat en un mode de controlador actual, el seu pin d'entrada està connectat amb la bateria positiva mentre la sortida està connectada amb el mòdul LED.

IC2 restringeix el nivell de corrent de la bateria i subministra la quantitat correcta de corrent al mòdul LED perquè pugui funcionar de manera segura durant el mode de còpia de seguretat nocturna.

El T5 és un transistor de potència que actua com un interruptor i que s’activa per l’etapa crítica de la bateria baixa, sempre que la tensió de la bateria tendeix a assolir el nivell crític.

Sempre que succeeix això, la base de T5 es posa a terra instantàniament per T4, apagant-la instantàniament. Amb T5 apagat, el mòdul LED es pot il·luminar i, per tant, també està apagat.

Aquesta condició impedeix que la bateria es descarregui excessivament i es faci malbé. En aquestes situacions, la bateria pot necessitar una càrrega externa de la xarxa elèctrica mitjançant una font d'alimentació de 24 V aplicada a les línies d'alimentació del panell solar, a través del càtode de D1 i de terra.

El corrent d’aquest subministrament es podria especificar al voltant del 20% de la bateria AH i la bateria es pot carregar fins que els dos LED deixin de brillar.

El transistor T6 juntament amb les seves resistències de base es col·loquen per detectar el subministrament del panell solar i assegurar-se que el mòdul LED roman inhabilitat sempre que hi hagi una quantitat raonable de subministrament disponible al panell o, en altres paraules, T6 manté el mòdul LED tancat apagat fins que estigui prou fosc per al mòdul LED i després s'encengui. El contrari passa a l'alba quan el mòdul LED s'apaga automàticament. R12, R13 s’han d’ajustar o seleccionar acuradament per determinar els llindars desitjats per als cicles ON / OFF del mòdul LED

Com construir

Per completar amb èxit aquest senzill sistema de fanals, les etapes explicades s'han de construir per separat i verificar-les per separat abans d'integrar-les juntes.

Primer, munteu l’escenari T1, T2 junt amb R1, R2, R3, R4, P1 i el LED.

A continuació, utilitzant una font d'alimentació variable, apliqueu una precisió de 13V a aquesta etapa T1, T2 i ajusteu P1 de manera que el LED només s'il·lumini, augmenteu una mica el subministrament per dir-ne 13,5V i el LED s'hauria d'apagar. Aquesta prova confirmarà el funcionament correcte d'aquesta etapa indicadora de baixa tensió.

Feu idènticament l’escenari T3 / T4 i configureu P2 d’una manera similar per permetre que el LED brilli a 11V, que es converteix en el nivell crític de l’escenari.

Després d'això, podeu continuar amb l'etapa IC1 i ajustar la tensió a través del seu 'cos' i terra a 14V ajustant P3 en la mesura correcta. Això s'hauria de fer de nou alimentant un subministrament de 20V o 24V a través del pin d'entrada i de la línia de terra.

L'etapa IC2 es pot construir tal com es mostra i no requerirà cap procediment de configuració excepte la selecció de R11 que es pot fer utilitzant la fórmula expressada en aquest document article limitador de corrent universal

Llista de peces

  • R1, R2, R3 R4, R5, R6, R7 R8, R9, R12 = 10k, 1/4 WATT
  • P1, P2, P3 = 10K PRESETS
  • R10 = 240 OHMS 1/4 WATT
  • R13 = 22.000
  • D1, D3 = DIODE 6A4
  • D2, D4 = 1N4007
  • T1, T2, T3, T4 = BC547
  • T5 = TIP142
  • R11 = VEURE TEXT
  • Paquet IC1, IC2 = LM338 IC TO3
  • Mòdul LED = Fabricat mitjançant la connexió de 24 Wats LED 1 WATT en connexions en sèrie i paral·leles
  • Bateria = 12V SMF, 40 AH
  • Panell Solar = 20 / 24V, 7 Amp

Fent el mòdul LED de 24 watts

El mòdul LED de 24 watts per al sistema d’il·luminació solar simple anterior es podria construir simplement unint LED de 24 nus de 1 watt, tal com es mostra a la imatge següent:

8) Circuit convertidor de panells solars amb protecció contra sobrecàrrega

El vuitè concepte solar que es discuteix a continuació parla d’un senzill circuit de conversió de panells solars que es pot utilitzar per obtenir qualsevol voltatge reduït de 40 a 60V. El circuit garanteix una conversió de voltatge molt eficient. La idea va ser sol·licitada pel senyor Deepak.

Especificacions tècniques

Estic buscant un convertidor dòlar CC - CC amb les següents funcions.

1. Voltatge d'entrada = 40 a 60 V CC

2. Voltatge de sortida = regulat de 12, 18 i 24 V CC (no és necessària la sortida múltiple del mateix circuit. També hi ha un circuit separat per a cada tensió o / p)

3. Capacitat de corrent de sortida = 5-10A

4. Protecció a la sortida = Sobrecorrent, curtcircuit, etc.

5. Un petit indicador LED per al funcionament de la unitat seria un avantatge.

Agraeixo si em podria ajudar a dissenyar el circuit.

Salutacions cordials,
Deepak

El disseny

El circuit convertidor proposat de 60V a 12V i 24V proposat es mostra a la figura següent; es poden entendre els detalls tal com s’explica a continuació:

La configuració es podria dividir en etapes, és a dir. la fase multivibrador astable i la fase de conversió de dòlars controlada per mosfet.

BJT T1, T2 juntament amb les seves parts associades formen un circuit AMV estàndard connectat per generar una freqüència a la velocitat d’uns 20 a 50 kHz.

Mosfet Q1 juntament amb L1 i D1 formen una topologia estàndard del convertidor de buck per implementar la tensió de buck necessària a través de C4.

L'AMV és operat per l'entrada 40V i la freqüència generada s'alimenta a la porta del mosfet connectat que instantàniament comença a oscil·lar al corrent disponible des de l'entrada que condueix la xarxa L1 i D1.

L'acció anterior genera el voltatge obligat a C4,

D2 s’assegura que aquest voltatge no supera mai la marca nominal que es pot fixar a 30 V.

Aquest límit màxim de 30 V de tensió reduïda s’alimenta a un regulador de tensió LM396 que es pot configurar per obtenir la tensió final desitjada a la sortida a una velocitat màxima de 10 amp.

La sortida es pot utilitzar per carregar la bateria prevista.

Esquema de connexions

Llista de peces per a l’entrada de 60V, 12V, 24V de sortida de conversió solar per als panells.

  • R1 --- R5 = 10.000
  • R6 = 240 OHMS
  • R7 = 10.000 POT
  • C1, C2 = 2nF
  • C3 = 100uF / 100V
  • C4 = 100uF / 50V
  • Q1 = Qualsevol MOSFET de canal P de 100 V, 20 AMP
  • T1, T2 = BC546
  • D1 = QUALSEVOL DIODE DE RECUPERACIÓ RÀPIDA DE 10 AMP
  • D2 = 30V ZENER 1 WATT
  • D3 = 1N4007
  • L1 = 30 voltes de 21 filferro de coure super esmaltat SWG enrotllat sobre una vareta de ferrita de 10 mm de diàmetre.

9) Electricitat solar domèstica Instal·lada per a una vida fora de la xarxa

El novè disseny únic que s’explica aquí il·lustra una configuració calculada senzilla que es pot utilitzar per implementar qualsevol electricitat del panell solar de mida desitjada configurada per a cases situades remotament o per aconseguir un sistema elèctric fora de la xarxa a partir de panells solars.

Especificacions tècniques

Estic molt segur que heu de tenir a punt aquest tipus de diagrames de circuits. Mentre passava pel vostre bloc, em vaig perdre i no vaig poder triar el que millor s’adapti als meus requisits.

Només intento posar el meu requisit aquí i assegurar-me que l’he entès correctament.

(Aquest és un projecte pilot per aventurar-me en aquest camp. Podeu considerar-me un gran zero en coneixements elèctrics.)

El meu objectiu bàsic és maximitzar l’ús de l’energia solar i reduir la factura elèctrica al mínim. (Em quedo a Thane. Per tant, us podeu imaginar les factures d’electricitat.) Per tant, podeu considerar com si estigués completament fent un sistema d’il·luminació amb energia solar per a casa meva.

1. Sempre que hi ha prou llum solar, no necessito llum artificial. Sempre que la intensitat de la llum solar caigui per sota de les normes acceptables, desitjo que els meus llums s’encenguin automàticament.

Tanmateix, m’agradaria apagar-les a l’hora d’anar a dormir. El meu sistema d’il·luminació actual (que vull il·luminar) consisteix en dos llums tubulars de llum brillant i regulars (36W / 880 8000K) i quatre CFL de 8W.

Voldria replicar tota la configuració amb il·luminació basada en LED amb energia solar.

Com he dit, sóc un gran zero en el camp de l’electricitat. Per tant, ajudeu-me també amb el cost d’instal·lació previst.

El disseny

36 watts x 2 més 8 watts donen un total d’uns 80 watts, que és el nivell de consum total requerit aquí.

Ara, ja que els llums s’especifiquen per funcionar a nivells de tensió de xarxa, que és de 220 V a l’Índia, es fa necessari un inversor per convertir el voltatge del panell solar a les especificacions necessàries perquè els llums s’il·luminin.

També, ja que l’inversor necessita una bateria per funcionar, que es pot suposar que és una bateria de 12 V, tots els paràmetres essencials per a la configuració es poden calcular de la manera següent:

El consum total previst és = 80 watts.

La potència anterior es pot consumir de 6 a 18 h, que es converteix en el període màxim que es pot estimar, i és a dir, aproximadament 12 hores.

Multiplicar 80 per 12 dóna = 960 watts hora.

Implica que el panell solar haurà de produir aquesta quantitat de watt hora durant el període desitjat de 12 hores durant tot el dia.

Tanmateix, com que no esperem rebre la llum solar òptima durant tot l'any, podem suposar que el període mitjà de llum del dia òptim serà al voltant de les 8 hores.

Si es divideix 960 per 8 es donen = 120 watts, és a dir, el panell solar requerit haurà de tenir una potència mínima de 120 watts.

Si es selecciona la tensió del panell al voltant de 18 V, les especificacions actuals serien 120/18 = 6,66 amperes o simplement 7 amperes.

Ara calculem la mida de la bateria que es pot utilitzar per a l’inversor i que pot ser que calgui carregar amb el panell solar anterior.

Una vegada més, atès que el total de watts durant tot el dia es calcula al voltant dels 960 watts, dividint-ho amb la tensió de la bateria (que se suposa que és de 12 V) obtenim 960/12 = 80, és a dir, al voltant de 80 o simplement 100 AH, per tant la bateria necessària s’ha de classificar a 12 V, 100 AH per obtenir un rendiment òptim durant tot el dia (període de 12 hores).

També necessitarem un controlador de càrrega solar per carregar la bateria i, atès que la bateria es carregaria durant el període d’unes 8 hores, la taxa de càrrega haurà d’estar al voltant del 8% de la potència nominal nominal, que equival a 80 x 8 % = 6,4 amperes, per tant, caldrà especificar el controlador de càrrega per manejar com a mínim 7 amperis còmodament per carregar la bateria amb seguretat.

D’aquesta manera es conclouen tots els càlculs del panell solar, la bateria i l’inversor que es podrien implementar amb èxit per a qualsevol tipus d’instal·lació similar destinada a una vida fora de la xarxa en zones rurals o altres zones remotes.

Per a altres especificacions de V, I, les xifres es poden canviar en el càlcul explicat anteriorment per obtenir els resultats adequats.

En cas que la bateria es consideri innecessària i el panell solar també es pugui utilitzar directament per al funcionament de l’inversor.

Es pot observar un senzill circuit de regulador de tensió del panell solar al següent esquema, l’interruptor donat es pot utilitzar per seleccionar una opció de càrrega de la bateria o per conduir directament l’inversor a través del panell.

En el cas anterior, el regulador ha de produir entre 7 i 10 ampères de corrent, per tant, s’ha d’utilitzar un LM396 o LM196 a l’etapa del carregador.

El regulador de panell solar anterior es pot configurar amb el següent circuit inversor senzill, que serà bastant adequat per alimentar les làmpades sol·licitades a través del panell solar connectat o de la bateria.

Llista de peces del circuit inversor anterior: R1, R2 = 100 ohm, 10 watts

R3, R4 = 15 ohm 10 watts

T1, T2 = TIP35 en dissipadors de calor

L'última línia de la sol·licitud suggereix una versió LED per dissenyar per substituir i actualitzar les làmpades fluorescents CFL existents. El mateix es pot implementar simplement eliminant la bateria i l'inversor i integrant els LED amb la sortida del regulador solar, com es mostra a continuació:

El negatiu de l’adaptador s’ha de connectar i fer-lo comú amb el negatiu del panell solar

Pensaments finals

Així que amics, es tractava de 9 dissenys bàsics de carregadors de bateries solars, triats manualment en aquest lloc web.

Trobareu molts més dissenys basats en energia solar al blog per llegir-los més endavant. I sí, si teniu alguna idea addicional, segur que m’ho podeu enviar, m’asseguraré de presentar-la aquí per al plaer de la lectura dels nostres espectadors.

Comentaris d'un dels lectors àvids

Hola Swagatam,

He trobat el vostre lloc i he trobat que el vostre treball és molt inspirador. Actualment estic treballant en un programa de ciència, tecnologia, enginyeria i matemàtiques (STEM) per a estudiants de 4-5 a Austràlia. El projecte se centra a augmentar la curiositat dels nens sobre la ciència i com es connecta a aplicacions del món real.

El programa també introdueix empatia en el procés de disseny d’enginyeria, on els joves aprenen a un projecte real (context) i es comprometen amb els seus companys de l’escola per resoldre un problema mundà. Durant els propers tres anys, ens centrem en introduir als nens la ciència que hi ha darrere de l’electricitat i l’aplicació del món real de l’enginyeria elèctrica. Una introducció a com els enginyers resolen problemes del món real per al bé de la societat.

Actualment estic treballant en contingut en línia per al programa, que se centrarà en els joves que aprenen (grau 4-6) que aprenguin els conceptes bàsics de l’electricitat, en particular les energies renovables, és a dir, la solar en aquest cas. Mitjançant un programa d’aprenentatge autodirigit, els nens aprenen i exploren sobre l’electricitat i l’energia, ja que se’ls introdueix en un projecte del món real, és a dir, proporcionar il·luminació als nens refugiats als camps de refugiats de tot el món. En finalitzar un programa de cinc setmanes, els nens s’agrupen en equips per construir llums solars, que després s’envien als nens desfavorits de tot el món.

Com a fundació educativa sense ànim de lucre, busquem la vostra ajuda per dissenyar un senzill diagrama de circuits, que es podria utilitzar per a la construcció d’una llum solar d’1 watt com a activitat pràctica a classe. També hem adquirit 800 kits de llum solar d’un fabricant, que els nens muntaran, però necessitem algú que simplifiqui el diagrama de circuits d’aquests kits de llum, que s’utilitzaran per a lliçons senzilles d’electricitat, circuits i càlcul de potència, volts, corrent i conversió d’energia solar a energia elèctrica.

Tinc ganes de rebre notícies vostres i continuar amb el vostre treball inspirador.

Resolució de la sol·licitud

Agraeixo el vostre interès i els vostres esforços sincerament per il·luminar la nova generació quant a l'energia solar.
He adjuntat el circuit de controladors LED més senzill però eficaç que es pot utilitzar per il·luminar de forma segura un LED de 1 watt des d’un panell solar amb el mínim de peces.
Assegureu-vos de connectar un dissipador de calor al LED, en cas contrari es pot cremar ràpidament a causa d’un sobreescalfament.
El circuit està controlat per tensió i controlat per corrent per garantir una seguretat òptima al LED.
Feu-me saber si teniu més dubtes.




Anterior: utilitzar Triacs per controlar càrregues inductives Següent: Transistor BEL188 - Especificació i full de dades