O artigo discute de forma abrangente um circuito de carregador de celular solar inteligente baseado em MPPT. A ideia foi pedida por um dos ávidos leitores deste blog.
Especificações técnicas
Sou estudante do último ano de elétrica e eletrônica. O título do meu projeto final do ano é carregador solar inteligente para telefones celulares. Eu estava esperando que o senhor pudesse me ajudar sobre como fazer um carregador solar inteligente.
Algo que me deparei foi usando a interface do usuário como o uso de led para informar ao usuário se a radiação solar é suficiente para carregar o carregador ou algo assim. Mas não tenho certeza sobre como será o circuito e quais componentes são necessários. Esperando alguma ajuda do senhor.
Eu estava pensando em usar a interface do usuário para tornar o carregador solar ‘inteligente’. Com um recurso que informa ao usuário se a quantidade de luz solar é suficiente para um carregamento eficiente. Por exemplo, se a radiação de luz for muito baixa, o usuário será informado por meio de LED ou tela de exibição.
E quando o carregador solar está totalmente carregado, um LED acende para informar ao usuário que o carregador solar está pronto para uso.
Isso é o que eu pensei em desenvolver até agora, senhor. Mas não tenho certeza sobre a complexidade do mesmo, portanto, estou aberto a qualquer nova sugestão para melhorar este design.
Eu também li alguns artigos no blog do senhor sobre mppt. Não tenho certeza se devo considerar adicionar isso a este projeto, pois não estou familiarizado com a complexidade da construção desse circuito.
devo desenvolver um carregador solar inteligente portátil para telefones celulares. Portanto, considerei usar a interface do usuário para informar os usuários como um método ‘inteligente’. Espero que o senhor possa me ajudar com o desenvolvimento deste circuito. Também estou aberto a novas sugestões, senhor.
Obrigado pelo seu feedback rápido e eu realmente aprecio sua ajuda, senhor.
Tenha um ótimo dia senhor.
O design
Referindo-se ao circuito de carregador solar inteligente acima, o projeto pode ser dividido em três etapas fundamentais:
1) O mosfet baseado conversor de dólares etapa.
2) O estágio astável IC 555, e
3) O opamp baseado rastreador solar MPPT etapa.
Os estágios são projetados para operar da seguinte maneira:
O conversor buck é composto basicamente por um mosfet de canal P, um diodo de resposta rápida e um indutor. Esta etapa é incluída para atingir a quantidade desejada de tensão reduzida com a máxima eficiência, uma vez que as perdas na forma de calor e outros parâmetros são mínimas usando uma topologia buck.
O Palco IC 555
O estágio IC 555 é manipulado para gerar uma frequência para o mosfet do conversor buck e também como um regulador de tensão constante através de seu pino de controle5. O BJT em seu pino 5 aterra e desliga a frequência do conversor buck toda vez que recebe um sinal de disparo básico do estágio do rastreador opamp ou do feedback definido na saída do conversor buck através da predefinição de 10k.
Chegando ao estágio opamp, suas entradas podem ser vistas configuradas de tal forma que o potencial na entrada inversora do CI fique um pouco mais alto que sua entrada não inversora devido à presença dos três diodos de queda 1N4148.
A predefinição de 10k é ajustada de modo que, na tensão de pico, a tensão solar de amostra no pino2 seja mantida um pouco menor que a tensão de alimentação no pino7, isso é essencial, pois a alimentação de entrada não deve ser maior que a tensão de alimentação do IC conforme as regras padrão e especificações do CI.
Na situação acima, o pino de saída 6 do opamp é mantido em zero potencial devido à sombra de menor potencial do pino 3 do que do pino 2.
Otimização MPPT
Sob condições de carga ideais, quando a especificação de tensão de carga está no mesmo nível da tensão nominal do painel solar, o painel funciona automaticamente com eficiência máxima e o rastreador de ampo-op permanece inativo, no entanto, no caso de uma carga de sobrecarga incompatível ou incompatível, a tensão do painel tende a para ser puxado para baixo com o nível de tensão da carga.
A situação é rastreada no pino2, que também experimenta uma queda de tensão proporcional, mas o potencial no pino3 permanece sólido e imóvel devido à presença do capacitor de 10uF, até o momento em que o potencial do pino2 tende a ficar abaixo da queda de 3 diodos definida no pino3 . Pin3 agora começa a testemunhar um potencial crescente do que pin2, que instantaneamente renderiza um alto em pin6 do IC.
A alta acima no pino 6 envia um gatilho na base do transistor BC547 posicionado no pino 5 do IC555. Isso força o astável a se desligar e a saída de buck, o que por sua vez torna a carga ineficaz, restaurando a normalidade no painel e no estágio opamp tracker… o ciclo continua alternando rapidamente, garantindo uma tensão otimizada para a carga, bem como um carga otimizada para o painel para que sua tensão nunca caia abaixo de sua zona crítica de “joelho”.
O indutor do estágio do conversor pode ser construído com fio magnético 22 SWG, com cerca de 20 espiras sobre qualquer núcleo de ferrite adequado.
A predefinição de 10k pode ser usada para ajustar a tensão de buck para os níveis necessários de acordo com as especificações de carga.
Como configurar o circuito
Uma vez construído, o carregador solar inteligente explicado acima pode ser configurado com os seguintes procedimentos:
1) Não conecte nenhuma carga na saída.
2) Aplique uma CC externa (corrente muito baixa) na entrada do circuito onde o painel deve ser conectado. Esta CC deve estar em um nível aproximadamente igual às especificações de tensão de pico do painel selecionado.
3) Ajuste a predefinição de 10k do opamp de modo que o potencial no pino2 fique ligeiramente menor que o potencial no pino7 do IC.
4) Em seguida, ajuste a outra predefinição de 10k de forma que a saída do conversor buck produza uma tensão exatamente igual à tensão nominal de carga pretendida. Se for um celular que precisa ser carregado, a voltagem pode ser ajustada para 5V, para uma célula Li-ion pode ser ajustada para 4,2V e assim por diante.
4) Finalmente, conecte uma carga fictícia que pode ter uma tensão de operação muito menor que a CC de entrada, mas uma taxa de corrente maior que a CC de entrada… e verifique a resposta geral do circuito.
O circuito deve produzir os seguintes resultados:
Com a alimentação do pino 6 conectada ao pino 5 BJT do IC 555 a CC não deve apresentar uma queda de mais de 2V que sua magnitude real. Ou seja, se a entrada DC for 15V e a carga for 6V, a queda na entrada DC pode ser vista não excedendo abaixo de 13V.
Por outro lado, com o pino 6 desconectado, este deve cair e alinhar de acordo com a tensão da carga, ou seja, se a CC for 15V e a carga for 6V, a entrada CC pode ser vista caindo em 6V.
Os resultados acima confirmariam um funcionamento correto e ideal do circuito de carregador de celular solar inteligente proposto.
Os estágios devem ser construídos, testados, confirmados passo a passo e então integrados.
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FONTE
Nota: Este conteúdo foi traduzido do Inglês para português (auto)
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