O post detalha como construir um circuito controlador de regulador de painel solar simples em casa para carregar baterias pequenas, como bateria de 12V 7AH usando um pequeno painel solar
Usando um painel solar
Todos nós sabemos muito bem sobre painéis solares e suas funções. As funções básicas desses dispositivos incríveis é converter energia solar ou luz do sol em eletricidade.
Basicamente, um painel solar é composto por seções discretas de células fotovoltaicas individuais. Cada uma dessas células é capaz de gerar uma pequena magnitude de energia elétrica, normalmente em torno de 1,5 a 3 volts.
Muitas dessas células sobre o painel são conectadas em série para que a tensão efetiva total gerada por toda a unidade chegue a uma saída útil de 12 volts ou 24 volts.
A corrente gerada pela unidade é diretamente proporcional ao nível de incidência da luz solar sobre a superfície do painel. A energia gerada por um painel solar é normalmente usada para carregar uma bateria de chumbo-ácido.
A bateria de chumbo-ácido quando totalmente carregada é usada com um inversor para adquirir a tensão de rede CA necessária para alimentar a eletricidade da casa. O ideal é que os raios solares incidam sobre a superfície do painel para que ele funcione de maneira ideal.
No entanto, como o sol nunca está parado, o painel precisa rastrear ou seguir o caminho do sol constantemente para gerar eletricidade a uma taxa eficiente.
Se você estiver interessado em construir um sistema automático de painel solar de rastreador duplo, consulte um dos meus artigos anteriores. Sem um rastreador solar, o painel solar poderá fazer as conversões apenas com cerca de 30% de eficiência.
Voltando às nossas discussões atuais sobre painéis solares, este dispositivo pode ser considerado o coração do sistema no que diz respeito à conversão de energia solar em eletricidade, porém a eletricidade gerada requer muito dimensionamento para ser feito antes que possa ser usado efetivamente na sistema de amarração anterior.
Por que precisamos de um regulador solar
A tensão adquirida de um painel solar nunca é estável e varia drasticamente de acordo com a posição do sol e a intensidade dos raios solares e, claro, com o grau de incidência sobre o painel solar.
Esta tensão, se alimentada à bateria para carregamento, pode causar danos e aquecimento desnecessário da bateria e da eletrônica associada; portanto, pode ser perigoso para todo o sistema.
Para regular a tensão do painel solar, normalmente é usado um circuito regulador de tensão entre a saída do painel solar e a entrada da bateria.
Este circuito garante que a tensão do painel solar nunca exceda o valor seguro exigido pela bateria para carregamento.
Normalmente, para obter os melhores resultados do painel solar, a saída de tensão mínima do painel deve ser maior do que a tensão de carregamento da bateria necessária, ou seja, mesmo durante condições adversas, quando os raios solares não são nítidos ou ótimos, o painel solar ainda deve ser capaz de gerar uma tensão superior a 12 volts, que pode ser a tensão da bateria sob carga.
Os reguladores de tensão solar disponíveis no mercado podem ser muito caros e não tão confiáveis; no entanto, fazer um desses reguladores em casa usando componentes eletrônicos comuns pode ser não apenas divertido, mas também muito econômico.
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Diagrama de circuito
NOTA: POR FAVOR, REMOVA R4, POIS NÃO TEM IMPORTÂNCIA REAL. VOCÊ PODE SUBSTITUÍ-LO POR UM LINK DE FIO.
Design de PCB do lado da pista (R4, Diodo e S1 não incluídos…R4 não é realmente importante e pode ser substituído por um fio de jumper.
Como funciona
Referindo-se ao circuito regulador de tensão do painel solar proposto, vemos um design que utiliza componentes muito comuns e ainda atende às necessidades conforme exigido por nossas especificações.
Um único IC LM 338 torna-se o coração de toda a configuração e torna-se responsável por implementar os regulamentos de tensão desejados sozinho.
O circuito regulador do painel solar mostrado é enquadrado de acordo com o modo padrão da configuração do IC 338.
A entrada é dada aos pontos de entrada mostrados do IC e a saída para a bateria recebida na saída do IC. O potenciômetro ou o preset é usado para definir com precisão o nível de tensão que pode ser considerado o valor seguro para a bateria.
Carregamento controlado por corrente
Este circuito controlador regulador solar também oferece um recurso de controle de corrente, que garante que a bateria sempre receba uma taxa de corrente de carga predeterminada fixa e nunca seja sobrecarregada. O módulo pode ser conectado conforme indicado no diagrama.
As posições relevantes indicadas podem ser simplesmente conectadas mesmo por um leigo. O resto da função é feito pelo circuito regulador. A chave S1 deve ser alternada para o modo inversor assim que a bateria estiver totalmente carregada (conforme indicado no medidor).
Calculando a corrente de carregamento para a bateria
A corrente de carga pode ser selecionada selecionando apropriadamente o valor dos resistores R3. Isso pode ser feito resolvendo a fórmula: 0,6/R3 = 1/10 AH da bateria O VR1 predefinido é ajustado para obter a tensão de carga necessária do regulador.
Regulador Solar usando IC LM324
Para todos os sistemas de painéis solares, este único circuito regulador eficiente garantido baseado em IC LM324 oferece uma resposta de economia de energia para carregar baterias do tipo chumbo-ácido normalmente visto em veículos motorizados.
Não levando em consideração o preço das células solares, que se acredita estarem à sua frente para uso em vários outros planos, o regulador solar por conta própria está abaixo de US $ 10.
Ao contrário de vários outros reguladores de derivação que redirecionarão a corrente através de um resistor quando a bateria estiver completamente carregada, este circuito desconecta a fonte de carga da bateria, eliminando a necessidade de resistores de derivação volumosos.
Como funciona o circuito
Assim que a tensão da bateria estiver abaixo de 13,5 volts (geralmente a tensão de circuito aberto de uma bateria de 12 V), os transistores Q1, Q2 e Q3 ligam e a corrente de carga passa pelos painéis solares conforme pretendido.
O LED verde ativo mostra que a bateria está sendo carregada. À medida que a tensão do terminal da bateria se aproxima da tensão de circuito aberto do painel solar, o amplificador operacional A1a desliga os transistores Q1-Q3.
Esta situação é mantida enquanto a tensão da bateria cair para 13,2 V, após o que o acionamento do processo de carregamento da bateria é novamente restaurado.
Na ausência de um painel solar, quando a tensão da bateria continua caindo de 13,2V para aproximadamente 11,4V, implicando uma bateria totalmente descarregada, A1b, a saída muda para 0V, acionando o LED VERMELHO conectado a piscar a uma taxa fixada pelo multivibrador astável A1c.
Nesta situação piscando a uma taxa de 2 hertz. O amplificador operacional A1d fornece uma referência de 6 V para manter os limites de comutação nos níveis de 11,4 V e 13,2 V.
O circuito regulador LM324 proposto foi projetado para lidar com correntes de até 3 amperes.
Para trabalhar com correntes mais substanciais, pode ser essencial aumentar as correntes de base Q2, Q3, para garantir que todos esses transistores possam manter a saturação durante as sessões de carregamento.
Regulador de eletricidade solar usando IC 741
A maioria dos painéis solares típicos fornece cerca de 19V sem carga. Isso permite obter uma queda de 0,6 V sobre um diodo retificador enquanto carrega uma bateria de chumbo-ácido de 12 V. O diodo impede que a corrente da bateria se mova através do painel solar durante a noite.
Essa configuração pode ser ótima desde que a bateria não fique sobrecarregada, pois uma bateria de 12V pode facilmente ficar sobrecarregada acima de 1V5, caso a fonte de carregamento não seja controlada.
A queda de tensão induzida por um BJT de passagem em série, normalmente é de aproximadamente 1,2 V, o que parece ser muito alto para quase todos os painéis solares operarem de forma eficaz.
Ambas as falhas acima são efetivamente removidas neste simples circuito regulador solar. Aqui, a energia do painel solar é fornecida à bateria por meio de um relé e diodo retificador.
Como funciona o circuito
Quando a tensão da bateria se estende para 13,8 V, os contatos do relé clicam, de modo que o transistor 2N3055 começa a carregar a bateria até um ponto ótimo de 14,2 V.
Este nível de tensão de carga total pode ser fixado um pouco mais baixo, apesar do fato de que a maioria das baterias de chumbo-ácido começa a gaseificar em 13,6V. Esta gaseificação é significativamente aumentada na tensão de sobrecarga.
Os contatos do relé operam no momento em que a tensão da bateria cai abaixo de 13,8 V. A energia da bateria não é utilizada para operar o circuito.
O pé serve como uma fonte de corrente constante.
Regulador de Tensão Tipo Shunt
O circuito regulador do painel solar tipo shunt mostrado acima pode ser entendido com os seguintes pontos:
O amplificador operacional TL071 é configurado como um comparador.
O FET BF256 junto com o P1 pré-ajustado de 500k forma um gerador de referência de corrente constante e tensão constante para a entrada inversora do amplificador operacional.
O pino3, que é a entrada não inversora para o amplificador operacional, é mantido com fonte de tensão variável, dependendo do nível da tensão do terminal da bateria, portanto, este pino3 funciona como a entrada de detecção de sobrecarga do amplificador operacional ou comparador.
O pré-ajuste P1 no pino 2 do IC é ajustado de tal forma que o potencial na entrada do pino 3 do IC é um pouco maior do que o pino 2 assim que a bateria atinge o nível de carga total.
Enquanto o nível da bateria estiver abaixo do valor de carga total, o potencial no pino3 é menor do que no pino2 que mantém a saída do amplificador operacional para lógica zero, e o FET T2 BUZ100 permanece desligado.
No entanto, assim que a bateria atinge o nível de carga total, o potencial do pin3 agora aumenta acima do valor do pin2, o que faz com que a saída do amplificador operacional mude de estado para uma saída alta.
Isso liga imediatamente o FET T1, que desvia a tensão do painel solar para o terra, evitando assim qualquer carregamento adicional da bateria.
Enquanto a tensão do painel solar está sendo desviada pelo FET T1 através do diodo D4, esses dois dispositivos podem ficar substancialmente quentes, pois toda a energia do painel solar é aterrada por esses dois dispositivos.
O diodo D3 garante que, uma vez carregada, a bateria nunca seja descarregada pelo painel solar, principalmente durante a noite.
O LED D1 indica quando a bateria está totalmente carregada e desligada, à medida que é ligada.
Lista de peças
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FONTE
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