خانه / چگونه بسازیم / الکترونیکی / شارژ کنترلر خورشیدی بسازید و با طرز عملکرد آن آشنا شوید!

شارژ کنترلر خورشیدی بسازید و با طرز عملکرد آن آشنا شوید!

در این ساختنی قصد داریم درباره شارژ کنترلر خورشیدی توضیحاتی همراه با ارائه یک مدار بیان کنیم.شارژ کنترلر خورشیدی دارای ویژگی های متعدد زیر است: میزان جریان ۳ آمپر، افت ولتاژکم، رنج تنظیم ولتاژ،حفاظت پلاریته معکوس، قطعات کم هزینه و تعداد کم  (۱۴ قطعه). استفاده مشترک از رگولاتور ولتاژ شنت TL431  و اپ امپ LM358 باعث عملکرد بالای آن می شود .

ویژگی های مدار

  • توان پنل خورشیدی (۱۲ ولت ) حداکثر ۴۳ وات ( ولتاژ مدار باز پنل خورشیدی ۱۸ تا ۲۰ ولت است ) .
  • توان پنل خورشیدی (۶ ولت ) حداکثر ۲۲ وات ( ولتاژ مدار باز پنل خورشیدی ۹ تا ۱۰ ولت است ) .
  • ولتاژ ورودی حداکثر ۳۶ ولت
  • رنج ولتاژ خروجی ۴٫۵ تا ۱۵ ولت (پیوسته قابل تنظیم)
  • تلفات توان حداکثر ۱۷ وات ( شامل اتلاف توان از D3 )
  • افت ولتاژ معمولی ۰٫۷ ولت ( کمتر ۳ آمپر جریان پایین )
  • حداکثر جریان ۳ آمپر ( محدود کننده جریان مشروط بر مشخصات پنل خورشیدی است )
  • تنظیم ولتاژ ۵ میلی ولت ( تغییر ولتاژ بدون بار به بار کامل )
  • تخلیه باتری ۱۰۰میکرو آمپر (معمول ترین و بهترین واحد تخلیه معمولا ۵ میلی آمپر )
  • حفاظت از باتری معکوس : اگر باتری سهوا معکوس متصل شود کنترلر خاموش می کند .

شماتیک مدار کنترل شارژ خورشیدی

مدار شارژر کنترلر
مدار شارژ کنترلر

قطعات مدار شارژ کنترلر

 

شیلد سریال مانیتو را تست کنید
شیلد سریال مانیتو را تست کنید

عملیات در کاهش جریان / توان

در حالی که حداکثر ۳ آمپر برای جریان طراحی شده ، کنترلر شارژ خورشیدی در جریان کم نیز به خوبی عمل می کند . اگر جریان زیر ۲۰۰ میلی آمپر باشد ، هیت سینک می تواند حذف شود و اگر جریان زیر ۱ آمپر اعمال شود ،اندازه دیود D3 می بایست کاهش یابد .

ولتاژ شارژ واقعی در مقابل ولتاژ اسمی

هنگامی که ولتاژ stated  (به عنوان مثال ۱۲ ولت ) ، اشاره به ولتاژ نامی باتری دارد (ولتاژ تنها در نام ) . محدوده واقعی ولتاژ  باتری از ۱۰٫۵ ولت ( تخلیه کامل ) تا ۱۴ ولت ( شارژ کامل ) است .

ولتاژ شارژ شناور در مقابل ولتاژ شارژ کامل در باتری های اسید سرب

ولتاژ شارژ شناور، ولتاژ شارژی است که در اثر اتصال بلند مدت ثابت باقی می ماند – حدود ۷ ولت برای باتری های ۶ ولتی و ۱۴ ولت برای باتری های ۱۲ ولتی –  توصیه سازنده های واقعی ممکن است تا حدودی متفاوت باشد ، پس  مشخصات واقعی را بررسی کنید . برای شارژ سریعتر ، ممکن است ولتاژ کمی بالاتر تنظیم شود ( مثلا ۷٫۴ ولت برای باتری های ۶ ولتی و ۱۴٫۵ ولت برای باتری های ۱۲ ولتی ) این شارژ باتری با سرعت بیشتری انجام می شود اما این مستلزم آن است که پس از شارژ کامل ، کنترلر به اندازه کافی تونایی برای کاهش ولتاژ به سطح شارژ شناور باشد . بیشترین شارژ کنترلر (مانند این یکی ) به سادگی در ولتاژ شارژ شناور شارژ می شود – همه سیستم های الکتریکی خودکار این کار را انجام می دهند .

در ساختنی بخوانید :  کوکو-میک؛ با کمترین هزینه میکروفون USB استریو بسازید

عدم تطابق کاربرد پنل خورشیدی – شارژ باتری ۶ ولت از پنل های خورشیدی ۱۸ ولت

پنل های خورشیدی معمولا برای کاربرد یک باتری خاص طراحی شده اند . برای کاربرد ۱۲ ولت ، ولتاژ مدار باز پنل خورشیدی ۱۸ تا ۲۰ ولت است .  مشابهاً برای کاربرد ۶ ولت ، ولتاژ مدار باز پنل خورشیدی ۹ تا ۱۰ ولت است . از آنجا که پنل های ۹ تا ۱۰ ولت نسبتا کمیاب است ، استفاده از پنل های ۱۸ تا ۲۰ ولت برای شارژ باتری های ۶ ولت امری غیر عادی نیست . با این حال ، در این مورد اتلاف توان از ترانزیستور رگولاتور سری در یک عامل حدود ۵ ضرب شده است . برای جلوگیری از اتلاف حرارتی هیت سینک Q1  ، میزان جریان در چنین مواردی باید از ۳ آمپر به ۱ آمپر  کاهش یابد .

کار دیگری که علاوه بر این می توان انجام داد استفاده از از یک مقاومت ۳ اهم ۲۵ وات سری با پنل خورشیدی است – این کار باعث کاهش کنترل ولتاژ ورودی در نتیجه حفظ جریان ۳ آمپر می شود .

ویژگی های یک رگولاتور سری خطی

توان تلف شده همان بار افت ولتاژ در برابر جریان است . هنگامی که جریانی وجود دارد اما ولتاژ کم است توان تلفاتی مقدار کمی دارد – موقعی که ولتاژ هست اما جریان کم است توان تلفاتی نیز مقدار کمی دارد – زمانی که جریان و ولتاژ هردو باهم حضور دارند ، توان مقدار قابل توجهی دارد . ماهیت یک رگولاتور خطی چنین است . توان زمانی که باتری شروع به به بالا رفتن از ولتاژ تعیین شده اش می کند ، حداکثر است .

در ساختنی بخوانید :  دابل موس ؛ از یک موس برای دو کامپیوتر استفاده کنید!

افت ولتاژ در مدار شارژ کنترلر

هنگام شارژ با حداکثر میزان، ولتاژ ورودی به وسیله۰٫۷V فراتر از می رود و هر چه این مقدار پایین تر باشد بهتر است. افت ولتاژ برای هر چیزی زیر ۲ ولت است. این جزئیات برای سیستم های ۶ ولت مهم است – برای سیستم های ۱۲ ولت، به طور کلی مشکل بزرگی نیست .

محدود کننده جریان

پنل خورشیدی کار محدود کردن جریان را انجام می دهد – این حقیقت که  پنل خورشیدی تمایل به جریان ثبت دارد، خیلی درست نیست. به همین دلیل،یک پنل خورشیدی در برابر اتصال کوتاه مقاوم است. بنابراین،پنل خورشیدی بدون نیاز به محدود کننده جریان خود را کنترل میکند .

ولتاژ مرجع

TL431 یک تنظیم کننده یا رگولاتور شنت قابل برنامه ریزی ارزان قیمت است . در این مدار، TL431 در حداقل ولتاژ اعمال شده (۲٫۵ ولت) و نیازی به مقاومت مقسم ولتاژ ندارد. TL432 مشابه TL431 است اما پین خروجی در آن متفاوت است.هر دو در انواع خطوط بسته بندی در دسترس هستند اما TL431 فقط در بسته بندی TO-92 موجود است.

عملکرد مدار

مقاومت R1 دیود D1 را بایاس می کند و  ولتاژ مرجع دیود است. ۲٫۵ ولت مرجع از دیود D1 با فیدبک ولتاژ از مقسم مقاومت مقایسه می شود. تقویت کننده عملیاتی (Op-Amp) از تمام توان برای حفظ این دو ولتاژ یکسان (یا برای حفظ یکسان این دو ولتاژ )  استفاده می کند. نسبت R3  به R2 بهره نسبی را کنترل می کند. C1 یک خازن جبران است که مانع از فیدبک DC می شود. اما پاسخ به تغییرات در سیگنال خروجی در نتیجه حفظ پایداری مدار است . دیود زنر D2 مانع از اضافه ولتاژ در پایه گیت ترانزیستور Q1 می شود مقاومت R1 جریان خروجی آپ امپ را زمانی که دیود D2 روشن است محدود می کند.C1  خازن بای پس (Bypass) مثبت است.دیود D3 مانع  از ظاهر شدن ولتاژ باتری در پنل های خورشیدی می شود و مانع از تخلیه بی مورد باتری -زمانی که سلول های خورشیدی توان تولید نکرده اند- می شود. زمانی که ولتاژ فیدبک مقاومت R6 از  ۲٫۵ ولت کمتر است، خروجی اپ امپ U1A در جهت معکوس حرکت می کند در نتیجه ماسفت Q1 روشن می شود . افزایش جریان خروجی ماسفت Q1 باعث می شود که ولتاژ باتری زیاد و زیاد تر شود  و ولتاژ مقاومت R6 به ولتاژ مرجع برسد .

در ساختنی بخوانید :  با در شیشه های مربا جاکلیدی دیواری بسازید

آی سی LM358 حاوی دو عدد اپ امپ است که ارزان و در دسترس است. همچنین امکات اتصال معکوس را فراهم می کند. زمانی که ولتاژ باتری معکوس است، ورودی غیر معکوس از اپ امپ U1 منفی می شود وقتی این اتفاق می افتد خروجی اپ امپ  مثبت می شود در نتیجه ماسفت Q1 خاموش می شود و از مدار در برابر اتصال مخرب حفاظت می کند. در حالی که این نوع خرابی شاید به خوبی در مهندسی شناخته شده است، اما استفاده از موضوع به عنوان یک ترفند مدار در جهان جدید است !

منبع

خلاصه مطلب
مدار شارژ کنترلر بسازید
عنوان مطلب
مدار شارژ کنترلر بسازید
توضیح کوتاه
یک مدار شارژ کنترلر با استفاده از آی سی های آنالوگ
نویسنده
ساختنی
ساختنی

بیشتر بخوانید:

دابل موس ؛ از یک موس برای دو کامپیوتر استفاده کنید!... در این ساختنی یاد می گیرید چطور با اتصال کانکتور USB به یک موس ساده آن را به دابل موس تبدیل کنید و به صورت همزمان از آن روی دو کامپیوتر استفاده کنید. ...
آموزش ساخت : دستگاه اعصاب سنج بسازید همه ما تجربه بازی با دستگاه اعصاب سنج را داشته ایم. در این ساختنی می خواهیم طرز ساخت این اسباب بازی محبوب را به شما یاد بدهیم. مدار دستگاه اعصاب سنج ب...
آموزش ساخت: منبع تغذیه قابل تنظیم بسازید... با ساختنی همراه باشید و طرز ساخت یک منبع تغذیه قابل تنظیم بسیار کوچک را بیاموزید. این منبع تغذیه طوری طراحی شده است که تا حد امکان کوچک باشد تا حمل و ...
آموزش اسکرول کردن متن روی دات ماتریس LED با استفاده از آردوینو... دات ماتریس LED یکی از جالب ترین پروژه های الکترونیکی است و به همین خاطر در ساختنی طرز ساخت انواع ماتریس LED را یاد گرفته اید. در این ساختنی یاد می گیر...
با تراشه TPA3122D2 یک آمپلی فایر کلاس D قدرت مند و کم مصرف بسازید... تقویت کننده یا آمپلی فایر مداری است که به وسیله آن می توانید سیگنال های صوتی را تقویت کرده و بلندگوهای قدرتمند تری را به صدا در آورید. در صنعت الکترون...
آموزش ساخت مدار کنترلر PWM یا کنترل کننده سرعت موتور های الکتریکی... مدولاسیون پهنای پالس یا PWM روشی در الکترونیک است که در کاربرد های مختلف مختلف، برای تغییر ولتاژ ادوات و تجهیزاتی مانند موتور،LED و یا فن استفاده می ش...

درباره سید علی طلاکش

سید علی طلاکش
سید علی طلاکش ، مهندس الکترونیک و نویسنده وبسایت ساختنی است .

پیشنهاد می کنیم

دستگاه موج دلتا ساز الکتروتراپی جمجمه

ساخت دستگاه تولید کننده موج دلتا برای الکتروتراپی جمجمه

یک موج دلتا، به عنوان ریتم دلتا شناخته می شود، امواج مغزی طبیعی ست که …

پاسخ دهید