دائرة منظم جهد الألواح الشمسية

جرب أداة القضاء على المشاكل





يوضح المنشور كيفية إنشاء دائرة تحكم بسيطة في منظم الألواح الشمسية في المنزل لشحن البطاريات الصغيرة مثل بطارية 12V 7AH باستخدام لوحة شمسية صغيرة

استخدام الألواح الشمسية

نعلم جميعًا جيدًا عن الألواح الشمسية ووظائفها. تتمثل الوظائف الأساسية لهذه الأجهزة المذهلة في تحويل الطاقة الشمسية أو ضوء الشمس إلى كهرباء.



تتكون اللوحة الشمسية بشكل أساسي من أقسام منفصلة من الخلايا الفولتية الضوئية الفردية. كل من هذه الخلايا قادرة على توليد قدر ضئيل من الطاقة الكهربائية ، عادة حوالي 1.5 إلى 3 فولت.

يتم توصيل العديد من هذه الخلايا الموجودة على اللوحة في سلسلة بحيث يصل إجمالي الجهد الفعال الناتج عن الوحدة بأكملها إلى مخرجات قابلة للاستخدام تبلغ 12 فولت أو 24 فولت.



يتناسب التيار الذي تولده الوحدة طرديًا مع مستوى ضوء الشمس الساقط على سطح اللوحة. عادةً ما تُستخدم الطاقة المولدة من الألواح الشمسية لشحن بطارية الرصاص الحمضية.

يتم استخدام بطارية الرصاص الحمضية عند شحنها بالكامل مع عاكس للحصول على جهد التيار المتردد المطلوب لتشغيل المنزل بالكهرباء. من الناحية المثالية ، يجب أن تسقط أشعة الشمس على سطح اللوحة حتى تعمل على النحو الأمثل.

ومع ذلك ، نظرًا لأن الشمس لا تزال أبدًا ، تحتاج اللوحة إلى تتبع مسار الشمس أو تتبعه باستمرار حتى تولد الكهرباء بمعدل فعال.

إذا كنت مهتمًا ببناء ملف نظام الألواح الشمسية المقتفي المزدوج التلقائي يمكنك الرجوع إلى إحدى مقالاتي السابقة. بدون متعقب شمسي ، ستكون اللوحة الشمسية قادرة على إجراء التحويلات فقط بكفاءة تبلغ حوالي 30٪.

بالعودة إلى مناقشاتنا الفعلية حول الألواح الشمسية ، يمكن اعتبار هذا الجهاز قلب النظام بقدر ما يتعلق الأمر بتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء ، ولكن الكهرباء المولدة تتطلب الكثير من الأبعاد قبل أن يمكن استخدامها بشكل فعال في نظام ربط الشبكة السابق.

لماذا نحتاج إلى منظم للطاقة الشمسية

الجهد المكتسب من الألواح الشمسية لا يكون مستقرًا أبدًا ويختلف بشكل كبير وفقًا لموضع الشمس وشدة أشعة الشمس وبالطبع على درجة الوقوع فوق الألواح الشمسية.

يمكن أن يتسبب هذا الجهد ، إذا تم تغذيته بالبطارية للشحن ، في حدوث ضرر وتسخين غير ضروري للبطارية ، وبالتالي يمكن أن تكون الإلكترونيات المرتبطة بها خطيرة على النظام بأكمله.

من أجل تنظيم الجهد من اللوحة الشمسية ، عادة ما يتم استخدام دائرة منظم الجهد بين خرج اللوحة الشمسية ومدخلات البطارية.

تعمل هذه الدائرة على التأكد من أن الجهد من اللوحة الشمسية لا يتجاوز أبدًا القيمة الآمنة التي تتطلبها البطارية للشحن.

عادةً للحصول على أفضل النتائج من الألواح الشمسية ، يجب أن يكون الحد الأدنى لإخراج الجهد من اللوحة أعلى من جهد شحن البطارية المطلوب ، وهذا يعني أنه حتى أثناء الظروف المعاكسة عندما تكون أشعة الشمس غير حادة أو مثالية ، يجب أن تظل اللوحة الشمسية قادرة على توليد جهد أكثر من القول 12 فولت والذي قد يكون جهد البطارية تحت الشحن.

يمكن أن تكون منظمات الجهد الشمسي المتوفرة في السوق مكلفة للغاية وغير موثوقة للغاية ، ولكن جعل أحد هذه المنظمات في المنزل باستخدام مكونات إلكترونية عادية لا يمكن أن يكون ممتعًا فحسب ، بل اقتصاديًا أيضًا.


قد ترغب أيضًا في القراءة عن هذا 100 آه دائرة منظم الجهد


مخطط الرسم البياني

منظم جهد الألواح الشمسية

ملاحظة : يرجى إزالة R4 ، لأنه ليس له أهمية حقيقية. يمكنك استبداله بوصلة سلكية.

تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور الجانبي (R4 و Diode و S1 غير مضمن ... R4 ليس مهمًا في الواقع ويمكن استبداله بسلك توصيل.

تخطيط الجهد المنظم للوحة الشمسية ثنائي الفينيل متعدد الكلور

كيف تعمل

بالإشارة إلى دائرة منظم جهد الألواح الشمسية المقترحة ، نرى تصميمًا يستخدم مكونات عادية جدًا ويلبي الاحتياجات تمامًا كما هو مطلوب وفقًا لمواصفاتنا.

واحد IC LM 338 يصبح قلب التكوين بالكامل ويصبح مسؤولاً عن تنفيذ لوائح الجهد المطلوبة بمفرده.

تم تأطير دائرة منظم الألواح الشمسية الموضحة وفقًا للوضع القياسي لتكوين IC 338.

يتم إعطاء المدخلات إلى نقاط الإدخال الموضحة لـ IC وإخراج البطارية المستلمة عند خرج IC. يتم استخدام الوعاء أو الإعداد المسبق لضبط مستوى الجهد بدقة والذي يمكن اعتباره القيمة الآمنة للبطارية.

الشحن الجاري التحكم فيه

توفر دائرة التحكم في منظم الطاقة الشمسية أيضًا ميزة التحكم الحالية ، والتي تتأكد من أن البطارية تتلقى دائمًا معدل شحن ثابت محدد مسبقًا ولا يتم دفعها أبدًا. يمكن توصيل الوحدة السلكية حسب التوجيهات في الرسم التخطيطي.

المواقف ذات الصلة المشار إليها يمكن ببساطة توصيلها بواسطة شخص عادي. يتم الاهتمام بباقي الوظيفة بواسطة دائرة المنظم. يجب تبديل المفتاح S1 إلى وضع العاكس بمجرد شحن البطارية بالكامل (كما هو موضح فوق العداد).

حساب تيار الشحن للبطارية

يمكن تحديد تيار الشحن عن طريق الاختيار المناسب لقيمة المقاومات R3. يمكن أن يتم ذلك عن طريق حل الصيغة: 0.6 / R3 = 1/10 بطارية آه يتم ضبط VR1 المحدد مسبقًا للحصول على جهد الشحن المطلوب من المنظم.

منظم للطاقة الشمسية باستخدام IC LM324

لجميع أنظمة الألواح الشمسية ، هذا واحد IC LM324 تقدم دائرة التنظيم الفعالة المضمونة القائمة على إجابة موفرة للطاقة لشحن البطاريات من نوع حمض الرصاص الذي يُشاهد عادةً في السيارات.

بغض النظر عن سعر الخلايا الشمسية ، التي يُعتقد أنها أمامك لاستخدامها في خطط أخرى مختلفة ، فإن منظم الطاقة الشمسية بمفرده أقل من 10 دولارات.

منظم الجهد الشمسي باستخدام IC LM324

على عكس عدد من الآخرين منظمات التحويلة من شأنها إعادة توجيه التيار عبر المقاوم بمجرد شحن البطارية بالكامل ، تقوم هذه الدائرة بفصل مصدر الشحن عن البطارية مما يلغي الحاجة إلى مقاومات التحويل الضخمة.

كيف تعمل الدائرة

بمجرد أن يكون جهد البطارية أقل من 13.5 فولت (عادةً جهد الدائرة المفتوحة لبطارية 12 فولت) ، يتم تشغيل الترانزستورات Q1 و Q2 و Q3 ويمر تيار الشحن عبر الألواح الشمسية على النحو المنشود.

يوضح مؤشر LED الأخضر النشط أن البطارية قيد الشحن. نظرًا لأن جهد طرف البطارية يقترب من جهد الدائرة المفتوحة للوحة الشمسية ، يقوم المرجع أمبير A1a بإيقاف تشغيل الترانزستورات Q1-Q3.

يتم إغلاق هذا الوضع طالما أن جهد البطارية ينخفض ​​إلى 13.2 فولت ، وبعد ذلك تتم استعادة عملية شحن البطارية مرة أخرى.

في حالة عدم وجود لوحة شمسية ، عندما يستمر جهد البطارية في الانخفاض من 13.2 فولت إلى 11.4 فولت تقريبًا ، مما يعني أن البطارية فارغة تمامًا ، A1b ، يتحول الإخراج إلى 0 فولت ، مما يؤدي إلى وميض مؤشر LED الأحمر المتصل بمعدل ثابت بواسطة الهزاز المتعدد المستقر A1c.

في هذه الحالة يومض بمعدل 2 هرتز. يعطي المرجع أمبير A1d مرجعًا يبلغ 6 فولت للاحتفاظ بعتبات التبديل عند مستويات 11.4 فولت و 13.2 فولت.

تم تصميم دائرة منظم LM324 المقترحة للتعامل مع التيارات حتى 3 أمبير.

للعمل مع تيارات أكثر جوهرية ، قد يكون من الضروري جعل تيارات القاعدة Q2 و Q3 أعلى ، للتأكد من أن كل هذه الترانزستورات يمكنها الحفاظ على التشبع طوال جلسات الشحن.

منظم كهرباء بالطاقة الشمسية باستخدام IC 741

توفر غالبية الألواح الشمسية النموذجية حوالي 19 فولت من الحمل. يتيح ذلك الحصول على قطرة 0.6 فولت فوق الصمام الثنائي المعدل أثناء شحن بطارية الرصاص الحمضية بجهد 12 فولت. يمنع الصمام الثنائي تيار البطارية من التحرك عبر الألواح الشمسية أثناء الليل.

يمكن أن يكون هذا الإعداد رائعًا طالما لم يتم شحن البطارية بشكل زائد ، حيث يمكن بسهولة شحن بطارية 12 فولت إلى أعلى من 1 فولت 5 ، في حالة عدم التحكم في مصدر الشحن.

انخفاض الجهد الناجم من خلال تمرير سلسلة BJT ، عادة ما يكون حوالي 1.2 فولت ، والذي يبدو أنه مرتفع جدًا بحيث تعمل جميع الألواح الشمسية تقريبًا بشكل فعال.

تمت إزالة العيوب المذكورة أعلاه بشكل فعال في دائرة منظم الطاقة الشمسية البسيطة هذه. هنا ، يتم توفير الطاقة من الألواح الشمسية للبطارية عبر مرحل وصمام ديود.

كيف تعمل الدائرة

عندما يمتد جهد البطارية إلى 13.8 فولت ، تنقر جهات اتصال الترحيل ، بحيث يبدأ الترانزستور 2N3055 في شحن البطارية إلى الحد الأمثل وهو 14.2 فولت.

يمكن تثبيت مستوى جهد الشحن الكامل هذا أقل قليلاً ، على الرغم من حقيقة أن معظم بطاريات الرصاص الحمضية تبدأ بالغاز عند 13.6 فولت. يتم زيادة هذا الغاز بشكل كبير في الجهد الزائد.

تعمل ملامسات الترحيل في اللحظة التي ينخفض ​​فيها جهد البطارية تحت 13.8 فولت. لا يتم استخدام طاقة البطارية لتشغيل الدائرة.

يخدم الجنين كمصدر تيار مستمر.




السابق: نظام تعقب الطاقة الشمسية البسيط - الآلية والعمل التالي: شرح 8 دوائر Easy IC 741 Op Amp