Circuito regulador de tensão do painel solar

A postagem detalha como construir um circuito controlador regulador de painel solar simples em casa para carregar pequenas baterias, como bateria de 12V 7AH usando 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 solar 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 no painel são conectadas em série de modo que a tensão total efetiva gerada por toda a unidade seja de 12 ou 24 volts utilizáveis.

A corrente gerada pela unidade é diretamente proporcional ao nível da luz solar incidente 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 CA necessária para fornecer energia elétrica à casa. O ideal é que os raios solares incidam sobre a superfície do painel para que funcione de maneira ideal.

No entanto, como o sol nunca está parado, o painel precisa rastrear ou seguir o caminho do sol constantemente para que gere eletricidade em uma taxa eficiente.

Se você estiver interessado em construir um sistema de painel solar de rastreamento duplo automático você pode se referir a um dos meus artigos anteriores. Sem um rastreador solar, o painel solar será capaz de fazer as conversões com eficiência de apenas 30%.

Voltando às nossas discussões atuais sobre os painéis solares, este dispositivo pode ser considerado o coração do sistema no que diz respeito à conversão de energia solar em eletricidade, no entanto, a eletricidade gerada requer muito dimensionamento antes de ser usada efetivamente no sistema de empate anterior.

Por que precisamos de um regulador solar

A voltagem 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 dos componentes eletrônicos associados, portanto, pode ser perigosa para todo o sistema.

Para regular a tensão do painel solar, normalmente um circuito regulador de tensão é usado 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 o carregamento.

Normalmente, para obter resultados ideais do painel solar, a saída de tensão mínima do painel deve ser maior do que a tensão de carga da bateria necessária, o que significa que mesmo durante condições adversas quando os raios solares não são nítidos ou ideais, o painel solar ainda deve ser capaz gerar uma tensão superior a, digamos, 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 : REMOVA R4, POIS NÃO TEM REAL IMPORTÂNCIA. VOCÊ PODE SUBSTITUIR COM UM WIRE LINK.

Projeto da placa de circuito impresso (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 projeto que utiliza componentes muito comuns e, ainda assim, 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 pela implementação dos regulamentos de tensão desejados individualmente.

O circuito regulador do painel solar mostrado é enquadrado de acordo com o modo padrão da configuração IC 338.

A entrada é dada para os pontos de entrada mostrados do IC e a saída para a bateria recebida na saída do IC. O potenciômetro ou o preset são usados ​​para definir com precisão o nível de tensão que pode ser considerado como o valor seguro para a bateria.

Carga atual controlada

Este circuito controlador do 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 superestimada. 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. O interruptor S1 deve ser colocado no modo inversor assim que a bateria estiver totalmente carregada (conforme indicado no medidor).

Calculando a corrente de carga da 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 bateria AH 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 IC LM324 O circuito regulador com base garantida e eficiente oferece uma resposta com economia de energia ao carregamento de baterias do tipo chumbo-ácido, normalmente visto em veículos motorizados.

Sem levar em consideração o preço das células solares, que se acredita estarem à sua frente para uso em vários outros planos, o regulador solar sozinho está abaixo de US $ 10.

Ao contrário de uma série de outros reguladores de derivação que redirecionará a corrente através de um resistor assim que a bateria estiver completamente carregada, este circuito desconecta a alimentação de carga da bateria eliminando a necessidade de resistores shunt volumosos.

Como funciona o circuito

Assim que a tensão da bateria estiver abaixo de 13,5 volts (normalmente a tensão de circuito aberto de uma bateria de 12 V), os transistores Q1, Q2 e Q3 são ligados e a corrente de carga passa pelos painéis solares conforme planejado.

O LED verde ativo mostra que a bateria está sendo carregada. Conforme 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 travada 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 13,2 V para cerca de 11,4 V, implicando em uma bateria totalmente descarregada, A1b, a saída muda para 0 V, fazendo com que o LED VERMELHO conectado pisque a uma taxa fixada pelo multivibrador astável A1c.

Nesta situação, piscando a uma taxa de 2 hertz. Op amp A1d fornece uma referência de 6 V para reter os limites de comutação nos níveis de 11,4 V e 13,2 V.

O circuito regulador LM324 proposto é 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 energia solar usando IC 741

A maioria dos painéis solares típicos fornecem cerca de 19 V sem carga. Isso permite obter uma queda de 0,6 V em 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.

Esta configuração pode ser ótima, desde que a bateria não fique sobrecarregada, já que uma bateria de 12 V pode facilmente ficar sobrecarregada acima de 1 V 5, caso a alimentação de carga não seja controlada.

A queda de tensão induzida através de um BJT de passagem em série, normalmente é de aproximadamente 1,2 V, o que parece ser muito alta para quase todos os painéis solares operarem com eficácia.

Ambas as falhas acima são efetivamente removidas neste circuito regulador solar simples. Aqui, a energia do painel solar é fornecida à bateria por meio de um relé e um 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 a um nível ótimo de 14,2 V.

Esse nível de tensão de carga total pode ser corrigido um pouco mais baixo, apesar do fato de que a maioria das baterias de chumbo-ácido começam a gerar gases a 13,6V. Essa gaseificação é significativamente aumentada na tensão de sobrecarga.

Os contatos do relé operam no momento em que a tensão da bateria cai abaixo de 13.8V. A energia da bateria não é utilizada para operar o circuito.

O feto serve como uma fonte de corrente constante.