100 आह बैटरी के लिए सौर चार्ज नियंत्रक

इस व्यापक सौर चार्ज नियंत्रक को बड़ी दक्षता के साथ एक बड़ी 12 V 100 आह बैटरी को प्रभावी ढंग से चार्ज करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। सौर अभियोक्ता व्यावहारिक रूप से बैटरी से अधिक आवेश, लोड शॉर्ट सर्किट, या वर्तमान परिस्थितियों में मूर्खतापूर्ण है।

इस 100 आह सौर नियामक सर्किट के प्रमुख तत्व हैं, जाहिर है कि सौर पैनल और (12 वी) बैटरी। यहां बैटरी एक ऊर्जा भंडारण इकाई के रूप में काम करती है।

कम वोल्टेज डीसी लैंप और सामान जैसे कि बैटरी से सीधे संचालित किया जा सकता है, जबकि ए पावर इन्वर्टर प्रत्यक्ष बैटरी वोल्टेज को 240 V AC में बदलने के लिए संचालित किया जा सकता है।

फिर भी, ये सभी अनुप्रयोग आम तौर पर इस सामग्री का विषय नहीं हैं, जो इस पर केंद्रित है सौर पैनल के साथ बैटरी को हुक करना । यह चार्जिंग के लिए बैटरी के साथ सीधे सौर पैनल को जोड़ने के लिए बहुत लुभावना लग सकता है, लेकिन इसकी कभी सिफारिश नहीं की जाती है। एक उचित प्रभारी नियंत्रक सौर पैनल से किसी भी बैटरी को चार्ज करने के लिए महत्वपूर्ण है।

चार्ज कंट्रोलर का प्राथमिक महत्व यह है कि जब सौर पैनल संसाधन बैटरी की आवश्यक स्तर से अधिक मात्रा में चालू करते हैं, तो सूरज की रोशनी के दौरान चार्जिंग करंट को कम करते हैं।

यह महत्वपूर्ण हो जाता है क्योंकि उच्च धारा के साथ चार्ज करने से बैटरी को गंभीर नुकसान हो सकता है, और निश्चित रूप से बैटरी की कामकाजी जीवन प्रत्याशा में कमी हो सकती है।

कोई शुल्क नियंत्रक के साथ, का खतरा बैटरी को ओवरचार्ज करना आमतौर पर आसन्न है, क्योंकि सौर पैनल का वर्तमान उत्पादन सीधे सूर्य से विकिरण के स्तर या घटना की मात्रा की मात्रा से निर्धारित होता है।

अनिवार्य रूप से, आपको चार्जिंग करंट को नियंत्रित करने के लिए कुछ तरीके मिलेंगे: के माध्यम से श्रृंखला नियामक या एक समानांतर नियामक।

एक श्रृंखला नियामक प्रणाली आमतौर पर एक ट्रांजिस्टर के रूप में होती है जिसे सौर पैनल और बैटरी के बीच श्रृंखला में पेश किया जाता है।

समानांतर नियामक एक के रूप में है 'शंट' नियामक सौर पैनल और बैटरी के साथ समानांतर में जुड़ा हुआ है। 100 आह नियामक इस पोस्ट में बताया गया वास्तव में एक समानांतर प्रकार का सौर नियामक नियंत्रक है।

की प्रमुख विशेषता ए शंट नियामक यह है कि जब तक बैटरी पूरी तरह से चार्ज नहीं हो जाती तब तक इसे अधिक मात्रा में वर्तमान की आवश्यकता नहीं होती है। व्यावहारिक रूप से, इसकी अपनी वर्तमान खपत इतनी कम है कि इसे नजरअंदाज किया जा सकता है।

एक बार बैटरी पूरी तरह चार्ज है हालाँकि, अतिरिक्त बिजली गर्मी में नष्ट हो जाती है। विशेष रूप से बड़े सौर पैनलों में, उस उच्च तापमान को नियामक की अपेक्षाकृत विशाल संरचना की आवश्यकता होती है।

अपने वास्तविक उद्देश्य के साथ, एक सभ्य प्रभारी नियंत्रक अतिरिक्त रूप से कई तरीकों से सुरक्षा प्रदान करता है, साथ में बैटरी की गहरी निर्वहन से सुरक्षा, ए इलेक्ट्रॉनिक फ्यूज और बैटरी या सौर पैनल के लिए ध्रुवीयता के प्रति एक भरोसेमंद सुरक्षा।

सिर्फ इसलिए कि पूरा सर्किट गलत ध्रुवीयता सुरक्षा पहरे के माध्यम से बैटरी द्वारा संचालित होता है, डी 1, सौर चार्ज नियामक सामान्य रूप से तब भी काम करना जारी रखता है जब सोलर पैनल करंट की आपूर्ति नहीं कर रहा हो।

सर्किट 2.5 V के अत्यंत सटीक संदर्भ वोल्टेज के साथ अनियमित बैटरी वोल्टेज (जंक्शन D2 -R4) का उपयोग करता है जो जेनर डायोड डी 5 का उपयोग करके उत्पन्न होता है।

चूँकि चार्जिंग रेगुलेटर अपने आप में 2 mA से कम के करंट के साथ पूरी तरह से कार्य करता है, इसलिए रात के समय या जब भी आसमान में बादल छाए रहते हैं, बैटरी मुश्किल से भरी होती है।

सर्किट द्वारा न्यूनतम वर्तमान खपत बिजली MOSFETs प्रकार BUZ11, T2 और T3 का उपयोग करके प्राप्त की जाती है, जिसका स्विचिंग वोल्टेज निर्भर है, इससे उन्हें व्यावहारिक रूप से शून्य ड्राइव पावर पर कार्य करने की अनुमति मिलती है।

100 आह बैटरी के लिए प्रस्तावित सौर चार्ज नियंत्रण बैटरी की निगरानी करता है वोल्टेज और ट्रांजिस्टर T1 के चालन स्तर को नियंत्रित करता है।

बैटरी वोल्टेज जितना बड़ा होगा, T1 से होकर गुजरने वाला करंट उतना ही अधिक होगा। परिणामस्वरूप, R19 के आसपास वोल्टेज गिरना अधिक हो जाता है।

R19 के पार यह वोल्टेज MOSFET T2 के लिए गेट स्विचिंग वोल्टेज बन जाता है, जो MOSFET को उसके ड्रेन-टू-सोर्स प्रतिरोध को छोड़ते हुए, कठिन स्विच करने का कारण बनता है।

इसके कारण सौर पैनल अधिक भारी हो जाता है जो R13 और T2 के माध्यम से अतिरिक्त धारा को विघटित कर देता है।

Schottky डायोड डी 7 बैटरी को सौर पैनल के + और - टर्मिनलों के आकस्मिक उलटाव से बचाता है।

यह डायोड अतिरिक्त रूप से बैटरी से सौर पैनल में चालू प्रवाह को रोकता है, जब पैनल वोल्टेज बैटरी वोल्टेज के अंतर्गत आता है।

रेगुलेटर कैसे काम करता है

100 आह सौर-चार्जर नियामक के सर्किट आरेख को ऊपर के आंकड़े में देखा जा सकता है।

सर्किट के प्राथमिक तत्व 'हैवी' MOSFETs के एक जोड़े और एक चौगुनी सेशन amp IC है।

इस IC के कार्य को 3 खंडों में विभाजित किया जा सकता है: IC1a, वोल्टेज ओवर-डिस्चार्ज कंट्रोलर IC1d और इलेक्ट्रॉनिक के आसपास कॉन्फ़िगर किया गया वोल्टेज नियामक शॉर्ट सर्किट सुरक्षा IC1c के आसपास तार दिया गया।

IC1 मुख्य नियंत्रण घटक की तरह काम करता है, जबकि T2 एक अनुकूलनीय बिजली अवरोधक के रूप में कार्य करता है। R13 के साथ T2 सौर पैनल के आउटपुट में एक सक्रिय भार की तरह व्यवहार करता है। नियामक का कामकाज सरल है।

वोल्टेज विभक्त R4-P1-R3 के माध्यम से बैटरी सेवर के एक हिस्से को कंट्रोल सेशन amp IC1a के गैर-इनवर्टिंग इनपुट पर लागू किया जाता है। जैसा कि पहले चर्चा की गई है, 2.5-वी संदर्भ वोल्टेज को ऑप amp के इनवर्टिंग इनपुट पर लागू किया जाता है।

सौर विनियमन की कार्य प्रक्रिया काफी रैखिक है। IC1a बैटरी वोल्टेज की जाँच करता है, और जैसे ही यह पूर्ण आवेश पर पहुँचता है, यह T1, T2 पर स्विच हो जाता है, जिससे R13 के माध्यम से सौर वोल्टेज का शंटिंग होता है।

यह सुनिश्चित करता है कि बैटरी सौर पैनल द्वारा चार्ज या ओवर लोड न हो। पार्ट्स IC1b और D3 का उपयोग 'बैटरी चार्जिंग' की स्थिति के संकेत के लिए किया जाता है।

जब बैटरी वोल्टेज 13.1V तक पहुंचता है, और जब बैटरी चार्ज करने की प्रक्रिया शुरू की जाती है, तो एलईडी रोशनी देता है।

कैसे संरक्षण चरण काम करता है

Opamp IC1d को मॉनिटर करने के लिए तुलनित्र की तरह स्थापित किया जाता है कम बैटरी वोल्टेज स्तर, और गहरी निर्वहन के खिलाफ सुरक्षा सुनिश्चित करें, और MOSFET T3।

प्रतिरोधक विभक्त R8 / R10 द्वारा बैटरी वोल्टेज को बहुत पहले आनुपातिक रूप से लगभग 1/4 तक गिरा दिया जाता है, जिसके बाद इसकी तुलना D5 के माध्यम से प्राप्त 23 V के संदर्भ वोल्टेज से की जाती है। तुलना IC1c द्वारा की जाती है।

संभावित विभक्त प्रतिरोधों को इस तरह से चुना जाता है कि बैटरी वोल्टेज 9 V के अनुमानित मूल्य से कम हो जाने पर IC1d का आउटपुट कम हो जाता है।

MOSFET T3 बाद में बैटरी और भार के बीच जमीनी लिंक को बाधित और काट देता है। R11 फीडबैक रोकनेवाला द्वारा उत्पन्न हिस्टैरिसीस के कारण, जब तक बैटरी वोल्टेज 12 V तक नहीं पहुंच जाती, तब तक तुलनित्र राज्य नहीं बदलता है।

इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर C2, डीप-डिस्चार्जिंग सुरक्षा को तात्कालिक वोल्टेज ड्रॉप्स के कारण सक्रिय होने से रोकता है, उदाहरण के लिए, एक बड़े भार पर स्विच करना।

सर्किट में शामिल शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा इलेक्ट्रॉनिक फ़्यूज़ की तरह काम करती है। जब गलती से शॉर्ट-सर्किट होता है, तो यह बैटरी से लोड को काट देता है।

इसे T3 के माध्यम से भी लागू किया गया है, जो MOSFET T13 के महत्वपूर्ण जुड़वां कार्य को दर्शाता है। न केवल MOSFET शॉर्ट सर्किट ब्रेकर के रूप में काम करता है, इसके ड्रेन-टू-सोर्स जंक्शन अतिरिक्त रूप से एक कंप्यूटिंग रेसिस्टेंट की तरह अपना हिस्सा निभाता है।

इस अवरोधक से उत्पन्न वोल्टेज ड्रॉप को R12 / R18 द्वारा घटाया जाता है और बाद में तुलनित्र IC1c के इनवर्टिंग इनपुट पर लागू किया जाता है।

यहां, साथ ही, D5 द्वारा सुसज्जित सटीक वोल्टेज को संदर्भ के रूप में उपयोग किया जाता है। इतने समय तक जब तक शॉर्ट-सर्किट प्रोटेक्शन निष्क्रिय रहता है, IC1c 'उच्च' लॉजिक आउटपुट प्रदान करता रहता है।

यह क्रिया D4 चालन को रोकती है, जैसे कि IC1d आउटपुट केवल T3 गेट की क्षमता को तय करता है। प्रतिरोधक R14 / R15 की सहायता से लगभग 4 V से 6 V की एक गेट वोल्टेज रेंज प्राप्त की जाती है, जिससे T3 के ड्रेन-टू-सोर्स जंक्शन पर एक स्पष्ट वोल्टेज ड्रॉप स्थापित किया जा सके।

एक बार जब लोड करंट अपने उच्चतम स्तर पर पहुंच जाता है, तो वोल्टेज ड्रॉप जल्दी से बढ़ जाता है जब तक कि स्तर IC1c को चालू करने के लिए पर्याप्त नहीं होता। इससे अब इसका आउटपुट लॉजिक कम हो जाता है।

इसके कारण, अब डायोड डी 4 सक्रिय हो जाता है, जिससे टी 3 गेट को मैदान में छोटा किया जा सकता है। इसके कारण अब MOSFET बंद हो जाता है, जिससे वर्तमान प्रवाह रुक जाता है। R / C नेटवर्क R12 / C3 इलेक्ट्रॉनिक फ्यूज का प्रतिक्रिया समय तय करता है।

लोड वर्तमान में कभी-कभी उच्च वर्तमान वृद्धि के कारण इलेक्ट्रॉनिक फ्यूज ऑपरेशन के गलत सक्रियण से बचने के लिए एक अपेक्षाकृत सुस्त प्रतिक्रिया समय निर्धारित किया जाता है।

इसके अलावा, एलईडी डी 6 को 1.6 वी संदर्भ के रूप में नियोजित किया गया है, यह सुनिश्चित करते हुए कि सी 3 इस वोल्टेज स्तर से ऊपर चार्ज करने में सक्षम नहीं है।

जब शॉर्ट-सर्किट को हटा दिया जाता है और लोड को बैटरी से अलग कर दिया जाता है, तो सी 3 को धीरे-धीरे एलईडी के माध्यम से छुट्टी दे दी जाती है (इसमें 7 सेकंड तक का समय लग सकता है)। चूँकि इलेक्ट्रॉनिक फ्यूज को यथोचित सुस्त प्रतिक्रिया के साथ डिज़ाइन किया गया है, इसका मतलब यह नहीं है कि लोड करंट को अत्यधिक स्तरों तक पहुँचने दिया जाएगा।

इलेक्ट्रॉनिक फ्यूज सक्रिय होने से पहले, टी 3 गेट वोल्टेज प्रीसेट पी 2 की सेटिंग के माध्यम से निर्धारित आउटपुट को बिंदु तक सीमित करने के लिए एमओएसएफईटी का संकेत देता है।

कुछ भी नहीं जलने या भूनने को सुनिश्चित करने के लिए, सर्किट अतिरिक्त रूप से एक मानक फ्यूज, F1, जो कि बैटरी के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है, और यह आश्वस्त करता है कि सर्किट में एक संभावित टूटने से तत्काल तबाही नहीं होगी।

एक अंतिम रक्षात्मक ढाल के रूप में, डी 2 को सर्किट में शामिल किया गया है। यह डायोड एक आकस्मिक रिवर्स बैटरी कनेक्शन के कारण, आईसी 1 ए और आईसी 1 बी इनपुट को नुकसान से बचाता है।

सोलर पैनल का चयन

सबसे उपयुक्त सौर पैनल पर निर्णय लेना, स्वाभाविक रूप से, बैटरी पर निर्भर करता है अहि रेटिंग जिसे आप काम करना चाहते हैं।

सौर-चार्जिंग नियामक को मूल रूप से 15 से 18 वोल्ट और 10 से 40 वाट के मध्यम आउटपुट वोल्टेज वाले सौर पैनलों के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस प्रकार के पैनल आमतौर पर 36 और 100 आह के बीच रेटेड बैटरी के लिए उपयुक्त हो जाते हैं।

फिर भी, चूंकि सौर-चार्ज नियामक 10 ए का एक इष्टतम वर्तमान ड्रॉ प्रदान करने के लिए निर्दिष्ट किया गया है, 150 वाट पर रेटेड सौर पैनल अच्छी तरह से लागू हो सकते हैं।

सौर चार्जर नियामक सर्किट में भी लागू किया जा सकता है पवन चक्कियों और अन्य वोल्टेज स्रोतों के साथ, बशर्ते कि इनपुट वोल्टेज 15-18 वी श्रेणी में हो।

अधिकांश गर्मी सक्रिय लोड, टी 2 / आर 13 के माध्यम से छितरी हुई है। कहने की जरूरत नहीं है, MOSFET को एक हीट के माध्यम से प्रभावी ढंग से ठंडा किया जाना चाहिए, और R13 को अत्यधिक उच्च तापमान को समझने के लिए पर्याप्त रूप से रेट किया जाना चाहिए।

R13 वाट क्षमता सौर पैनल की रेटिंग के अनुसार होनी चाहिए। चरम (चरम) परिदृश्य में जब एक सौर पैनल 21 वी के नो-लोड आउटपुट वोल्टेज के साथ जुड़ा होता है, और 10 ए का शॉर्ट-सर्किट करंट भी होता है, तो ऐसे परिदृश्य में T2 और R13 वोल्टेज के बराबर एक शक्ति को नष्ट करना शुरू कर देते हैं बैटरी और सौर पैनल (लगभग 7 V) के बीच अंतर शॉर्ट सर्किट करंट (10 A) से गुणा किया जाता है, या केवल 70 वाट होता है!

बैटरी के पूरी तरह चार्ज होने के बाद यह वास्तव में हो सकता है। अधिकांश बिजली R13 के माध्यम से जारी की जाती है, क्योंकि MOSFET तब बहुत कम प्रतिरोध प्रदान करता है। MOSFET रोकनेवाला R13 के मूल्य को जल्दी से ओम के नियम के माध्यम से निर्धारित किया जा सकता है:

R13 = P x I^दो= 70 x 10^दो= 0.7 ओम

इस तरह के चरम सौर-पैनल आउटपुट असामान्य लग सकते हैं, हालांकि। सौर-चार्जिंग नियामक के प्रोटोटाइप में, 0.25 W / 40 W के प्रतिरोध को 1Ω / 10 W के चार समानांतर संलग्न प्रतिरोधों से मिलकर लागू किया गया था। T3 के लिए आवश्यक शीतलन की गणना उसी तरह से की जाती है।

यह मानते हुए कि उच्चतम उत्पादन धारा 10 ए है (जो कि ड्रेन-सोर्स जंक्शन पर लगभग 2.5 वी के वोल्टेज ड्रॉप की तुलना करता है), फिर लगभग 27W के अधिकतम अपव्यय का मूल्यांकन किया जाना चाहिए।

अत्यधिक पृष्ठभूमि तापमान (जैसे, 50 ° C) पर भी T3 की पर्याप्त कूलिंग की गारंटी देने के लिए, हीट-सिंक को 3.5 K / W या उससे कम के थर्मल प्रतिरोध का उपयोग करना चाहिए।

भागों टी 2, टी 3 और डी 7 को पीसीबी के एक विशेष पक्ष पर व्यवस्थित किया जाता है, जिससे उन्हें आसानी से एक ही सामान्य हीटसिंक (अलगाव घटकों के साथ) से जोड़ा जा सकता है।

इस प्रकार, इन तीन अर्धचालकों के अपव्यय को शामिल किया जाना चाहिए, और हम उस मामले में 1.5 के / डब्ल्यू या उससे अधिक के थर्मल स्पेक्स वाले हीटसिंक चाहते हैं। भागों की सूची में वर्णित प्रकार इस शर्त के अनुरूप है।

स्थापित कैसे करें

शुक्र है, 100 आह बैटरी सौर नियामक सर्किट स्थापित करना बहुत आसान है। कार्य, फिर भी, एक दो की मांग करता है (विनियमित) बिजली की आपूर्ति ।

उनमें से एक को 14.1 वी के आउटपुट वोल्टेज में समायोजित किया जाता है, और पीसीबी पर बैटरी लीड (नामित 'एक्सीयू') के लिए युग्मित किया जाता है। दूसरी बिजली आपूर्ति में एक वर्तमान सीमक होना चाहिए।

यह आपूर्ति सौर पैनल के ओपन-सर्किट वोल्टेज (उदाहरण के लिए, 21 V, जैसा कि पहले बताई गई स्थिति में है) से समायोजित किया गया है, और कुदाल टर्मिनलों को युग्मित किया गया है 'कोशिकाएं'।

जब हम P1 को उचित रूप से समायोजित करते हैं, तो वोल्टेज 14.1 वी तक घट जाना चाहिए। कृपया इस बारे में चिंता न करें, क्योंकि वर्तमान सीमक और डी 7 गारंटी देते हैं कि बिल्कुल कुछ भी खराब नहीं हो सकता है!

पी 2 के एक प्रभावी समायोजन के लिए आपको एक लोड के साथ काम करना होगा जो कि सबसे भारी लोड से थोड़ा अधिक है जो संभवतः आउटपुट पर हो सकता है। यदि आप इस डिजाइन से अधिकतम निकालने की इच्छा रखते हैं, तो 10 ए के लोड करंट को उठाने का प्रयास करें।

यह 1120 x120 W के लोड रेसिस्टर का उपयोग करके पूरा किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, समानांतर में 10 in / 10 W के 10 रेसिस्टर। प्रीसेट पी 2 शुरुआत में 'मैक्सिमम (वाइपर आर 14 की ओर) है।

उसके बाद, लोड पीसीबी पर निर्दिष्ट 'लोड' की ओर जाता है। धीरे और सावधानी से ठीक ट्यून पी 2 जब तक आप उस स्तर को प्राप्त नहीं करते हैं जहां टी 3 बस बंद हो जाता है और लोड को काट देता है। लोड प्रतिरोधों को हटाने के बाद, 'लोड' लीड पल-पल परीक्षण करने के लिए कम परिचालित किया जा सकता है कि इलेक्ट्रॉनिक फ्यूज सही ढंग से कार्य करता है।

पीसीबी लेआउट

हिस्सों की सूची

प्रतिरोध:
आरआई = 1k
आर 2 = 120 कि
आर 3, आर 20 = 15k
R4, R15, R19 = 82k
आर 5 = 12 कि
R6 = 2.2k
R7, R14, R18, R21 = 100k
R8, R9 = 150k
आर १० = ४ = कि
R11 = 270 k
आर 12, आर 16 = 1 एम
R13 = टेक्स्ट देखें
R17 = 10k
P1 = 5k प्रीसेट
P2 = 50k प्रीसेट
कैपेसिटर:
Cl = 100nF
C2 = 2.2uF / 25V रेडियल
C3 = 10uF / 16V
अर्धचालक:
डी 1, डी 2, डी 4 = 1 एन 4148
डी ३,१३६ = एलईडी लाल
D5 = LM336Z-2.5
D7 = BYV32-50
T1 = BC547
T2, T3 = BUZ11
IC1 = TL074
कई तरह का:
PCB माउंट होल्डर के साथ F1 = फ्यूज 10 A (T)
पेंच बढ़ते के लिए 8 कुदाल टर्मिनल
1.251VW हीट करता है