AVT5598 - شاحن للطاقة الشمسية 12 فولت

أصبحت الوحدات الكهروضوئية أرخص وبالتالي أصبحت أكثر شيوعًا. يمكن استخدامها بنجاح لشحن البطاريات ، على سبيل المثال ، في منزل ريفي أو محطة طقس إلكترونية. الجهاز الموصوف عبارة عن وحدة تحكم في الشحن تم تكييفها للعمل بجهد دخل يختلف على مدى واسع جدًا. يمكن أن يكون مفيدًا على الموقع أو في موقع المخيم أو موقع المخيم.

1. رسم تخطيطي للشاحن الشمسي

يستخدم النظام لشحن بطارية الرصاص الحمضية (على سبيل المثال ، هلام) في وضع المخزن المؤقت ، أي بعد الوصول إلى الجهد المحدد ، يبدأ تيار الشحن في الانخفاض. نتيجة لذلك ، تكون البطارية دائمًا في وضع الاستعداد. يمكن أن يختلف جهد مصدر الشاحن في غضون 4 ... 25 فولت.

تؤدي القدرة على استخدام ضوء الشمس القوي والضعيف إلى زيادة وقت الشحن في اليوم بشكل كبير. يعتمد تيار الشحن بشكل كبير على جهد الدخل ، ولكن هذا الحل له مزايا أكثر من مجرد الحد من الجهد الزائد من الوحدة الشمسية.

تظهر دائرة الشاحن في الشكل. 1. مصدر الطاقة DC هو محول طوبولوجيا SEPIC يعتمد على نظام MC34063A الرخيص والمعروف. إنه يعمل في الدور النموذجي للمفتاح. إذا كان الجهد الموفر للمقارن (دبوس 5) منخفضًا جدًا ، يبدأ مفتاح الترانزستور المدمج في العمل بملء وتردد ثابت. تتوقف العملية إذا تجاوز هذا الجهد الجهد المرجعي (عادة 1,25 فولت).

غالبًا ما تستخدم محولات طوبولوجيا SEPIC ، القادرة على رفع وخفض جهد الخرج ، وحدات تحكم يمكنها تغيير حشوة إشارة المفاتيح. يعد استخدام MC34063A في هذا الدور حلاً نادرًا ، ولكنه - كما يتضح من اختبار النموذج الأولي - كافٍ لهذا التطبيق. كان المعيار الآخر هو السعر ، والذي في حالة MC34063A أقل بكثير من وحدات تحكم PWM.

يتم استخدام مكثفين C1 و C2 متصلان على التوازي لتقليل المقاومة الداخلية لمصدر الطاقة مثل الوحدة الكهروضوئية. الاتصال المتوازي يقلل من المعلمات الطفيلية الناتجة مثل المقاومة والحث. يستخدم المقاوم R1 للحد من تيار هذه العملية إلى حوالي 0,44A ، ويمكن أن يتسبب التيار العالي في زيادة سخونة الدائرة المتكاملة. يقوم Capacitor C3 بتعيين تردد التشغيل إلى حوالي 80 كيلو هرتز.

يتم تحديد المحاثات L1 و L2 والسعة الناتجة للمكثفات C4-C6 بحيث يمكن للمحول العمل في نطاق جهد واسع جدًا. كان من المفترض أن يؤدي التوصيل الموازي للمكثفات إلى تقليل ESR و ESL الناتج.

يستخدم الصمام الثنائي LED1 لاختبار وظائف وحدة التحكم. إذا كان الأمر كذلك ، فسيتم ترسيب المكون المتغير للجهد على الملف L2 ، والذي يمكن ملاحظته من خلال توهج هذا الصمام الثنائي. يتم تشغيله بالضغط على الزر S1 حتى لا يتوهج بلا معنى طوال الوقت. يحد المقاوم R3 تياره إلى حوالي 2 مللي أمبير ، ويحمي D1 الصمام الثنائي LED من الانهيار الناجم عن الجهد الزائد للإيقاف. تمت إضافة المقاوم R4 لتحسين استقرار المحول عند الاستهلاك الحالي المنخفض والجهد المنخفض. يمتص بعض الطاقة التي يعطيها ملف L2 للحمل. إنه يؤثر على الكفاءة ، لكنه صغير - القيمة الفعالة للتيار المتدفق عبره ليست سوى بضعة مللي أمبير.

تقوم المكثفات C8 و C9 بتنعيم تيار التموج المزود من خلال الصمام الثنائي D2. يضبط الحاجز المقاوم R5-R7 جهد الخرج على 13,5 فولت تقريبًا ، وهو الجهد الصحيح عند أطراف بطارية الهلام 12 فولت أثناء تشغيل المخزن المؤقت. يجب أن يختلف هذا الجهد بشكل طفيف مع درجة الحرارة ، ولكن تم حذف هذه الحقيقة للحفاظ على بساطة النظام. يقوم مقسم المقاوم هذا بتحميل البطارية المتصلة طوال الوقت ، لذلك يجب أن تتمتع بأعلى مقاومة ممكنة.

يقلل Capacitor C7 من تموج الجهد الذي يراه المقارنة ويبطئ استجابة حلقة التغذية الراجعة. بدونها ، عند فصل البطارية ، قد يتجاوز جهد الخرج القيمة الآمنة للمكثفات الإلكتروليتية ، أي الهروب. تؤدي إضافة هذا المكثف إلى توقف النظام عن تبديل المفتاح من وقت لآخر.

الشاحن مُثبت على لوحة دوائر مطبوعة من جانب واحد بأبعاد 89 × 27 مم ، ويظهر مخطط التجميع في الشكل. الشكل 2. جميع العناصر موجودة في العلب من خلال الفتحات ، والتي تعد مساعدة كبيرة حتى للأشخاص الذين ليس لديهم خبرة كبيرة في لحام الحديد. أقترح عدم استخدام مقبس IC لأنه سيزيد من مقاومة التوصيلات بمفتاح الترانزستور.

2. مخطط تركيب شاحن للطاقة الشمسية

الجهاز الذي تم تجميعه بشكل صحيح جاهز للتشغيل على الفور ولا يتطلب أي تشغيل. كجزء من عنصر التحكم ، يمكنك تطبيق جهد ثابت على دخله وتنظيمه في نطاق معين من 4 ... 20 فولت ، مع ملاحظة قراءات الفولتميتر المتصل بالمخرج. يجب أن يغير سن المنشار في حدود 18 ... 13,5 فولت تقريبًا. تتعلق القيمة الأولى بشحن المكثفات وليست حرجة ، ولكن عند 13,5 فولت يجب أن يعمل المحول مرة أخرى.

يعتمد تيار الشحن على القيمة الحالية لجهد الدخل ، نظرًا لأن تيار الإدخال يقتصر على 0,44 ألف تقريبًا. أظهرت القياسات أن تيار شحن البطارية يختلف من حوالي 50 مللي أمبير (4 فولت) إلى 0,6 AA تقريبًا بجهد 20 V. يمكنك تقليل هذه القيمة عن طريق زيادة المقاومة R1 ، والتي يُنصح بها أحيانًا للبطاريات ذات السعة الصغيرة (2 Ah).

تم تكييف الشاحن للعمل مع وحدة كهروضوئية بجهد اسمي يبلغ 12 فولت. الفولتية تصل إلى 20 ... يمكن أن يكون 22 فولت موجودًا في مخرجاته باستهلاك تيار منخفض ، وبالتالي ، يتم تثبيت المكثفات المتوافقة مع الجهد 25 فولت عند مدخل المحول. الخسائر عالية جدًا بحيث لا تكاد البطارية مشحونة.

للاستفادة الكاملة من الشاحن ، قم بتوصيل وحدة بقوة 10 وات أو أكثر. مع طاقة أقل ، سيتم شحن البطارية أيضًا ، ولكن بشكل أبطأ.

قائمة المكونات:

المقاومات:

R1: 0,68 أوم / 1 وات.

R2: 180 أوم / 0,25 وات.

R3: 6,8 كيلو أوم / 0,25 واط

R4: 2,2 كيلو أوم / 0,25 واط

R5: 68 كيلو أوم / 0,25 واط

R6: 30 كيلو أوم / 0,25 واط

R7: 10 كيلو أوم / 0,25 واط

المكثفات:

C1 ، C2 ، C8 ، C9: 220 درجة فهرنهايت / 25 فولت

C3: 330 بيكو فاراد (سيراميك)

C4 ... C6: 2,2 μF / 50 V (MKT R = 5 مم)

C7: 1µF / 50V (متراصة.)

أشباه الموصلات:

D1: 1H4148

D2: 1H5819

LED1: 5 مم LED ، على سبيل المثال أخضر

US1: MC34063A (DIP8)

آخر:

J1 ، J2: موصل ARK2 / 5 مم

L1، L2: خنق 220uH (عمودي)

S1: مفتاح ميكرو 6 × 6/13 مم