Зарядить сотовый телефон можно многими способами. В нашем сайте вы можете ознакомиться многими такими способами, а мы сегодня будем рассматривать еще одно, так называемое солнечное зарядное устройство. Заряжать мы сегодня наш телефон будем солнечными элементами. В производстве есть калькуляторы с солнечной батарейкой, стоят они копейки (10 рублей), если купить оптом, то дешевле. Нам нужно 9 калькуляторов, почему именно девять - узнаете чуть позже.
Сначала осторожно разбираем калькуляторы и достаем оттуда солнечные элементы. Одна такая батарейка способна отдавать до 3 вольт напряжения на ярком солнце. Так называемое <<Золотое напряжение>> для всеx типов мобильныx телефонов составляет 5 вольт (напряжение USB борта компьютера). Берем три батарейки (далее в тексте, солнечные панельки от калькуляторов назовем батарейками) и подключаем иx последовательно, затем таким образом поступаем с остальными 6-ю батарейками, подключая по три батарейки последовательно.
Таким образом мы получили три блока, в каждом блоке по три батарейки. Затем блоки нужно подключить параллельно для получении большого зарядного тока. И зарядный ток может достигать 80-100 миллиампер. Но телефон мы будем заряжать не от солнечныx батареек. Берем 5 никель-металл-гидридные батареек с напряжением 1,2 вольт, с емкостью от 800 миллиампер и подключаем иx последовательно получая общее напряжение 7,2 вольт. Итак, принцип работы нашего солнечного зарядного устройства очень простой - солнечные элементы , а батарейки в свою очередь заряжают наш мобильный телефон. Ниже приведена сxема зарядного устройства.
Такая конструкция дает возможность заряжать мобильник в любое время суток независимо от погоды. Теперь нужно поискать удобный корпус для такого девайса. Его также можно сделать своими руками из пластмассовыx лист. Для клейки пластмассы удобно использовать силикон. Можно изготовить две солнечные панельки рецептом который был указан выше и подключить иx параллельно для получении зарядного тока до 200 миллиампер. Итак, после изготовлении корпуса нужно внутрь поместить батарейки и диоды, а снаружи при помощи клея момент приклеить солнечную панель. Теперь у вас своя собственная электростанция и его можно использовать не только для зарядки мобильного телефона, но и для радио приемников, плееров и так далее.
Можно также смастерить небольшой светильник из светодиодов и у вас будет свет в палатке во время поxодов. Нужно дополнить устройство гнездом и выключателем, который будет отключать и включать панель от аккумуляторов. Это делают для того, чтобы в нужный момент можно было бы использовать солнечный элемент в другиx целяx, например для зарядки батареек или сотового телефона напрямую от солнца, или же для зарядки более мощного аккумулятора и тому подобное. Такое зарядное устройство может служить вам десятки лет, поскольку солнечные модули практически вечные, а срок годности аккумуляторов свыше 5 лет! На этом всё, удачи - АКА.
Собираясь в пеший поход по туристическим маршрутам, необходимо решить вопрос зарядки мобильных устройств - телефона, смартфона, ноутбука или планшета. При отсутствии доступных источников электропитания решить проблему поможет солнечное зарядное устройство для мобильных гаджетов .
Возможность использовать абсолютно бесплатный и неиссякаемый источник энергии привлекательна сама по себе, а когда в этом имеется насущная необходимость, интерес к подобным устройствам возрастает многократно. Рассмотрим зарядное устройство с солнечной батареей внимательнее.
Зарядка от солнца - привлекательный и удобный способ поддерживать работоспособность мобильных устройств, находясь вдали от обычных источников электроэнергии. С этой целью разработаны специализированные устройства, преобразующие в электроток, питающий аккумуляторы телефона или иного подобного устройства.
Солнечные зарядки позволяют не таскать с собой в походе запас тяжелых аккумуляторов, обеспечивая энергией мобильные устройства даже в пасмурные дни, правда, с меньшей эффективностью. Внешне это портативное устройство, размером с планшет средней величины или немного больше (это зависит от конкретной модели или производителя). Солнечная батарея для мобильных телефонов имеет малый вес, который не создаст лишней нагрузки и не займет много места в рюкзаке.
Туристы, люди, работающие в полевых условиях, по достоинству оценили возможности портативных зарядных устройств . Современные средства коммуникации обладают широким выбором гаджетов - GPS, эхолоты, видео- и фотокамеры, радиостанции — все они нуждаются в обновлении источника питания , и возможность использовать зарядку от солнечной батареи оказывает путешественнику заметную помощь.
Конструктивные особенности прибора
Основным элементом прибора является солнечный элемент, улавливающий свет и преобразующий его в электрический сигнал. Зарядник на солнечных батареях способен подавать напряжение непосредственно на аккумулятор телефона или , или накапливать энергию в собственные , что позволяет увеличить скорость зарядки гаджета.
Существуют солнечные аккумуляторы для подзарядки мобильных устройств, или отдельные солнечные панели для зарядки, не имеющие встроенных батарей. Все варианты обладают определенной мощностью и предназначены для использования в определенных условиях.
Основные элементы прибора:
- кристаллические элементы, улавливающие солнечную энергию;
- контроллер заряда;
- преобразователь, перерабатывающий солнечную энергию в электрический ток.
Наличие буферных дополнительных батарей изменяет назначение устройства, делая из него полноценный внешний аккумулятор для телефона на солнечной батарее , обладающий способностью самоподзарядки. Для пользования таким прибором не обязательно присутствие солнца, можно заряжать телефон и в ночное время.
Главное, чтобы аккумуляторные батареи успели получить достаточное количество энергии. Портативная зарядка с солнечной батареей снабжена обычным разъемом USB, большинство моделей комплектуется переходниками под разные виды коннекторов.
Принцип работы устройства
Принцип действия прибора состоит в получении кристаллическими элементами солнечной энергии , передаче ее на преобразователь, откуда она подается либо на буферный накопитель (встроенную батарею), либо непосредственно на прибор потребления - телефон, ноутбук или иной гаджет.
Современные кристаллические элементы способны получать световую энергию не только от солнца, но даже от ламп дневного света. Они могут работать в пасмурные дни, но КПД заметно снижается . Такая универсальность существенно расширяет возможности зарядных устройств на солнечной батарее, позволяя использовать их в ночное время или в сложных погодных условиях.
Виды солнечных зарядок
Существуют разные виды солнечных зарядников для телефона, оформленных в том или ином варианте исполнения, дизайна или конструкции. Они делятся на три категории:
- Маломощные. Способны выдавать доли ватта. Применяются для подзарядки смартфонов, КПК или иных гаджетов, не требующих большой мощности. Отличаются небольшой площадью фотоэлементов, относительно дороги.
- Универсальные. Используются для зарядки различных устройств в полевых условиях. Наиболее популярный вариант среди туристов, любителей пеших прогулок или людей, работающих вдали от источников электропитания. Имеют широкий ассортимент, массу вариантов исполнения и другие особенности.
- Панели солнечных фотоэлементов. Представляют собой компоненты для сборки различных более продвинутых комплектов - для присоединения к преобразователям, подключения друг к другу, прямого питания гаджетов и т.д.
Наиболее популярны:
- Моноблок. Размерами и внешним видом напоминает обычный смартфон, но с несколько утолщенным корпусом. Способен заряжаться от солнца, а также от ноутбука или компьютера.
- Гибкая панель. Тонкая панель, имеющая довольно большую площадь фотоэлементов. Она имеет гибкую форму, способна сворачиваться в трубку. При этом, она уступает в эффективности моноблочным конструкциям из-за слабых фотоэлементов. Кроме того, большинство гибких панелей способны работать только от солнца, хотя можно подключить их к внешнему накопителю энергии.
- Встроенное зарядное устройство. Наиболее выразительным примером подобного девайса служит «энергорюкзак» - походная сумка с вставленными в специальный карман солнечными батареями для зарядки мобильного телефона. Удобны тем, что работают во время движения, не заставляя пользователя останавливаться.
- Раскладушка. Корпус таких устройств раскрывается наподобие книжки. Активными элементами могут служить два моноблока, несколько гибких панелей или иные варианты компоновки фотоэлементов. В сложенном виде занимает немного места, но в разложенном обеспечивает довольно большой захват солнечной энергии.
Несмотря на внешние различия, общий принцип работы практически у всех приборов одинаков. Различия состоят лишь в мощности и количестве фотоэлементов и сопровождающих узлов.
Как выбрать подходящее устройство?
Выбор нужного вида солнечного зарядника обусловлен потребностями пользователя, количеством и потребляемой мощностью используемых гаджетов, интенсивностью эксплуатации. Необходимо также выбрать соответствующий тип коннектора, или приобрести переходник к своим гаджетам, чтобы не оказаться в неприятной ситуации. Следует уточнить напряжение питания, емкость собственного аккумулятора и время автономной работы. Эти параметры обычно указаны на штатных ЗУ или в паспорте.
Основные параметры и приятные дополнения
В числе основных параметров, которые имеет зарядное устройство от солнца, имеются:
- Ток зарядки. Обычно это значение принято делить на три категории - 1, 2 и 3 ампера. Первая группа предназначена для мобильных телефонов, аудиоплееров, электронных сигарет и т.п. Вторая группа способна зарядить фотоаппарат или видеокамеру, планшет или смартфон. Третья группа предназначена для обслуживания ноутбуков или иных подобных устройств. Важно также знать напряжение, которое имеет портативное зарядное устройство со встроенной солнечной батареей на выходе. Это поможет исключить ситуации, когда прибор потребления имеет большее напряжение, чем способен выдать зарядник.
- Мощность солнечных элементов. Этот показатель измеряется в ваттах (W). Мощность напрямую связана с емкостью аккумулятора. Например, 5 W обеспечивает 900 ma/h, а 10 W соответствует 1500 ma/h, что позволяет уменьшить время зарядки почти вдвое. Если мощность зарядки не превышает 2 W, возможна только работа со встроенным аккумулятором. Если мощность превышает 3 W, допускается прямая зарядка приборов потребления.
Кроме того, существуют и другие параметры, определяющие функциональные возможности солнечной зарядки для телефона:
- Наличие собственного аккумулятора, увеличивающего возможности работы в условиях отсутствия освещения.
- Тип фотоэлементов. Наиболее предпочтительны монокристаллы, имеющие по сравнению с поликристаллами (13-18% против 10-12%). Монокристаллы черные, а поликристаллы имеют темно-синий цвет.
- Интерфейс устройства, позволяющий подключение различных разъемов. Некоторые модели имеют индикацию уровня заряда
- Защита . Предохраняет приборы от дождя, пыли, ветра или иных природных проявлений.
В качестве бонуса производители снабжают устройства функциями «фонарь» или оборудуют точку WI-FI .
После покупки солнечное зарядное устройство для телефона, оборудованное собственным аккумулятором, необходимо полностью зарядить от электросети . Затем следует подключить разряженный гаджет и полностью слить в него энергию. Только после этого прибор можно выносить на солнце и производить зарядку нуждающихся устройств. Это касается только моделей с аккумуляторами, отдельная для зарядки телефона может использоваться по прямому назначению сразу же, без предварительных действий.
Устройство надо располагать так, чтобы лучи солнца падали на фотоэлементы под прямым углом . Если используется раскладушка, надо обеспечить равномерную освещенность обеих сторон. Для аккумуляторных устройств большой емкости необходим «разгон» - 3-4 цикла полной зарядки и разрядки. Хранить устройство следует при комнатной температуре, зарядив его на 50-70%.
Как сделать зарядное устройство своими руками?
Зарядное устройство на солнечных батареях можно изготовить самостоятельно. Д ля этого надо обладать определенными навыками и познаниями, а также приобрести необходимые детали. Готовые модели вполне доступны по цене и функционалу, но для любителей самодельных устройств задача будет по вкусу. Рассмотрим ее внимательнее.
Схема устройства
Чтобы изготовить солнечное зарядное устройство, необходимо запастись некоторыми элементами:
- с моно- или поликристаллическими элементами;
- отсек с держателем ;
- диод Шоттки;
- разъемы, корпус.
Простейшего варианта солнечного аккумулятора для зарядки мобильных устройств выглядит так:
GB1 - это солнечная батарея, к которой через развязывающий диод Шоттки подключается аккумулятор GB2. XS1 и XS2 - это разъемы, соединяющие разные элементы схемы друг с другом.
Сборка действующей модели ЗУ
Сборка модели ЗУ не составляет никакой сложности , главное - наличие всех необходимых деталей. Они аккуратно припаиваются в соответствии со схемой, устанавливаются в корпус и включаются для проверки работоспособности. Необходимо учитывать, что без обладания достаточным познаниями браться за создание ЗУ не следует, так как можно по ошибке вывести из строя гаджеты.
Автономные системы электроснабжения загородных объектов позволяют жить в комфорте даже вдалеке от централизованных коммуникаций. Нередко наряду с традиционными схемами используют альтернативные, основанные на использовании энергии солнца.
Чтобы гелиосистема функционировала правильно, необходима грамотно составленная схема подключения солнечных батарей. Потребуется комплект качественного оборудования, способный справляться с возложенными обязанностями.
Мы расскажем, как грамотно спланировать размещение компонентов мини-электростанции. Вы узнаете, как выбрать технические устройства для сборки системы и как их правильно подключить. С учетом наших советов вы сможете соорудить эффективно действующую установку.
Рассмотрим, как устроена и работает гелиосистема для загородного дома. Главное ее назначение – преобразовать энергию солнца в электричество 220 В, которое является основным источником питания для домашних электроприборов.
Основные части, из которых состоит СЭС:
- Батареи (панели), преобразующие солнечное излучение в ток постоянного напряжения.
- Контроллер, регулирующий заряд АКБ.
- Блок аккумуляторных батарей.
- Инвертор, преобразующий напряжение АКБ в 220 В.
Конструкция батареи продумана таким образом, что позволяет оборудованию функционировать в различных погодных условиях, при температуре от -35ºС до +80ºС.
Выходит, что правильно установленные будут работать с одинаковой производительностью и зимой, и летом, но при одном условии – в ясную погоду, когда солнце отдает максимальное количество тепла. В пасмурную эффективность работы резко снижается.
Эффективность СЭС в средних широтах велика, но не настолько, чтобы полностью обеспечивать электричеством большие дома. Чаще гелиосистема рассматривается как дополнительный или резервный источник электроэнергии
Вес одной батареи на 300 Вт равен 20 кг. Чаще всего панели монтируют на крышу, фасад или специальные стойки, установленные рядом с домом. Необходимые условия: разворот плоскости в сторону солнца и оптимальный наклон (в среднем 45° к поверхности земли), обеспечивающий перпендикулярное падение солнечных лучей.
При возможности устанавливают трекер, отслеживающий движение солнца и регулирующий положение панелей.
Верхняя плоскость батарей защищена закаленным противоударным стеклом, которое легко выдерживает удары града или тяжелые снежные наносы. Однако необходимо следить за целостностью покрытия, иначе поврежденные кремниевые пластины (фотоэлементы) перестанут работать
Контроллер выполняет насколько функций. Кроме основной – автоматической регулировки заряда АКБ, регулирует подачу энергии от солнечных батарей, предохраняя тем самым аккумулятор от полной разрядки.
При полном заряде контроллер автоматически отключает АКБ от системы. Современные устройства оборудованы панелью управления с дисплеем, показывающим напряжение батарей.
Для самодельных гелиосистем лучшим выбором являются гелевые аккумуляторы, отличающиеся сроком бесперебойного функционирования 10-12 лет. После 10-летней работы их емкость уменьшается примерно на 15-25 %. Это необслуживаемые и абсолютно безопасные устройства, не выделяющие вредных веществ.
Зимой или в пасмурную погоду панели также продолжают работать (если их регулярно очищать от снега), но выработка энергии снижается в 5-10 раз
Стоит знать, что бытовые электростанции способны обслуживать постоянно работающий холодильник, периодически запускаемый погружной насос, телевизор, систему освещения. Чтобы обеспечить энергией функционирование котла или даже микроволновки, потребуется более мощное и очень дорогое оборудование.
Простейшая схема солнечной электростанции, включающая главные составные элементы. Каждый из них выполняет свою функцию, без которой работа СЭС невозможна
Существуют и другие, более сложные , однако данное решение является универсальным и наиболее востребованным в быту.
Шаги подключения батарей к оборудованию СЭС
Подключение происходит поэтапно, обычно в следующем порядке: сначала соединяют контроллер с аккумулятором, затем контроллер с солнечными панелями, затем аккумулятор с инвертором, и уже в последнюю очередь делают разводку по потребителям.
Этап #1: подключение к аккумулятору
Аккумуляторы занимают в сети четко определенное место. Они подключены к солнечным панелям не напрямую, а через контроллер, который регулирует их загрузку/разгрузку. С другой стороны аккумуляторный блок подсоединяют к инвертору, преобразующему ток.
Таким образом, схема подключения к аккумулятору выглядит так:
- производим соединение аккумулятор/контроллер (затем контроллер/солнечные батареи);
- соединяем аккумулятор и инвертор.
Возможны и другие варианты подключения, но данный является оптимальным, так как сохраняет незатраченную энергию, а при необходимости отдает ее потребителям.
Существует два варианта приобретения аккумуляторов: в составе полностью готовой к установке солнечной электростанции или отдельно, по заданным параметрам. Недорогой китайский комплект стоит не более 2000 рублей
Если одного аккумулятора недостаточно, приобретают несколько батарей с одинаковыми характеристиками. Их устанавливают в одном месте и подключают последовательно.
Для удобства использования и обслуживания блоки устанавливают на металлическом стеллаже с полимерным покрытием.
Рассмотрим, как аккумулятор подключается к контроллеру и инвертору.
Галерея изображений
Следующий шаг – подключение контроллера к солнечным панелям, а аккумуляторного блока – к инвертору.
Этап #2: подключение к контроллеру
Рассмотрим вариант, который часто используют на практике владельцы загородных домов. Они заказывают недорогое оборудование производства КНР на одной из интернет-площадок.
Бюджетный контроллер с минимальным количеством настроек, оснащенный тремя парами клемм, способный обслужить блок солнечных батарей мощностью 150 Вт. Стоимость – 1300 рублей
Подключение происходит в следующем порядке:
- Сначала к контроллеру подключают блок аккумуляторных батарей. Это производится намеренно, чтобы проверить, как прибор выявит номинальное напряжение сети (стандартные значения – 12 В, 24 В). При соединении с АКБ используют первую пару клемм.
- Затем присоединяют непосредственно солнечные панели , используя прилагающиеся к ним провода, а у контроллера – вторую пару клемм.
- В последнюю очередь устанавливают оборудование для ночного освещени я – именно для этого и предназначена третья пара клемм. Кроме низковольтного освещения, которое действует исключительно после наступления темноты и запитывается от АКБ, другое оборудование использовать нельзя.
При любом виде подключения необходимо следить за полярностью.
Несоблюдение полярности приводит к мгновенной поломке контроллера, а также выходу из строя деталей солнечных панелей.
После подключения контроллера к аккумулятору и панелям присоединяем инвертор и, при необходимости, низковольтные осветительные приборы.
Место установки инвертора в системе солнечной электростанции – между аккумуляторным блоком и потребителями энергии, то есть домашними бытовыми устройствами, приборами освещения и др. (+)
Приобретается прибор так же, как и остальные части гелиосистемы: в составе комплекта СЭС или отдельно.
Порядок действий при подключении инвертора к аккумулятору:
Галерея изображений
Достаем из коробки прибор, проверяем его на целостность, снимаем защитные пленки. Изучаем инструкцию, чтобы не наделать ошибок при подключении
Вместе с прибором в комплекте обязательно присутствуют 2 провода со специальными клеммами и «крокодилами» для подключения его к аккумулятору.
Специальный кабель, которым укомплектован инвертор, устанавливается очень легко: клеммы надеваются на контакты прибора и закрепляются пластиковыми завинчивающимися крышками
Подключение к аккумулятору происходит также очень просто: два специальных зажима фиксируем на контактах АКБ, соблюдая полярность – плюс к плюсу, минус к минусу
Если вы ранее не занимались установкой солнечных электростанций, рекомендуем приобретать не отдельные приборы, а систему в комплекте.
Преимущество готовой для монтажа системы – в соответствии параметров оборудования (правильно подобранные по мощности аккумуляторы, необходимое количество солнечных панелей, набор проводов для быстрого подключения).
Логично, что совместимые по емкости, напряжению и мощности приборы будут намного эффективнее преобразовывать солнечную энергию и обеспечивать дом электричеством. Фактически бесплатную “зеленую энергию” можно использовать с системах отопления
Видео #3. Обзор одного из вариантов домашней установки:
Использование альтернативной энергии для нужд человечества – это действительно большой технологический скачок. Сегодня каждый домовладелец может самостоятельно собрать и подключить солнечную электростанцию, питающую дом электричеством. С учетом окупаемости и экологической чистоты это практичное и результативное решение.
Хотите рассказать о том, как собрали небольшую солнечную электростанцию собственными руками? Есть интересные факты и полезные сведения по теме статьи? Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке, делитесь впечатлениями, мнением и тематическими фотоснимками.
Зарядное уст-во работает от солнечной панели с выходным напряжением 18…24В мощностью 5…10Вт, ток зарядки аккумулятора 200…300мА.
В схеме используется регулятор LM317, чтобы установить выходное напряжение около 16 вольт. Переменный резистор VR1 контролирует выходное напряжение. Выходной ток контролируется изменением сопротивления R1.
Ток зарядки зависит от сопротивления R1 и R3 и находится в пределах от 250 до 300 мА. Зеленый СВЕТОДИОД, указывает состояние зарядки батареи. Когда батарея достигает полного заряда 13 вольт, VT1 (напряжение отключения зависит от стабилитрона D3) отключает процесс зарядки. Когда напряжение батареи снижается ниже 12 вольт зарядка начинается снова.
Настройка
Подключите солнечную панель к зарядному уст-ву и измерьте напряжение на выходе солнечной панели. Убедитесь, что он находится выше 18 вольт. Подключите аккумулятор и настройте напряжение зарядки при помощи VR1 (пока горит СВЕТОДИОД). Используйте радиатор для LM317 для отвода тепла.
Примечание: Эта же схема может быть изменена для зарядки различных видов аккумуляторных батарей. Требуется изменение D3 и D4. Выберите напряжение D4 для требуемого выходного напряжения и D3 для ограничения уровня зарядного напряжения. Например, для 6-вольтовой батареи, D3 должны быть 6.1 вольт и D4 6.8 вольт. Для мобильных батарей, D3 должны быть 4.7 вольт и D4 5.1 вольт. Все другие компоненты, оставаться таким же.
Источник — http://www.electroschematics.com/5635/solar-inverter-battery-charger/
- Похожие статьи
Войти с помощью:
Случайные статьи
- 04.10.2014
Трансформаторы являются незаменимыми в области электроники. Но если необходим небольшой ток в нагрузку, то можно применить без трансформаторные источники питания. Эти источники питания компактны и универсальны, предложенная схема имеет низкую стоимость, способна обеспечить практически любое напряжение от 3 до 24 вольт. Рис. 1 Схема одно полярного источника питания постоянного тока …
- 06.07.2015
LM4906 — усилитель мощности звуковой частоты фирмы National Semiconductor. Микросхема LM4906 предназначена для применения в портативных устройствах. Выходная мощность усилителя 1 Вт при напряжении питания 5В и 390 мВт при напряжении питания 3В. Микросхема характеризуется низким напряжением питания, которое может быть от 2,6В до 5,5В и низким током потребления (в режиме энергосбережения) …
Солнечная энергетика пока что ограничивается (на бытовом уровне) созданием фотоэлектрических панелей относительно невысокой мощности. Но независимо от конструкции фотоэлектрического преобразователя света солнца в ток это устройство оснащается модулем, который называют контроллер заряда солнечной батареи.
Действительно, в схему установки фотосинтеза солнечного света входит аккумуляторная батарея – накопитель энергии, получаемой от солнечной панели. Именно этот вторичный источник энергии обслуживается в первую очередь контроллером.
Электронный модуль, называемый контроллером для солнечной батареи, предназначен выполнять целый ряд контрольных функций в процессе заряда/разряда .
Такой выглядит одна из многочисленных существующих моделей контроллеров заряда для солнечной батареи. Этот модуль относится к числу разработок типа PWM
Когда на поверхность солнечной панели, установленной, к примеру, на крыше дома, падает солнечный свет, фотоэлементами устройства этот свет преобразуется в электрический ток.
Полученная энергия, по сути, могла бы подаваться непосредственно на аккумулятор-накопитель. Однако процесс зарядки/разрядки АКБ имеет свои тонкости (определённые уровни токов и напряжений). Если пренебречь этими тонкостями, АКБ за короткий срок эксплуатации попросту выйдет из строя.
Чтобы не иметь таких грустных последствий, предназначен модуль, именуемый контроллером заряда для солнечной батареи.
Помимо контроля уровня заряда аккумулятора, модуль также отслеживает потребление энергии. В зависимости от степени разряда, схемой контроллера заряда аккумулятора от солнечной батареи регулируется и устанавливается уровень тока, необходимый для начального и последующего заряда.
В зависимости от мощности контроллера заряда аккумуляторных батарей солнечной энергетической установки, конструкции этих устройств могут иметь самую разную конфигурацию
В общем, если говорить простым языком, модуль обеспечивает беззаботную «жизнь» для АКБ, что периодически накапливает и отдаёт энергию устройствам-потребителям.
Применяемые на практике виды
На промышленном уровне налажен и осуществляется выпуск двух видов электронных устройств, исполнение которых подходит для установки в схему солнечной энергетической системы:
- Устройства серии PWM.
- Устройства серии MPPT.
Первый вид контроллера для солнечной батареи можно назвать «старичком». Такие схемы разрабатывались и внедрялись в эксплуатацию ещё на заре становления солнечной и ветряной энергетики.
Принцип работы схемы PWM контроллера основан на алгоритмах широтно-импульсной модуляции. Функциональность таких аппаратов несколько уступает более совершенным устройствам серии MPPT, но в целом работают они тоже вполне эффективно.
Одна из популярных в обществе моделей контроллера заряда АКБ солнечной станции, несмотря на то, что схема устройства выполнена по технологии PWM, которую считают устаревшей
Конструкции, где применяется технология Maximum Power Point Tracking (отслеживание максимальной границы мощности), отличаются современным подходом к схемотехническим решениям, обеспечивают большую функциональность.
Но если сравнивать оба вида контроллера и, тем более, с уклоном в сторону бытовой сферы, MPPT устройства выглядят не в том радужном свете, в котором их традиционно рекламируют.
Контроллер типа MPPT:
- имеет более высокую стоимость;
- обладает сложным алгоритмом настройки;
- даёт выигрыш по мощности только на панелях значительной площади.
Этот вид оборудования больше подходит для систем глобальной солнечной энергетики.
Контроллер, предназначенный под эксплуатацию в составе конструкции солнечной энергетической установки. Является представителем класса аппаратов MPPT – более совершенных и эффективных
Под нужды обычного пользователя из бытовой среды, имеющего, как правило, панели малой площади, выгоднее купить и с тем же эффектом эксплуатировать ШИМ-контроллер (PWM).
Структурные схемы контроллеров
Принципиальные схемы контроллеров PWM и MPPT для рассмотрения их обывательским взглядом – это слишком сложный момент, сопряжённый с тонким пониманием электроники. Поэтому логично рассмотреть лишь структурные схемы. Такой подход понятен широкому кругу лиц.
Вариант #1 – устройства PWM
Напряжение от солнечной панели по двум проводникам (плюсовой и минусовой) приходит на стабилизирующий элемент и разделительную резистивную цепочку. За счёт этого куска схемы получают выравнивание потенциалов входного напряжения и в какой-то степени организуют защиту входа контроллера от превышения границы напряжения входа.
Здесь следует подчеркнуть: каждая отдельно взятая модель аппарата имеет конкретную границу по напряжению входа (указано в документации).
Так примерно выглядит структурная схема устройств, выполненных на базе PWM технологий. Для эксплуатации в составе небольших бытовых станций такой схемный подход обеспечивает вполне достаточную эффективность
Далее напряжение и ток ограничиваются до необходимой величины силовыми транзисторами. Эти компоненты схемы, в свою очередь, управляются чипом контроллера через микросхему драйвера. В результате на выходе пары силовых транзисторов устанавливается нормальное значение напряжения и тока для аккумулятора.
Также в схеме присутствует датчик температуры и драйвер, управляющий силовым транзистором, которым регулируется мощность нагрузки (защита от глубокой разрядки АКБ). Датчиком температуры контролируется состояние нагрева важных элементов контроллера PWM.
Обычно уровень температуры внутри корпуса или на радиаторах силовых транзисторов. Если температура выходит за границы установленной в настройках, прибор отключает все линии активного питания.
Вариант #2 – приборы MPPT
Сложность схемы в данном случае обусловлена её дополнением целым рядом элементов, которые выстраивают необходимый алгоритм контроля более тщательно, исходя из условий работы.
Уровни напряжения и тока отслеживаются и сравниваются схемами компараторов, а по результатам сравнения определяется максимум мощности по выходу.
Главное отличие этого вида контроллеров от приборов PWM в том, что они способны подстраивать энергетический солнечный модуль на максимум мощности независимо от погодных условий.
Схемой таких устройств реализуются несколько методов контроля:
- возмущения и наблюдения;
- возрастающей проводимости;
- токовой развёртки;
- постоянного напряжения.
А в конечном отрезке общего действия применяется ещё алгоритм сравнения всех этих методов.
Способы подключения контроллеров
Рассматривая тему подключений, сразу нужно отметить: для установки каждого отдельно взятого аппарата характерной чертой является работа с конкретной серией солнечных панелей.
Так, например, если используется контроллер, рассчитанный на максимум входного напряжения 100 вольт, серия солнечных панелей должна выдавать на выходе напряжение не больше этого значения.
Любая солнечная энергетическая установка действует по правилу баланса выходного и входного напряжений первой ступени. Верхняя граница напряжения контроллера должна соответствовать верхней границе напряжения панели
Прежде чем подключать аппарат, необходимо определиться с местом его физической установки. Согласно правилам, местом установки следует выбирать сухие, хорошо проветриваемые помещения. Исключается присутствие рядом с устройством легковоспламеняющихся материалов.
Недопустимо наличие в непосредственной близости от прибора источников вибраций, тепла и влажности. Место установки необходимо защитить от попадания атмосферных осадков и прямых солнечных лучей.
Техника подключения моделей PWM
Практически все производители PWM-контроллеров требуют соблюдать точную последовательность подключения приборов.
Подключать периферийные устройства нужно в полном соответствии с обозначениями контактных клемм:
- Соединить провода АКБ на клеммах прибора для аккумулятора в соответствии с указанной полярностью.
- Непосредственно в точке контакта положительного провода включить защитный предохранитель.
- На контактах контроллера, предназначенных для солнечной панели, закрепить проводники, выходящие от солнечной батареи панелей. Соблюдать полярность.
- Подключить к выводам нагрузки прибора контрольную лампу соответствующего напряжения (обычно 12/24В).
Указанная последовательность не должна нарушаться. К примеру, подключать солнечные панели в первую очередь при неподключенном аккумуляторе категорически запрещается. Такими действиями пользователь рискует «сжечь» прибор. В более подробно описана схема сборки солнечных батарей с аккумулятором.
Также для контроллеров серии PWM недопустимо подключение инвертора напряжения на клеммы нагрузки контроллера. Инвертор следует соединять непосредственно с клеммами АКБ.
Порядок подключения приборов MPPT
Общие требования по физической инсталляции для этого вида аппаратов не отличаются от предыдущих систем. Но технологическая установка зачастую несколько иная, так как контроллеры MPPT зачастую рассматриваются аппаратами более мощными.
Для контроллеров, рассчитанных под высокие уровни мощностей, на соединениях силовых цепей рекомендуется применять кабели больших сечений, оснащённые металлическими концевиками
Например, для мощных систем эти требования дополняются тем, что производители рекомендуют брать кабель для линий силовых подключений, рассчитанный на плотность тока не менее чем 4 А/мм 2 . То есть, например, для контроллера на ток 60 А нужен кабель для подключения к АКБ сечением не меньше 20 мм 2 .
Соединительные кабели обязательно оснащаются медными наконечниками, плотно обжатыми специальным инструментом. Отрицательные клеммы солнечной панели и аккумулятора необходимо оснастить переходниками с предохранителями и выключателями.
Такой подход исключает энергетические потери и обеспечивает безопасную эксплуатацию установки.
Структурная схема подключения мощного контроллера MPPT: 1 – солнечная панель; 2 – контроллер MPPT; 3 – клеммник; 4,5 – предохранители плавкие; 6 – выключатель питания контроллера; 7,8 – земляная шина
Перед подключением к прибору следует убедиться, что напряжение на клеммах соответствует или меньше напряжения, которое допустимо подавать на вход контроллера.
Подключение периферии к аппарату MTTP:
- Выключатели панели и аккумулятора перевести в положение «отключено».
- Извлечь защитные предохранители на панели и аккумуляторе.
- Соединить кабелем клеммы аккумулятора с клеммами контроллера для АКБ.
- Подключить кабелем выводы солнечной панели с клеммами контроллера, обозначенными соответствующим знаком.
- Соединить кабелем клемму заземления с шиной «земли».
- Установить температурный датчик на контроллере согласно инструкции.
После этих действий необходимо вставить на место ранее извлечённый предохранитель АКБ и перевести выключатель в положение «включено». На экране контроллера появится сигнал обнаружения аккумулятора.
Экран прибора покажет значение напряжения солнечной панели. Этот момент свидетельствует об успешном запуске энергетической солнечной установки в работу.
Выводы и полезное видео по теме
Промышленностью выпускаются устройства многоплановые с точки зрения схемных решений. Поэтому однозначных рекомендаций относительно подключения всех без исключения установок дать невозможно.
Однако главный принцип для любых типов приборов остаётся единым: без подключения АКБ на шины контроллера соединение с фотоэлектрическими панелями недопустимо. Аналогичные требования предъявляются и для включения в схему . Его следует рассматривать как отдельный модуль, подключаемый на АКБ прямым контактом.
Если у вас есть необходимый опыт или знания, пожалуйста, поделитесь им с нашими читателями. Оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке. Здесь же можно задать вопрос по теме статьи.
