Ο μηχανικός σχεδιασμός μιας ανεμογεννήτριας στην καθαρή της μορφή είναι μόνο μέρος μιας ολοκληρωμένης ανεμογεννήτριας. εργοστάσιο ηλεκτρισμού. Ένα πλήρως χρησιμοποιήσιμο σύστημα, εκτός από τη μηχανική δομή, διαθέτει και μια σειρά ηλεκτρονικών εξαρτημάτων.
Για παράδειγμα, απαιτείται ένας ελεγκτής για μια ανεμογεννήτρια - μια συσκευή λειτουργικά σχεδιασμένη για να σταθεροποιεί τις παραμέτρους φόρτισης της μπαταρίας κατά τη λειτουργία της ανεμογεννήτριας.
Ας υπολογίσουμε ποιες λειτουργίες εκτελεί η συσκευή και ας δώσουμε διαγράμματα για τη συναρμολόγηση του ελεγκτή μόνοι σας. Επιπλέον, θα περιγράψουμε τα χαρακτηριστικά της εργασίας και τη σκοπιμότητα αγοράς μιας κινεζικής ηλεκτρονικής μονάδας για έναν ανεμόμυλο.
Εάν είναι πολύ δυνατό να φτιάξετε μόνοι σας έναν μηχανικό ανεμόμυλο, είναι δυνατόν να φτιάξετε μόνοι σας έναν ελεγκτή ανεμόμυλου;
Για να έχετε κάποια ιδέα σχετικά με τους ελεγκτές ανεμογεννητριών και να αναπαράγετε με επιτυχία τέτοιο εξοπλισμό με τα χέρια σας, οι βασικές πληροφορίες σχετικά με αυτές τις συσκευές δεν θα είναι περιττές.
Ελεγκτής φόρτισης μπαταρίαγια μια ανεμογεννήτρια χαμηλής ισχύος. Ο έλεγχος ορισμένων παραμέτρων του συστήματος πραγματοποιείται μέσω μιας ενσωματωμένης οθόνης LCD
Ο ελεγκτής που εξυπηρετεί τις μπαταρίες έχει σχεδιαστεί κυρίως για να ελέγχει τη διαδικασία φόρτισης της μπαταρίας. Αυτή είναι η κύρια λειτουργία του, αλλά θα πρέπει να χωριστεί υπό όρους σε έναν αριθμό υπολειτουργιών.
Για παράδειγμα, μια λειτουργία παρακολουθεί το ρεύμα φόρτισης και το ρεύμα αυτοεκφόρτισης. Μια άλλη λειτουργικότητα υλοποιεί ενέργειες που στοχεύουν στη μέτρηση της θερμοκρασίας και της πίεσης. Το τρίτο είναι υπεύθυνο για την αντιστάθμιση της διαφοράς στις ροές ενέργειας όταν η μπαταρία φορτίζεται ταυτόχρονα με την κατανάλωση ρεύματος από το φορτίο.
συσκευές εργοστασιακή παραγωγήπροικισμένο με πλήρη λειτουργικότητα. Αλλά το ίδιο δεν μπορεί να ειπωθεί για τα ερασιτεχνικά σχέδια. Οι συσκευές που κατασκευάζονται με βάση απλές λύσεις κυκλώματος στο σπίτι με τα χέρια σας είναι ελεγκτές που απέχουν πολύ από τα τέλεια μοντέλα.
Ωστόσο, λειτουργούν και σας επιτρέπουν να λειτουργείτε αρκετά παραγωγικά. Κατά κανόνα, σε σπιτικές κατασκευέςΕφαρμόζεται μόνο μία λειτουργία - προστασία από υπέρταση και βαθιά εκφόρτιση.
Μία από τις πολλές παραλλαγές ελεγκτών για ανεμογεννήτριες, κατασκευασμένη από εσάς. Τέτοια σχέδια διακρίνονται από απλές τεχνικές λύσεις και απλή εγκατάσταση.
Γιατί είναι απαραίτητη η εισαγωγή ενός ελεγκτή σε ένα σύστημα ανεμογεννητριών;
Επειδή στη λειτουργία αναπλήρωσης ενέργειας της μπαταρίας χωρίς χρήση ελεγκτή, θα πρέπει να αναμένονται δυσάρεστες συνέπειες:
- Υποβάθμιση της δομής της μπαταρίαςλόγω ανεξέλεγκτων χημικών διεργασιών.
- Ανεξέλεγκτη αύξηση της πίεσηςκαι θερμοκρασία ηλεκτρολύτη.
- Απώλεια ιδιοτήτων φόρτισης μπαταρίαςλόγω της μακροχρόνιας απόρριψης που λαμβάνει χώρα.
Ο ελεγκτής φόρτισης για ένα κύκλωμα ανεμογεννήτριας κατασκευάζεται συνήθως με τη μορφή ξεχωριστής ηλεκτρονικής μονάδας. Αυτή η μονάδα είναι αφαιρούμενη και αποσυνδέεται γρήγορα. Οι βιομηχανικά κατασκευασμένες συσκευές είναι απαραίτητα εξοπλισμένες με ένδειξη τρόπων λειτουργίας και καταστάσεων - φως ή οπτικά μεταδιδόμενο μέσω οθόνης.
Στην πράξη, μπορούν να χρησιμοποιηθούν δύο τύποι συσκευών: αυτές που είναι ενσωματωμένες απευθείας στο περίβλημα της ανεμογεννήτριας και αυτές που συνδέονται με την μπαταρία.
Λύσεις κυκλωμάτων για συναρμολόγηση DIY
Από τότε που εμφανίστηκαν τα πρώτα, ο αριθμός των λύσεων κυκλωμάτων ελεγκτή έχει πολλαπλασιαστεί. Πολλά από τα σχέδια κυκλωμάτων απέχουν πολύ από το να είναι τέλεια, αλλά υπάρχουν ορισμένες επιλογές που πρέπει να δώσετε προσοχή.
Για οικιακή χρήσηΦυσικά, τα απλά σχήματα που απαιτούν μικρές οικονομικές επενδύσεις, είναι αποτελεσματικά και αξιόπιστα είναι σχετικά.
Με βάση αυτές τις απαιτήσεις, μπορείτε να ξεκινήσετε με έναν ελεγκτή για μια ανεμογεννήτρια, που δημιουργήθηκε με βάση τους ρυθμιστές ρελέ αυτοκινήτου. Το κύκλωμα χρησιμοποιεί τόσο ρελέ με επαφή αρνητικού ελέγχου όσο και ρελέ με επαφή θετικού ελέγχου.
Αυτή η επιλογή προσελκύει με μικρό αριθμό ανταλλακτικών και απλή εγκατάσταση. Χρειάζεστε μόνο ένα ρελέ, ένα τρανζίστορ ισχύος (φαινόμενο πεδίου), μια αντίσταση.
Το κύκλωμα ονομάζεται "έρμα", καθώς χρησιμοποιεί ένα πρόσθετο φορτίο με τη μορφή ενός συνηθισμένου λαμπτήρα πυρακτώσεως. Έτσι, η λίστα των εξαρτημάτων θα αναπληρωθεί με ένα ακόμη στοιχείο - μια λάμπα.
Χρησιμοποιείται ένας λαμπτήρας αυτοκινήτου 12 volt (ή πολλοί λαμπτήρες), ανάλογα με την ισχύ του συστήματος. Επιτρέπεται επίσης η χρήση διαφορετικού τύπου αντίστασης φορτίου αντί αυτού του στοιχείου: ισχυρή αντίσταση, ηλεκτρική θερμάστρα, ανεμιστήρας κ.λπ.
Λειτουργία του κυκλώματος "έρματος" με μείον
Η δράση ενός ρυθμιστή ρελέ αυτοκινήτου σχετίζεται άμεσα με το επίπεδο φόρτισης της μπαταρίας. Εάν η τάση στους ακροδέκτες της μπαταρίας ανέβει πάνω από 14,2 βολτ, το ρελέ ενεργοποιείται και ανοίγει το αρνητικό κύκλωμα τρανζίστορ ισχύος.
Με τη σειρά του, ανοίγει μια μετάβαση στο τρανζίστορ, συνδέοντας την άμεση λάμπα πυρακτώσεως με την μπαταρία. Ως αποτέλεσμα, το ρεύμα φόρτισης εκκενώνεται μέσω του νήματος της λάμπας πυρακτώσεως. Όταν η τάση στους ακροδέκτες της μπαταρίας μειώνεται, η διαδικασία αντιστρέφεται. Αυτό διασφαλίζει ότι διατηρείται ένα σταθερό επίπεδο τάσης μπαταρίας.
Πώς λειτουργεί ένα κύκλωμα «έρματος» με συν;
Μια ελαφρώς εκσυγχρονισμένη έκδοση του ελεγκτή φόρτισης «έρματος» για έναν ανεμόμυλο είναι το δεύτερο κύκλωμα σε έναν ρυθμιστή ρελέ με επαφή θετικού ελέγχου. Για παράδειγμα, τα ρελέ από αυτοκίνητα VAZ είναι κατάλληλα.
Η διαφορά από το προηγούμενο κύκλωμα είναι η χρήση ενός ρελέ στερεάς κατάστασης, για παράδειγμα, GTH6048ZA2 για ρεύμα 60Α αντί για τρανζίστορ. Τα πλεονεκτήματα είναι προφανή: το κύκλωμα φαίνεται ακόμα πιο απλό και ταυτόχρονα έχει μεγαλύτερη αξιοπιστία και αποτελεσματικότητα.
Μια άλλη απλή λύση σχεδιασμού κυκλώματος για τη συναρμολόγηση ενός ελεγκτή φόρτισης μπαταρίας ανεμογεννήτριας. Η απόδοση και η αξιοπιστία του κυκλώματος αυξάνεται λόγω της χρήσης ενός ρελέ στερεάς κατάστασης (+)
Χαρακτηριστικό αυτού απλή λύση– απευθείας μπαταρία της γεννήτριας ανεμόμυλου. Οι αγωγοί του ελεγκτή φόρτισης «φυτεύονται» επίσης απευθείας στις επαφές της μπαταρίας.
Στην πραγματικότητα, και τα δύο αυτά μέρη του συστήματος δεν συνδέονται σε καμία περίπτωση μεταξύ τους. Η τάση από την ανεμογεννήτρια τροφοδοτείται συνεχώς στην μπαταρία. Όταν η τάση στους ακροδέκτες της μπαταρίας φτάσει τα 14,2 W, το ρελέ στερεάς κατάστασης συνδέει το φορτίο για επαναφορά. Με αυτόν τον τρόπο η μπαταρία προστατεύεται από τη συσκευή από υπερφόρτιση.
Εδώ, όχι μόνο ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως μπορεί να λειτουργήσει ως φορτίο έρματος. Είναι πολύ πιθανό να συνδέσετε οποιαδήποτε άλλη συσκευή που έχει σχεδιαστεί για ρεύμα έως και 60 A. Για παράδειγμα, μια ηλεκτρική σωληνοειδής θέρμανση.
Αυτό που είναι επίσης σημαντικό σε αυτό το κύκλωμα είναι ότι η δράση του ρελέ στερεάς κατάστασης χαρακτηρίζεται από ένα ομαλά αυξανόμενο πλάτος. Ουσιαστικά, το αποτέλεσμα ενός επαγγελματικά κατασκευασμένου ελεγκτή PWM είναι εμφανές.
Μια περίπλοκη έκδοση του κυκλώματος ελεγκτή
Εάν η προηγούμενη έκδοση του σχεδίου κυκλώματος του ελεγκτή φόρτισης μπαταρίας μοιάζει μόνο με συσκευή PWM (διαμόρφωση πλάτους παλμού), εδώ αυτή η αρχήυλοποιείται συγκεκριμένα.
Αυτό το κύκλωμα ελεγκτή για έναν ανεμόμυλο με τριφασική γεννήτρια έχει κάποιες δυσκολίες, καθώς περιλαμβάνει τη χρήση μικροκυκλωμάτων - ειδικότερα, λειτουργικούς ενισχυτές σε τρανζίστορ φαινομένου πεδίου ως μέρος του συγκροτήματος TL084.
Ωστόσο, στην πλακέτα κυκλώματος όλα δεν φαίνονται τόσο περίπλοκα όσο σε ένα κομμάτι χαρτί.
Λύση κυκλώματος για τη συναρμολόγηση ενός ελεγκτή με τα χέρια σας, χρησιμοποιώντας το μικροσυγκρότημα TL084. Η αρχή λειτουργίας είναι επίσης κατασκευασμένη με χρήση ρελέ για εναλλαγή τρόπων λειτουργίας, αλλά είναι δυνατή η προσαρμογή των σημείων αποκοπής (+)
Όπως και στις προηγούμενες λύσεις, ένα ρελέ χρησιμοποιείται ως στοιχείο μεταγωγής για το φορτίο έρματος. Το ρελέ έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με μπαταρία 12 βολτ, αλλά εάν θέλετε, μπορείτε να επιλέξετε ένα μοντέλο 24 βατ.
Η αντίσταση έρματος είναι κατασκευασμένη με τη μορφή ισχυρής αντίστασης (τύλιγμα σε κεραμικά nichrome). Για τη ρύθμιση του εύρους τάσης λειτουργίας (11,5-18 W), το κύκλωμα χρησιμοποιεί μεταβλητές αντιστάσεις που περιλαμβάνονται στο κύκλωμα ελέγχου του μικροηλεκτρονικού συγκροτήματος TL084.
Αυτός ο ελεγκτής φόρτισης μπαταρίας ανεμόμυλου λειτουργεί ως εξής. Το τριφασικό ρεύμα που λαμβάνεται από την ανεμογεννήτρια διορθώνεται με διόδους ισχύος.
Μια σταθερή τάση δημιουργείται στην έξοδο της γέφυρας διόδου, η οποία τροφοδοτείται στην είσοδο του κυκλώματος μέσω επαφών ρελέ, μιας πρόσθετης διόδου, μιας μπαταρίας και στη συνέχεια στον σταθεροποιητή εντός κυκλώματος (78L08) και στην είσοδο του Συναρμολόγηση TL084.
Η στιγμή που η σκανδάλη μεταβαίνει σε μία από τις καταστάσεις καθορίζεται από τις τιμές των μεταβλητών αντιστάσεων (Low V και High V) του κατώτερου και του ανώτερου ορίου τάσης.
Εφόσον υπάρχει τάση στους ακροδέκτες της μπαταρίας που δεν υπερβαίνει τα 14,2 volt (ανταποκρίνεται στη ρύθμιση R High V), εκτελείται φόρτιση. Μόλις οι τιμές αλλάξουν προς τα πάνω, ο λειτουργικός ενισχυτής TL084 παρέχει ένα σήμα στη βάση του τρανζίστορ, το οποίο ελέγχει το ρελέ.
Ένα προϊόν "φτιάξ' το μόνος σου" που βασίζεται στο σχέδιο μικροσυναρμολόγησης TL084. Όλα είναι εξαιρετικά απλά, ακόμη και αντί για μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος υψηλής ποιότητας, επιλέχθηκε μια πλακέτα για επιφανειακή τοποθέτηση. Τα σπιτικά σχέδια μας κάνουν πάντα χαρούμενους με τέτοιες στιγμές.
Το ρελέ ενεργοποιείται, το κύκλωμα ισχύος του κυκλώματος σπάει και βραχυκυκλώνεται στην αντίσταση έρματος. Η επαναφορά έρματος πραγματοποιείται μέχρι να αποφορτιστεί η μπαταρία, κοντά στην τιμή ρύθμισης της μεταβλητής αντίστασης Low V.
Μόλις επιτευχθεί αυτή η τιμή, ο δεύτερος λειτουργικός ενισχυτής TL084 αλλάζει το κύκλωμα στην αντίστροφη κατάσταση. Έτσι λειτουργεί ο ελεγκτής.
Κινεζική ηλεκτρονική εναλλακτική
Η κατασκευή ενός ελεγκτή ανεμογεννήτριας με τα χέρια σας είναι ένα θέμα κύρους. Αλλά δεδομένης της ταχύτητας ανάπτυξης των ηλεκτρονικών τεχνολογιών, η έννοια της αυτοσυναρμολόγησης συχνά χάνει τη σημασία της. εκτός τα περισσότερα απόΤα προτεινόμενα συστήματα είναι ήδη ηθικά απαρχαιωμένα.
Αποδεικνύεται φθηνότερο να αγοράσετε ένα έτοιμο προϊόν, κατασκευασμένο επαγγελματικά, με υψηλή ποιότηταεγκατάσταση, σε μοντέρνο ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ. Για παράδειγμα, αγορά κατάλληλη συσκευήΔιατίθεται σε λογικό κόστος στο Aliexpress.
Η γκάμα των προσφορών στην κινεζική ιστοσελίδα είναι εντυπωσιακή. Ελεγκτές για ανεμογεννήτριες κάτω διαφορετικό επίπεδοοι χωρητικότητες πωλούνται σε τιμές που ξεκινούν από 1000 ρούβλια. Με βάση αυτό το ποσό, όσον αφορά τη συναρμολόγηση της συσκευής με τα χέρια σας, το παιχνίδι σαφώς δεν αξίζει το κερί.
Για παράδειγμα, μεταξύ των προτάσεων της κινεζικής πύλης υπάρχει ένα μοντέλο για έναν ανεμόμυλο 600 watt. Η συσκευή κοστίζει 1070 ρούβλια. Κατάλληλο για χρήση με μπαταρίες 12/24 volt, ρεύμα λειτουργίας έως 30 A.
Αρκετά αξιοπρεπής ελεγκτής φόρτισης κινεζικής κατασκευής, σχεδιασμένος για ανεμογεννήτρια 600 watt. Μια τέτοια συσκευή μπορεί να παραγγελθεί από την Κίνα και να παραληφθεί μέσω ταχυδρομείου σε περίπου ενάμιση μήνα
Ένα υψηλής ποιότητας περίβλημα ελεγκτή παντός καιρού, διαστάσεων 100x90 mm είναι εξοπλισμένο με ισχυρό ψυγείο ψύξης. Ο σχεδιασμός του περιβλήματος συμμορφώνεται με την κατηγορία προστασίας IP67. Εξωτερική περιοχή θερμοκρασίας από – 35 έως +75ºС. Στο περίβλημα υπάρχει μια φωτεινή ένδειξη των καταστάσεων λειτουργίας της ανεμογεννήτριας.
Το ερώτημα είναι, ποιος είναι ο λόγος να ξοδέψετε χρόνο και προσπάθεια για τη συναρμολόγηση μιας απλής κατασκευής με τα χέρια σας, εάν υπάρχει πραγματική ευκαιρίααγοράσω κάτι αντίστοιχο και τεχνικά σοβαρό;
Λοιπόν, αν αυτό το μοντέλο δεν είναι αρκετό, οι Κινέζοι έχουν μερικές πολύ καλές επιλογές. Έτσι, μεταξύ των νέων αφίξεων υπήρχε ένα μοντέλο 2 kW με τάση λειτουργίας 96 βολτ.
Κινέζικο προϊόν από τη νέα λίστα αφίξεων. Παρέχει έλεγχο φόρτισης μπαταρίας, σε συνδυασμό με ανεμογεννήτρια 2 kW. Δέχεται τάση εισόδου έως 96 βολτ
Είναι αλήθεια ότι το κόστος αυτού του ελεγκτή είναι ήδη πέντε φορές πιο ακριβό από την προηγούμενη ανάπτυξη. Αλλά και πάλι, αν συγκρίνετε το κόστος παραγωγής κάτι παρόμοιου με τα χέρια σας, η αγορά μοιάζει με μια λογική απόφαση.
Το μόνο πράγμα που μας μπερδεύει με τα κινέζικα προϊόντα είναι ότι τείνουν να σταματούν ξαφνικά να λειτουργούν στις πιο ακατάλληλες περιπτώσεις. Επομένως, η αγορασμένη συσκευή πρέπει συχνά να εκτελείται - φυσικά, με τα χέρια σας. Αλλά αυτό είναι πολύ πιο εύκολο και απλούστερο από το να φτιάξετε μόνοι σας έναν ελεγκτή φόρτισης ανεμογεννήτριας από την αρχή.
Για τους λάτρεις των σπιτικών προϊόντων, ο ιστότοπός μας διαθέτει μια σειρά άρθρων αφιερωμένη στην κατασκευή ανεμογεννητριών:
Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα
Η επιθυμία να φτιάξεις εξοπλισμό για οικιακή χρήσηΤο να το κάνετε μόνοι σας είναι μερικές φορές πιο ισχυρό από μια απλούστερη λύση - την αγορά μιας φθηνής συσκευής. Δείτε τι προέκυψε από αυτό στο βίντεο:
Αξιολογώντας τις προοπτικές για την κατασκευή ηλεκτρονικών μόνοι μας, ανεξάρτητα από τον σκοπό τους, πρέπει να αντιμετωπίσουμε την ιδέα ότι η εποχή του «σπιτικού» πλησιάζει στο τέλος της.
Η αγορά είναι υπερκορεσμένη με έτοιμα ηλεκτρονικές συσκευέςκαι αρθρωτά εξαρτήματα για σχεδόν κάθε οικιακό προϊόν. Οι ερασιτέχνες μηχανικοί ηλεκτρονικών έχουν τώρα μόνο ένα πράγμα να κάνουν - να συναρμολογήσουν κιτ οικιακής κατασκευής.
Έχετε κάτι να προσθέσετε ή έχετε ερωτήσεις σχετικά με τη συναρμολόγηση και τη χρήση ελεγκτών για μια ανεμογεννήτρια; Μπορείτε να αφήσετε σχόλια, να κάνετε ερωτήσεις και να προσθέσετε φωτογραφίες των σπιτικών προϊόντων σας - η φόρμα επικοινωνίας βρίσκεται στο κάτω τμήμα.
Το nik34 έστειλε:
Δεδομένος απλό κύκλωμασπιτικό ελεγκτή φόρτισης για μπαταρία μολύβδου 12V από ηλιακή μπαταρία. Κατά την αλλαγή των χαρακτηριστικών των στοιχείων, μπορεί να προσαρμοστεί ώστε να φορτίζει άλλες μπαταρίες.
Αυτό το κύκλωμα έχει σχεδιαστεί για να φορτίζει μια στεγανοποιημένη μπαταρία μολύβδου-οξέος 12V από ένα ηλιακό πάνελ χαμηλής ισχύος, παρέχοντας έως και μερικά αμπέρ ρεύματος. Η δίοδος προστασίας σειράς, η οποία συνήθως τοποθετείται στην έξοδο της ηλιακής μπαταρίας για να αποτρέψει την αποφόρτιση των μπαταριών όταν ο ήλιος είναι έξω, αντικαθίσταται εδώ από ένα τρανζίστορ πεδίου, το οποίο ελέγχεται από έναν συγκριτή.
Ο ελεγκτής θα σταματήσει τη φόρτιση όταν η προκαθορισμένη τάση της μπαταρίας (με αντιστάθμιση θερμοκρασίας) φτάσει σε ένα καθορισμένο σημείο και θα συνεχίσει τη φόρτιση όταν πέσει κάτω από αυτό το όριο. Το φορτίο θα αποσυνδεθεί από την μπαταρία όταν η τάση σε αυτήν πέσει κάτω από τα 11 V και θα συνδεθεί ξανά όταν ανέβει στα 12,5 V.
Το κύκλωμα έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
- Τάση φόρτισης Vbat = 13,8 V (ρυθμιζόμενη), μετρούμενη παρουσία ρεύματος φόρτισης.
- Φόρτωση αποσύνδεσης όταν Vbat< 11V (настраивается), включение при 12.5V;
- Αντιστάθμιση θερμοκρασίας της τάσης φόρτισης.
- Ο συγκριτής χαμηλής ισχύος TLC339 μπορεί να αντικατασταθεί με ένα φθηνό TL393 (ή 339).
- Η κατανάλωση ρεύματος είναι μικρότερη από 0,5 mA όταν χρησιμοποιείται TLC393.
- Η πτώση τάσης στα πλήκτρα είναι μικρότερη από 20 mV κατά τη φόρτιση με ρεύμα 0,5 Α. (Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε υψηλότερης ποιότητας τρανζίστορ εφέ πεδίου με χαμηλότερη αντίσταση καναλιού σε ανοιχτή κατάσταση για να αποκτήσετε καλύτερα αποτελέσματα).
Το πραγματικό διάγραμμα φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Αυτό το σχέδιο λειτούργησε εξαιρετικά για ένα χρόνο.
Η διάταξη του πίνακα έγινε στο CorelDraw 4, το αρχείο του πίνακα μπορείτε να το κατεβάσετε από εδώ - Σχεδίαση PCB.
Μετά την κατασκευή, η σανίδα έμοιαζε κάπως έτσι.
Σημείωση: τρεις μετατροπείς DC/DC βρίσκονταν επίσης στην πλακέτα (στα 9, 6 και 3V), επομένως ο ίδιος ο ελεγκτής καταλαμβάνει μόνο σωστη πλευραστο κατάστρωμα, στον πίνακα. Δεν χρησιμοποίησα καλοριφέρ για ψύξη, οπότε όποιος τα χρειάζεται θα πρέπει να βρει μόνος του πώς να τα εγκαταστήσει στην πλακέτα.
Ο δίσκος με όλα τα εξαρτήματα (2 μπαταρίες, 2,2Ah η καθεμία, μετατροπείς DC/DC και ένδειξη) μοιάζει με αυτό.
Ο ελεγκτής φόρτισης είναι ένα πολύ σημαντικό στοιχείο του συστήματος στο οποίο ηλεκτρική ενέργειαδημιουργία ηλιακών συλλεκτών. Η συσκευή ελέγχει τη φόρτιση και την αποφόρτιση των μπαταριών. Είναι χάρη σε αυτόν που οι μπαταρίες δεν μπορούν να επαναφορτιστούν και να αποφορτιστούν τόσο πολύ που θα είναι αδύνατο να αποκατασταθεί η κατάσταση λειτουργίας τους.
Μπορείτε να φτιάξετε τέτοιους ελεγκτές μόνοι σας.
Σπιτικό χειριστήριο: χαρακτηριστικά, εξαρτήματα
Η συσκευή προορίζεται μόνο για λειτουργία, η οποία δημιουργεί ρεύμα με δύναμη όχι μεγαλύτερη από 4 A. Η χωρητικότητα της μπαταρίας, η οποία φορτίζεται, είναι 3.000 Ah.
Για να κατασκευάσετε τον ελεγκτή, πρέπει να προετοιμάσετε τα ακόλουθα στοιχεία:
- 2 μικροκυκλώματα: LM385-2.5 και TLC271 (είναι ένας λειτουργικός ενισχυτής).
- 3 πυκνωτές: Οι C1 και C2 είναι χαμηλής ισχύος, έχουν 100n. Το C3 έχει χωρητικότητα 1000u, σχεδιασμένο για 16 V.
- 1 LED ένδειξης (D1);
- 1 δίοδος Schottky;
- 1 δίοδος SB540. Αντ 'αυτού, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιαδήποτε δίοδο, το κύριο πράγμα είναι ότι μπορεί να αντέξει το μέγιστο ρεύμα της ηλιακής μπαταρίας.
- 3 τρανζίστορ: BUZ11 (Q1), BC548 (Q2), BC556 (Q3);
- 10 αντιστάσεις (R1 – 1k5, R2 – 100, R3 – 68k, R4 και R5 – 10k, R6 – 220k, R7 – 100k, R8 – 92k, R9 – 10k, R10 – 92k). Μπορούν όλοι να είναι 5%. Εάν θέλετε μεγαλύτερη ακρίβεια, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αντιστάσεις 1%.
Πώς μπορούν να αντικατασταθούν ορισμένα εξαρτήματα;
Οποιοδήποτε από αυτά τα στοιχεία μπορεί να αντικατασταθεί. Κατά την εγκατάσταση άλλων κυκλωμάτων πρέπει να σκεφτείτε αλλαγή της χωρητικότητας του πυκνωτή C2και επιλογή της πόλωσης του τρανζίστορ Q3.
Αντί για τρανζίστορ MOSFET, μπορείτε να εγκαταστήσετε οποιοδήποτε άλλο. Το στοιχείο πρέπει να έχει χαμηλή αντίσταση ανοιχτού καναλιού. Είναι καλύτερα να μην αντικαταστήσετε τη δίοδο Schottky. Μπορείτε να εγκαταστήσετε μια κανονική δίοδο, αλλά πρέπει να τοποθετηθεί σωστά.
Οι αντιστάσεις R8, R10 είναι ίσες με 92 kOhm. Αυτή η τιμή είναι μη τυπική. Εξαιτίας αυτού, τέτοιες αντιστάσεις είναι δύσκολο να βρεθούν. Η πλήρης αντικατάστασή τους μπορεί να είναι δύο αντιστάσεις με 82 και 10 kOhm. Χρειάζονται ενεργοποίηση σε σειρά.
Διαβάστε επίσης: Χαρακτηριστικά ηλιακών σιντριβανιών
Εάν ο ελεγκτής δεν χρησιμοποιείται σε επιθετικό περιβάλλον, μπορείτε να εγκαταστήσετε μια αντίσταση κοπής. Σας επιτρέπει να ελέγχετε την τάση. Δεν θα λειτουργήσει για πολύ σε ένα επιθετικό περιβάλλον.
Εάν πρέπει να χρησιμοποιήσετε έναν ελεγκτή για πιο ισχυρά πάνελ, πρέπει να αντικαταστήσετε το τρανζίστορ και τη δίοδο MOSFET με πιο ισχυρά ανάλογα. Όλα τα άλλα εξαρτήματα δεν χρειάζεται να αλλάξουν. Δεν έχει νόημα η εγκατάσταση μιας ψύκτρας για τη ρύθμιση των 4Α. Με την εγκατάσταση ενός MOSFET σε μια κατάλληλη ψύκτρα, η συσκευή θα μπορεί να λειτουργεί με ένα πιο αποδοτικό πάνελ.
Αρχή λειτουργίας
Εάν δεν υπάρχει ρεύμα από την ηλιακή μπαταρία, ο ελεγκτής βρίσκεται σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας. Δεν χρησιμοποιεί ούτε ένα watt από την μπαταρία. Αφού το ηλιακό φως χτυπήσει στον πίνακα, το ηλεκτρικό ρεύμα αρχίζει να ρέει προς τον ελεγκτή. Θα πρέπει να ενεργοποιηθεί. Ωστόσο, η ενδεικτική λυχνία LED μαζί με 2 αδύναμα τρανζίστορ ανάβουν μόνο όταν η τάση ρεύματος φτάσει τα 10 V.
Αφού φτάσει σε αυτή την τάση ρεύμα θα ρέει μέσω της διόδου Schottky στην μπαταρία. Εάν η τάση ανέβει στα 14 V, ο ενισχυτής U1 θα αρχίσει να λειτουργεί, ο οποίος θα ανοίξει το τρανζίστορ MOSFET. Ως αποτέλεσμα, το LED θα σβήσει και οι δύο πόρτες θα κλείσουν. ισχυρά τρανζίστορ. Η μπαταρία δεν θα φορτιστεί. Αυτή τη στιγμή, το C2 θα αποφορτιστεί. Κατά μέσο όρο αυτό διαρκεί 3 δευτερόλεπτα. Μετά την εκφόρτιση του πυκνωτή C2, η υστέρηση του U1 θα ξεπεραστεί, το MOSFET θα κλείσει και η μπαταρία θα αρχίσει να φορτίζει. Η φόρτιση θα συνεχιστεί μέχρι να ανέβει η τάση στο επίπεδο μεταγωγής.
Η φόρτιση πραγματοποιείται περιοδικά. Επιπλέον, η διάρκειά του εξαρτάται από το ρεύμα φόρτισης της μπαταρίας και από το πόσο ισχυρές είναι οι συσκευές που είναι συνδεδεμένες σε αυτήν. Η φόρτιση συνεχίζεται έως ότου η τάση φτάσει τα 14 V.
Το κύκλωμα ανοίγει πολύ γρήγορα για λίγο. Η ενεργοποίησή του επηρεάζεται από το χρόνο φόρτισης του C2 με ρεύμα, το οποίο περιορίζει το τρανζίστορ Q3. Το ρεύμα δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερο από 40 mA.
Αυτός ο ελεγκτής φόρτισης είναι κατάλληλος για τη φόρτιση της μπαταρίας τόσο από ανεμογεννήτρια όσο και από ηλιακή μπαταρία. Το κύκλωμα χρησιμοποιεί έναν λειτουργικό ενισχυτή TL-084, ένα ρελέ και έναν μικρό αριθμό άλλων ηλεκτρονικών εξαρτημάτων. Το κύκλωμα χρησιμοποιείται για την αποσύνδεση της πηγής φόρτισης από την μπαταρία αφού φορτιστεί πλήρως. Κατάλληλο για μπαταρίες 12V και 24V.
Στο σχήμα ΦορτιστήςΧρησιμοποιούνται 2 αντιστάσεις κοπής για τη ρύθμιση των άνω και κατώτερων ορίων τάσης. Όταν η τάση της μπαταρίας υπερβαίνει μια προκαθορισμένη τιμή, εφαρμόζεται τάση στις περιελίξεις του ρελέ και ανάβει. Το ρελέ θα ενεργοποιηθεί μέχρι να πέσει η τάση κάτω από το καθορισμένο επίπεδο.
Συνήθως, οι μπαταρίες 12 V χρησιμοποιούνται για ανεμογεννήτριες και ηλιακούς συλλέκτες, στη συνέχεια το ανώτερο όριο τάσης ορίζεται στα 15 V και το κατώτερο όριο τάσης στα 12 V. Μια πηγή ηλεκτρικής ενέργειας (ανεμογεννήτρια ή ηλιακό πάνελ) συνδέεται με την μπαταρία μέσω κανονικά κλειστών επαφών ρελέ. Όταν η τάση της μπαταρίας υπερβαίνει τα καθορισμένα 15 V, ο ελεγκτής κλείνει τις επαφές του ρελέ, μεταβάλλοντας έτσι την πηγή ηλεκτρικής ενέργειας από την μπαταρία στο έρμα φορτίου (το οποίο δεν συνιστάται για ηλιακούς συλλέκτες, αλλά απαιτείται).
Όταν η τάση πέσει κάτω από τα 12 V (ρυθμίζεται από την αντίσταση κοπής), ο ελεγκτής απενεργοποιεί το ρελέ και η πηγή συνδέεται με την μπαταρία για να τη φορτίσει.
Η συσκευή χρησιμοποιεί 2 LED, το ένα υποδεικνύει την παρουσία ρεύματος, το δεύτερο LED (Dump On) ανάβει όταν η μπαταρία φορτιστεί πλήρως και το ρεύμα ρέει μέσω του έρματος φορτίου.
Ρυθμίσεις
Για να ρυθμίσετε τη συσκευή, θα χρειαστείτε ένα ρυθμιζόμενο τροφοδοτικό και ένα βολτόμετρο.
Αλληλουχία:
- Ρυθμίστε το τρίμερ Low V στο ελάχιστο (ξεβιδώστε το τέρμα αριστερόστροφα). Ρυθμίστε το χλοοκοπτικό High V στο μέγιστο (ξεβιδώστε το μέχρι τέρμα δεξιόστροφα)
- συνδέστε το τροφοδοτικό και ρυθμίστε την τάση εξόδου σε αυτό, στην οποία το ρελέ θα αποσυνδέσει την μπαταρία από την πηγή ρεύματος. Με μια μπαταρία 12V, συνιστάται να τη ρυθμίσετε στα 15V περίπου.
- Περιστρέψτε αργά την αντίσταση περικοπής αριστερόστροφα μέχρι να ανάψει η λυχνία LED Dump On και να ενεργοποιηθεί το ρελέ. Οτι. οριστεί ανώτερο όριο τάσης
- Ρυθμίστε το κατώτερο όριο τάσης στο ρυθμιζόμενο τροφοδοτικό. Συνιστάται 12V.
- περιστρέψτε τη μηχανή χαμηλού V δεξιόστροφα μέχρι να σβήσει η λυχνία LED και να ενεργοποιηθεί το ρελέ. Το κατώτερο όριο έχει τεθεί.
- ελέγξτε ξανά τη λειτουργία του ελεγκτή. Η ρύθμιση έχει ολοκληρωθεί.
Το εύρος ρύθμισης τάσης με αντιστάσεις κοπής είναι 11,5 - 18 Volt.
Εάν σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε 24V, τότε η αντίσταση R1 πρέπει να αντικατασταθεί με 22 kOhm. Το εύρος ρύθμισης σε αυτή την περίπτωση θα είναι 21 - 32 V. Το πηνίο ρελέ θα πρέπει επίσης να επιλεγεί για 24 V.
Κατάλογος ραδιοστοιχείων
| Ονομασία | Τύπος | Ονομασία | Ποσότητα | Σημείωση | Κατάστημα | Το σημειωματάριό μου |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Γραμμικός ρυθμιστής | LM7808 | 1 | Στο σημειωματάριο | |||
| Τελεστικος ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ | TL084 | 1 | Στο σημειωματάριο | |||
| Διπολικό τρανζίστορ | BD139 | 1 | Στο σημειωματάριο | |||
| Δίοδος ανορθωτή | 1N4001 | 1 | Στο σημειωματάριο | |||
| Δίοδος ανορθωτή | 1N4004 | 2 | Στο σημειωματάριο | |||
| Τριφασική γέφυρα διόδου | 1 | Στο σημειωματάριο | ||||
| Πυκνωτής | 0,1 μF | 1 | Στο σημειωματάριο | |||
| 10 µF 16 V | 1 | Στο σημειωματάριο | ||||
| Ηλεκτρολυτικό πυκνωτή | 100 μF 35 V | 1 | Στο σημειωματάριο | |||
| R1 | Αντίσταση | 10 kOhm | 2 | Στο σημειωματάριο | ||
| R2 | Αντίσταση | 12 kOhm | 1 | Στο σημειωματάριο | ||
| Αντίσταση | 0,1 Ωμ | 1 | Φόρτωση έρματος | Στο σημειωματάριο | ||
| Αντίσταση | 1 kOhm | 3 | Στο σημειωματάριο | |||
| Αντίσταση trimmer | 2,2 kOhm | 1 | Στο σημειωματάριο | |||
| Αντίσταση | 3,3 kOhm | 1 | Στο σημειωματάριο | |||
| Αντίσταση | 4,7 kOhm | 2 | Στο σημειωματάριο | |||
| Αντίσταση | 8,2 kOhm | 1 | Στο σημειωματάριο | |||
| Μεταβλητή αντίσταση | 10 kOhm | 2 |
Ανακύπτει το ερώτημα σχετικά με την ανακύκλωση της περίσσειας ενέργειας όταν η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη και η ανεμογεννήτρια ή ο πίνακας συνεχίζει να παράγει ενέργεια. Αυτό είναι αρκετά γεμάτο αρνητικές επιπτώσειςτόσο για την μπαταρία όσο και για τις ίδιες τις πηγές ενέργειας - η υπερφόρτιση οδηγεί στην καταστροφή των πλακών της μπαταρίας και ο τροχός του ανέμου αρχίζει να αποκτά ανεξέλεγκτη ταχύτητα και μπορεί να καταστραφεί.
Θα μπορέσουμε να το αντιμετωπίσουμε δημιουργώντας μια απλή αλλά αρκετά αξιόπιστη μπαταρία γενικής χρήσης, κατάλληλη για φόρτιση μπαταριών τόσο από ηλιακές κυψέλες όσο και από ανεμογεννήτρια. Ο αρχικός σχεδιασμός της μονάδας αναπτύχθηκε από τον Michael Davis.
Το σήμα που προέρχεται από τον ανορθωτή μιας ανεμογεννήτριας ή ενός ηλιακού πάνελ μετάγεται χρησιμοποιώντας ένα ελεγχόμενο ρελέ κύκλωμα κατωφλίουμε διακόπτη τρανζίστορ εφέ πεδίου. Τα κατώφλια εναλλαγής λειτουργίας ρυθμίζονται χρησιμοποιώντας αντιστάσεις κοπής. Ως φορτίο για την αξιοποίηση ενέργειας όταν η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη, ο συγγραφέας χρησιμοποίησε 8 αντιστάσεις (θερμαντικά στοιχεία) με αντίσταση 4 Ohm με ισχύ απαγωγής 50 W. Το τελικό προϊόν ήταν πλαισιωμένο σε πλαστική θήκη.
Εσκεμμένα δεν επέστησα την προσοχή σας στην περιγραφή των μικρών πραγμάτων από αυτό το έργο, αφού ο συγγραφέας σύντομα ακολούθησε το δρόμο της βελτίωσης και της απλοποίησης του σχεδιασμού του πνευματικού τέκνου του. Προτείνω να εξετάσουμε τον εκσυγχρονισμένο και απλοποιημένο σχεδιασμό του ελεγκτή με περισσότερες λεπτομέρειες. Όπως φαίνεται από το διάγραμμα κυκλώματος, η αρχή λειτουργίας της συσκευής δεν έχει αλλάξει καθόλου.
Το ίδιο το κύκλωμα έχει απλοποιηθεί - αντί για op-amp και λογικά τσιπ, ο συγγραφέας χρησιμοποίησε το πιο κοινό τσιπ χρονομέτρου NE555P. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στην επιλογή των εξαρτημάτων για το έργο.
Το ευρέως χρησιμοποιούμενο ενσωματωμένος σταθεροποιητής 7805 (Κ142ΕΝ5Α). Το τρανζίστορ Q1 μπορεί να αντικατασταθεί με NTE123, 2N3904 ή οποιαδήποτε άλλη διπολική δομή NPN με κατάλληλες παραμέτρους. Το ίδιο ισχύει και για τρανζίστορ εφέ πεδίου IRF540 - μπορούμε να το αντικαταστήσουμε με οποιεσδήποτε κατάλληλες παραμέτρους. Είναι καλύτερα να παίρνετε αντιστάσεις συντονισμού πολλαπλών στροφών. Οποιοδήποτε με διάστημα προσαρμογής από 0 έως 100 K θα κάνει (αλλά και πάλι, με αντιστάσεις 10 K, η ρύθμιση θα είναι πολύ πιο ακριβής, κάτι που είναι σημαντικό όταν ρυθμίζετε τις λειτουργίες φόρτισης μιας μπαταρίας gel).
Ως διακόπτης χρησιμοποιείται ρελέ αυτοκινήτου 12V με δυνατότητα εναλλαγής ρευμάτων 30-40Α. Μπορείτε να εγκαταστήσετε οποιονδήποτε πυκνωτή σταθεροποιητή - από κεραμικό έως φιλμ, αν και εγώ, ως αντασφαλιστής, θα τοποθετούσα φιλμ. Μπορείτε να επιλέξετε οποιαδήποτε LED για τον ελεγκτή φόρτισης διαφορετικό χρώμαλάμψη - το LED1 προκαλεί τη λειτουργία «επαναφοράς» ενέργειας στο φορτίο και το LED2 προκαλεί τη λειτουργία φόρτισης της μπαταρίας. Τα κουμπιά PB1 και PB2 είναι οποιαδήποτε αξιόπιστα, χωρίς κλείδωμα, που χρησιμοποιούνται για την αλλαγή του κυκλώματος "χειροκίνητα" κατά τη ρύθμιση (μέτρηση τάσης στα σημεία δοκιμής TP1 και TP2). Κατά την αρχική ρύθμιση του κυκλώματος, η τάση στο σημείο ελέγχου TP1 τίθεται ίση με 1,667V και στο σημείο ελέγχου TP2 - 3,333V. Συνιστάται να εφοδιάζετε όλα τα κυκλώματα ισχύος της συσκευής με ασφάλειες για τα κατάλληλα ρεύματα.
Ωστόσο, ένας από τους επιχειρηματικούς συνεργάτες του (Jason Markham) απάτη πλακέτα τυπωμένου κυκλώματοςγια τον ελεγκτή και άρχισε με επιτυχία να πουλά ένα σετ για αυτοδημιούργητος(38 $) και τελικό προϊόν (54,95 $).
Δεν μπορείτε να κάνετε τίποτα γι 'αυτό - Αμερική, αν και ο σπιτικός μας τύπος μπορεί να συναρμολογήσει μια ντουζίνα από αυτούς τους ελεγκτές φόρτισης μπαταρίας για αυτό το ποσό χρημάτων.
Πραγματοποιήθηκαν δοκιμές ελεγκτή για πολύ καιρότόσο με αιολικό σταθμό όσο και με ηλιακό, έδειξαν την υψηλή αξιοπιστία του.
Τέλος, μια μικρή σημείωση: συνδέστε το χειριστήριο στο σύστημα μόνο αφού συνδέσετε την μπαταρία στις επαφές της, διαφορετικά η συσκευή μπορεί να μην λειτουργεί σωστά ή να αποτύχει. Συντάκτης του άρθρου: Elektrodych.