Контроллер заряда солнечной батареи — схема, виды и принцип работы

Содержание

Контроллеры для солнечных батарей

Электронный модуль, называемый контроллером солнечной батареи, предназначен для выполнения ряда функций управления процессом зарядки/разрядки батареи солнечных элементов.

Когда солнечный свет попадает на поверхность солнечной панели, установленной, например, на крыше дома, фотоэлектрические элементы устройства преобразуют этот свет в электричество.

Полученная энергия может быть подана непосредственно в аккумулятор. Однако процесс зарядки/разрядки аккумулятора имеет свои тонкости (определенные уровни тока и напряжения). Если пренебречь этими тонкостями, батарея просто выйдет из строя в короткие сроки.

Чтобы избежать таких печальных последствий, разработан модуль, называемый солнечным контроллером заряда.

Помимо контроля уровня заряда батареи, модуль также отслеживает потребление энергии. В зависимости от степени разряда схема контроллера заряда солнечной батареи регулирует и устанавливает уровень тока, необходимый для первоначальной и последующей зарядки.

В зависимости от производительности солнечного контроллера заряда эти устройства выпускаются в широком диапазоне конфигураций.

По сути, говоря простым языком, модуль обеспечивает беззаботную «жизнь» для батареи, которая периодически накапливает и отдает энергию бытовым приборам.

Вступление

Несмотря на привлекательность идеи солнечной энергетики, ее реальное внедрение в энергоснабжение сельских и дачных домов условно жизнеспособно только в широтах Краснодарского края и далее на юг. Тем не менее, энтузиасты покупают солнечные панели с максимальной мощностью от 40 до 100 ватт и пытаются использовать системы на их основе в качестве резервного источника питания для аварийного освещения и компьютерного оборудования. Как правило, эти люди имеют руки из нужного места и знакомы с практической электроникой. Именно поэтому для них подготовлена эта статья.

Необходимость

Когда батарея находится в состоянии максимального заряда, контроллер будет регулировать ток, подаваемый на батарею, снижая его до необходимой величины, чтобы компенсировать саморазряд устройства.  Однако, если батарея полностью разряжена, контроллер отключит любую входящую нагрузку на устройство.

Потребность в этом устройстве можно сформулировать следующим образом:

  1. Зарядка аккумулятора является многоступенчатой;
  2. Регулировка выключателя включения/выключения батареи во время зарядки/разрядки устройства;
  3. Подключение аккумулятора при полной зарядке;
  4. Подключение зарядки через фотоэлементы в автоматическом режиме.

Контроллер заряда батареи в солнечных устройствах важен, поскольку выполнение всех его функций в рабочем режиме значительно увеличивает срок службы встроенной батареи.

Применяемые на практике виды

Были изготовлены и промышленно выпускаются два типа электронных устройств, оба из которых подходят для установки в солнечных системах:

  1. Устройства серии PWM.
  2. Устройства серии MPPT.

Первый тип контроллера для солнечных панелей можно назвать «старым ревуном». Эти схемы были разработаны и введены в эксплуатацию еще на заре развития солнечной и ветровой энергетики.

Схема ШИМ-контроллера основана на алгоритмах широтно-импульсной модуляции. Функциональность таких устройств несколько уступает более продвинутым сериям MPPT, но в целом они также работают достаточно эффективно.
Контроллер для солнечных панелей
Одна из моделей контроллера заряда солнечных батарей, популярная в обществе, несмотря на то, что схема устройства выполнена по технологии ШИМ, которая считается устаревшей

Эти конструкции, использующие технологию отслеживания точки максимальной мощности, имеют современный подход к проектированию схем и обеспечивают большую функциональность.

Однако при сравнении этих двух типов контроллеров, а тем более при рассмотрении отечественной сферы, устройства MPPT выглядят не в том радужном свете, в котором их традиционно рекламируют.

Контроллер типа MPPT:

  • имеет более высокую стоимость;
  • имеет сложный алгоритм настройки;
  • дает прирост мощности только на панелях значительной площади.

Этот тип устройства больше подходит для глобальных систем солнечной энергии.
Контроллер заряда MPPT
Контроллер, предназначенный для работы в рамках проекта солнечной электростанции. Он представляет класс MPPT-устройств, которые являются более совершенными и эффективными.

Для нужд среднего пользователя из домашней среды, обычно имеющего панели небольшой площади, экономически выгоднее приобрести и эксплуатировать ШИМ (Функции) контроллер.

Функции

Контроллеры предназначены для:

  1. Контроль процесса зарядки. После восстановления емкости от 0 до 10% первоначальное накопление емкости работает. С 10 до 70-80% коэффициент заполнения постоянного тока увеличивается. Зарядка происходит медленнее из-за повышенного сопротивления в цепи.
  2. Корректировки драг. Защищает электрическую цепь от короткого замыкания и перепадов напряжения.
  3. Блоки перезарядки. Каждая батарея имеет определенный предел максимального напряжения (для Li-Ion это примерно 4,2 В). При достижении этого числа питание автоматически отключается, что предотвращает разбухание и взрыв батареи.
  4. Защита от глубокого разряда. Если напряжение аккумулятора падает ниже критического значения (3 В в Li-Ion), он теряет номинальную емкость и имеет меньшее время автономной работы.
  5. балансирование. Обеспечивает равномерную зарядку всех элементов в цепи, увеличивая срок службы батареи.
  6. Контроль температуры. В случае перегрева или чрезмерного охлаждения активируется терморезистор для отключения питания батареи.

Все параметры задаются микросхемой или контроллером в момент изготовления.

Конструктивные особенности

Теплоотвод необходим для транзистора Q3, если пиковый ток превышает 3 А. Конечно, MOSFET не будет терять производительность без заметного ухудшения характеристик при значениях температуры в пределах 100 градусов, но если вы хотите получить надежное устройство, теплоотвод необходим.

Дроссель L1 используется в качестве дросселя регенеративного фильтра от компьютерного источника питания. Обмотки дросселя соединены последовательно. При токах свыше 5 А дроссель может нагреваться до 60 градусов, но это не влияет на надежность устройства.

Параметры выбора

Существует только два критерия отбора:

  1. Первый и очень важный момент — это входное напряжение. Максимальное значение этого параметра должно быть примерно на 20% выше, чем напряжение холостого хода солнечного коллектора.
  2. Вторым критерием является номинальный ток. Если выбран тип PWN, его номинальный ток должен быть примерно на 10% выше, чем ток короткого замыкания батареи. Если выбран тип MRRT, его главной особенностью является мощность. Этот параметр должен быть больше, чем общее напряжение системы, умноженное на номинальный ток системы. Для расчета используется напряжение при разряженных батареях.

Структурные схемы контроллеров

Принципиальные схемы контроллеров ШИМ и MPPT слишком сложны для восприятия глазом обычного человека и требуют глубоких знаний в области электроники. Поэтому вполне логично рассмотреть структурные схемы. Такой подход понятен широкой публике.

Вариант #1 – устройства PWM

Два провода (плюс и минус) проводят напряжение от солнечной панели к стабилизирующему элементу и цепи разделительного резистора. Этот элемент схемы обеспечивает выравнивание потенциального входного напряжения и, в некоторой степени, организует защиту входа контроллера от превышения предела входного напряжения.

Здесь следует отметить: каждая модель устройства имеет определенный предел входного напряжения (указан в документации).
Схема ШИМ-контроллера
Это более или менее блок-схема устройств, основанных на технологии ШИМ. Для работы в небольших домашних станциях этот схемный подход обеспечивает достаточную производительность.

Затем напряжение и ток ограничиваются до необходимого значения с помощью силовых транзисторов. Эти элементы схемы, в свою очередь, управляются схемой управления через схему драйвера. В результате на выходе пары силовых транзисторов устанавливается нормальное напряжение и ток батареи.

Схема также имеет датчик температуры и схему драйвера, которая управляет силовым транзистором для регулирования мощности нагрузки (защита от глубокого разряда батареи). Датчик температуры контролирует состояние нагрева важных компонентов ШИМ-контроллера.

Обычно это температура внутри корпуса или на радиаторах силовых транзисторов. Если температура превышает пределы, установленные в настройках, устройство отключит все активные линии питания.

Вариант #2 – приборы MPPT

Сложность системы в данном случае обусловлена добавлением ряда компонентов, выстраивающих более тщательно, исходя из условий эксплуатации, необходимый алгоритм управления.

Уровни напряжения и тока контролируются и сравниваются схемами компараторов, а максимальная выходная мощность определяется по результатам сравнения.
Схема контроллера MPPT
Схематическое решение в структурном виде для контроллеров заряда на основе MPPT. Здесь уже наблюдается более сложный алгоритм мониторинга и управления периферийными устройствами

Основное отличие этого типа контроллера от ШИМ-устройств заключается в том, что они способны настроить солнечный модуль на максимальную мощность, независимо от погодных условий.

В конструкции этих устройств реализовано несколько методов управления:

  • возмущение и наблюдение;
  • увеличение проводимости;
  • текущая развертка;
  • постоянное напряжение.

И в заключительной части общей операции был также использован сравнительный алгоритм всех этих методов.

Способы подключения контроллеров

Обсуждая тему соединений, следует сразу отметить: установка отдельных устройств характеризуется их сотрудничеством с определенной серией солнечных коллекторов.

Так, например, если используется контроллер, рассчитанный на максимальное входное напряжение 100 В, серия солнечных панелей должна выдавать выходное напряжение не более этого значения.
Диаграмма текущего баланса
Любая солнечная установка работает по принципу баланса выходного и входного напряжения первой ступени. Верхний предел напряжения контроллера должен соответствовать верхнему пределу напряжения панели

Перед подключением устройства необходимо определиться с местом установки. Место установки должно быть сухим, хорошо проветриваемым. В непосредственной близости от устройства не должно быть легковоспламеняющихся материалов.

В непосредственной близости от устройства не должно быть источников вибрации, тепла или влаги. Место установки должно быть защищено от осадков и прямых солнечных лучей.

Техника подключения моделей PWM

Почти все производители ШИМ-контроллеров требуют точной последовательности подключения.
Схема подключения контроллера
Техника подключения ШИМ-контроллеров к периферийным устройствам не особенно сложна. Каждая плата оснащена маркированными клеммами. В этом случае нужно просто соблюдать последовательность действий

Периферийные устройства должны быть подключены в полном соответствии с маркировкой клемм:

  1. Подключите провода аккумулятора к клеммам аккумулятора в соответствии с указанной полярностью.
  2. Включите предохранитель непосредственно в месте контакта с положительным выводом.
  3. Подключите провода, идущие от солнечной панели, к контактам контроллера солнечной панели. Соблюдайте полярность.
  4. Подключите контрольную лампу с соответствующим напряжением (обычно 12/24 В) к клеммам нагрузки устройства.

Отданный приказ не должен нарушаться. Например, категорически запрещается сначала подключать солнечные панели, если батарея не подключена. Такое действие чревато «перегоранием» устройства. В этом материале более подробно описана схема установки солнечных батарей с аккумулятором.

Также в контроллерах серии PWM не допускается подключение инвертора напряжения к клеммам нагрузки контроллера. Инвертор должен быть подключен непосредственно к клеммам аккумулятора.

Порядок подключения приборов MPPT

Общие требования к физической установке устройств этого типа не отличаются от предыдущих систем. Однако зачастую процедура установки несколько отличается, поскольку MPPT-контроллеры часто рассматриваются как устройства с большими возможностями.

Клеммный кабель
Клеммный кабель
Для контроллеров, рассчитанных на работу с высокой мощностью, рекомендуется использовать кабели с большим сечением и с металлическими заделками в местах подключения питания.

Для мощных систем эти требования усугубляются тем, что производители рекомендуют использовать кабель соединительной линии с плотностью тока не менее 4А/мм2. Например, для регулятора на 60 А требуется кабель для подключения к батарее не менее 20 мм2.

Соединительные кабели должны быть оснащены медными клеммами, плотно обжатыми с помощью специального инструмента. Отрицательные клеммы солнечной панели и аккумулятора должны быть оснащены адаптерами с предохранителями и автоматическими выключателями.

Это предотвращает потерю энергии и обеспечивает безопасную работу системы.

Электрическая схема MPPT
Электрическая схема MPPT
Схема подключения мощного MPPT-контроллера: 1 — солнечная панель; 2 — MPPT контроллер; 3 — клеммная колодка; 4,5 — предохранители; 6 — выключатель питания контроллера; 7,8 — шина заземления

Перед подключением солнечных панелей к устройству убедитесь, что напряжение на клеммах равно или меньше допустимого на входе регулятора.

Подключение периферийных устройств к устройству MTTP:

  1. Установите выключатели панели и батареи в положение «выключено».
  2. Выньте предохранители на панели и батарее.
  3. Подключите клеммы аккумулятора к клеммам контроллера аккумулятора.
  4. Подключите провода солнечной панели к клеммам контроллера, обозначенным соответствующим символом.
  5. Подключите кабель между клеммой заземления и шиной заземления.
  6. Установите датчик температуры на контроллер в соответствии с инструкциями.

После этого снова вставьте предохранитель батареи, который вы вынули ранее, и установите выключатель в положение «включено». На экране контроллера появится сигнал обнаружения батареи.

Затем, после небольшой паузы (1-2 минуты), снова вставьте предохранитель солнечной батареи, извлеченный ранее, и установите выключатель солнечной батареи в положение «включено».

На экране появится значение напряжения солнечной батареи. Этот момент означает успешный запуск солнечной энергетической системы.

Сравнение контроллеров MPPT и PWM (ШИМ)

В солнечных и ветряных электростанциях используются два типа контроллеров, это описанные выше MPPT-контроллеры и ШИМ-контроллеры.

ШИМ-устройства — это менее дорогие устройства, работающие по принципу широтно-импульсной модуляции. Устройства этого типа делятся на шунтовые и последовательные.

86a96ca73d.jpg

Чтобы выбрать наиболее подходящий для вашей системы, необходимо сравнить их, чтобы изучить преимущества и недостатки каждого типа устройств.

Достоинства устройств разного типа:

  1. Контроллеры МРТ.

ШИМ-контроллеры

  • Возможность их использования в различных системах, различных источниках энергии (солнце, ветер, комбинированные системы)
  • Высокая эффективность
  • Создание оптимальных условий для батарей продлевает срок их службы.
  • Высокое входное напряжение позволяет уменьшить площадь поперечного сечения кабелей и проводов, используемых для соединения компонентов системы, или увеличить расстояние от источника энергии до контроллера.
  • Использование устройств такого типа позволяет повысить эффективность солнечных батарей, благодаря возможности заряжать аккумуляторы в условиях недостаточной освещенности.
  1. ШИМ-контроллеры.

ШИМ-контроллеры

  • Низкая стоимость.
  • Серийные модели: позволяют одновременно использовать различные источники энергии и выделяют мало тепла при регулировании;
  • Шунтовые модели: низкие потери мощности во время работы, низкий уровень электромагнитных помех и низкое падение напряжения на ключе.

Недостатки устройств разного типа:

  1. Контроллеры МРТ.
  • Высокая стоимость.
  • Более сложная технология по сравнению с аналогами.
  1. ШИМ-контроллеры.
  • Серийные модели: при полной зарядке источник питания отключается, значительные потери в серийных переключателях, электромагнитные помехи.
  • Шунтирующие модели: значительный нагрев во время работы, не могут использоваться с другими источниками энергии, кроме солнечных батарей.

Контроллер заряда солнечной батареи своими руками

Приобрести регулятор заряда, выпускаемый различными производителями, как отечественными, так и зарубежными, можно в специализированных компаниях, а также у продавцов электроники.

Такое оборудование стоит довольно дорого, поэтому для того, чтобы снизить стоимость солнечной установки и сократить срок ее окупаемости, такое устройство можно собрать своими руками.

В этом случае, конечно, необходимо уметь пользоваться паяльником и иметь хотя бы базовые знания об электронных устройствах и способах их установки.

В этой статье нашего проекта мы расскажем, как сделать контроллер заряда для солнечных батарей своими руками.

Схема контроллера заряда

Существует несколько схем таких устройств, различающихся по сложности изготовления и техническим возможностям готового изделия после сборки.

Конкретную схему каждый пользователь выбирает сам, руководствуясь своим опытом работы с электронными изделиями и умением собирать их самостоятельно.

На следующем рисунке показана принципиальная схема контроллера, сборка которого будет описана ниже.

Принципиальная схема контроллера заряда
Идеологическая схема контроллера заряда батареи на базе двух микропроцессоров

Описание схемы устройства

Существует тенденция для модуля контроллера следовать за предельной точкой мощности солнечной панели, т.е. точкой, в которой и напряжение, и выходной ток панели максимальны. Универсальные промышленные контроллеры, отслеживающие положение рабочей точки и рассчитанные на широкий диапазон мощности солнечных панелей, установленных на батареях, довольно дороги и не нужны для работы с одной панелью.
Точка максимальной мощности и диапазон рабочих температур указаны в технических характеристиках качественных панелей.

Контроллер заряда солнечной батареи-2

В конструкции предлагаемого контроллера реализуются обе основные цели работы — непрерывное поддержание батареи в точке максимальной мощности и температурная коррекция положения рабочей точки. Солнечный контроллер заряда, а точнее блок-схема, показана на рисунке 1 и включает в себя аналог солнечной батареи в виде источника тока SB, который имеет внутреннее сопротивление RBH.

В отсутствие внешнего света RBH уходит в бесконечность, а ток становится равным нулю. При увеличении освещенности RBH обращается в ноль, а ток — в максимально технически допустимое значение. Рассмотрим работу схемы. В исходном состоянии (отсутствие света) конденсатор C1 разряжен, выход компаратора U1 содержит ‘1’, переключатель S1 разомкнут. UoN равен максимальной мощности солнечного коллектора.
По мере увеличения освещенности емкость C1 будет получать заряд через внутреннее сопротивление солнечной панели. Когда напряжение на C1 превышает опорное напряжение, в выходной цепи компаратора появляется символ «О», замыкающий ключ S1. Емкость C1 сбрасывает заряд через S1 до заряда RH, и затем процесс повторяется. Чем выше освещенность, тем чаще повторяется описанный выше процесс.

По сути, мы имеем релаксационный осциллятор — преобразователь яркости в частоту.
В практической системе частота повторения импульсов тока составляет единицы герц на рассвете и закате, до нескольких десятков килогерц при максимальной освещенности, что обеспечивает широкий динамический диапазон работы контроллера.

Принципиальная схема контроллера заряда солнечной батареи показана на рисунке 2.

Контроллер заряда солнечной батареи-3

Поскольку ранее мы подробно рассмотрели алгоритм работы контроллера, остановимся лишь на некоторых моментах.

  1. Система гарантированно работает с 12-вольтовыми солнечными панелями мощностью от 40 Вт до 100 Вт с напряжением холостого хода не более 22 В, номинальным напряжением, соответствующим максимальной точке мощности 17-18 В и номинальным током 2…8 А.
  2. Компаратор U1-2 срабатывает, когда напряжение батареи превышает 14,4 В, заставляя ограничить длительность импульсов зарядного тока для предотвращения перезарядки батареи.
  3. Компаратор и источник опорного напряжения питаются от выхода устройства, обеспечивая автоматическое отключение контроллера заряда солнечной батареи при отсоединении аккумулятора.

Настройка схемы

Перед настройкой временно прервите выходную цепь компаратора U1 -2. Вместо термистора подключите резистор 8,2 кОм, примерно равный сопротивлению термистора 10 кОм при температуре 25 градусов Цельсия. Если вы не планируете использовать термокомпенсацию точки максимальной мощности или расстояние от панели до контроллера больше 2 метров, резисторы R15, R17 и термистор R16 можно удалить без влияния на работу системы. В этом случае резистор R4 подключается к плюсовой шине.

Выполните операции по настройке в следующем порядке:

    1. Подключите к выходу контроллера аккумулятор небольшой емкости, например, 7 Ач от аварийного источника питания, заряженный примерно на 50-60%. Такие батарейки обычно имеются в арсенале разнорабочего.
    2. Убедитесь в наличии опорного напряжения 8 В.
    3. Подключите регулируемое питание 10-24 В до 2 ампер через резистор 5 Ом к входу контроллера, имитируя подключение солнечной панели.
    4. Медленно увеличивайте напряжение и наблюдайте за выходом компаратора U1-1. Если при напряжении, равном номинальному напряжению панели, например 17,2 В, с которым будет работать контроллер заряда солнечной батареи, на выходе U1-1 все еще высокий потенциал, отрегулируйте R5 до появления автоколебаний.
    5. Затем, контролируя напряжение на конденсаторе C1 и увеличивая входное напряжение, убедитесь, что напряжение на конденсаторе C1 остается постоянным и равным номинальному напряжению солнечной панели.
  1. Напряжение батареи начнет увеличиваться. Когда он достигнет 14,5 В, прекратите настройку, отсоедините батарею и источник питания. Снова подключите выход компаратора U1-2 к компонентам схемы.
  2. Снова подключите батарею и источник питания. Если импульсы меняют форму и зарядный ток резко падает, регулируйте R10 до тех пор, пока предел зарядного тока не изменится до 14,4 В на заряжаемой батарее.

Комплектующие для самодельного контроллера управления работой солнечной батареи

Для сборки контроллера в соответствии с приведенной выше схемой вам понадобятся следующие компоненты, а именно:

  • Микросхемы — LM385-2.5 (2 шт.);
  • Конденсаторы — емкостью 100 пф (2 шт.) и 1000 пф (1 шт.);
  • Диоды — SB540 (1 шт.) или аналогичные с рабочим током, равным максимальному току, вырабатываемому солнечной панелью и диодом Шоттки;
  • Транзисторы — BUZ11, BC548, BC556;
  • Резисторы — R1 — 1k5, R2 — 100k, R3 — 68k, R4 и R5 — 10k, R6 — 220k, R7 — 100k, R8 — 92k, R9 — 10k, R10 — 92k.
  • Светодиодный индикатор — 1 шт.

Принципиальная схема контроллера заряда
Принципиальная схема регулятора заряда на основе двух схем LM385-2.5

Примечание: Эта схема предназначена для работы с солнечной панелью, способной вырабатывать максимальный ток 4,0 ампера, и аккумулятором емкостью 3000 А/ч.

При необходимости можно заменить компоненты и модернизировать схему.

Вот несколько советов по замене компонентов:

  1. При замене микросхем следует также заменить конденсатор C2 (его емкость должна соответствовать характеристикам новой микросхемы).
  2. Если вы не можете купить резисторы 92K (R8 и R10 на схеме), замените их двумя последовательно соединенными резисторами 82 и 10K.

Примечание: При использовании солнечных батарей с максимальным током более 4,0 А, используйте более мощные транзисторы и диоды, чем указано в данной схеме.

Принцип работы собираемой схемы

Ночью, когда солнечная панель не вырабатывает электроэнергию, контроллер находится в режиме ожидания (спящий режим).

Когда солнечный свет попадает на фотоэлементы солнечной системы, начинает вырабатываться электричество, и когда напряжение достигает 10,0 В, контроллер начинает работать (электричество подается на клеммы аккумулятора).

Когда напряжение достигает 14,0 В, усилитель U1 включается и зарядка прерывается (в это время конденсатор С2 разряжается).

Когда конденсатор разряжается, напряжение падает, силовой транзистор (VT3 на схеме) закрывается, и зарядка батареи возобновляется.

Типы контроллеров заряда
Разнообразие моделей готовых регуляторов заряда позволяет выбрать подходящий в вашем ценовом диапазоне

Калибровка

После завершения работы схемы необходимо установить нижний и верхний пределы. Калибровка батареи необходима для предотвращения чрезмерного разряда или чрезмерного заряда. Я использую 12 В в качестве нижнего предела и 14,9 В в качестве верхнего предела. Это означает, что когда напряжение аккумулятора падает до 12 В, он начинает заряжать аккумулятор, а когда напряжение повышается до 14,9 В, срабатывает реле, и схема прекращает зарядку аккумулятора.

Для установки пределов необходим мультиметр и два источника питания 12 В и 15 В или один универсальный источник питания. Сначала необходимо установить нижний порог. Для этого установите вольтметр на 12 В и подключите его к цепи. Подключите землю к мультиметру и измерьте показания на выводе 2 микросхемы 555. Установите напряжение 1,66 В. Затем измените напряжение до 14,9 В и снимите показания на выводе 6 микросхемы 555. Установите напряжение 3,33 В. Теперь контроллер готов к работе.

Соединение

FGZER5JITUQYZFS.LARGE.jpg

На прилагаемой фотографии вы можете увидеть электрическую схему устройства. Сначала подключите плюс от солнечной батареи к среднему полюсу реле, затем подключите красный провод от батареи к НО на реле. Подключите минус от солнечной панели к минусу на схеме, затем подключите минус батареи к схеме.

Сборка контроллера заряда аккумулятора

Для того чтобы использовать собранную конструкцию, необходимо выбрать корпус, в который поместится плата с установленными на ней электронными компонентами, и изготовить саму плату.

В магазинах DIYER-SAM можно приобрести специальные заготовки для изготовления печатных плат, которые представляют собой диэлектрик (армированный стекловолокном пластик) в виде платы с нанесенным слоем меди или другого проводящего материала.

Процедура изготовления печатной платы выглядит следующим образом:

  1. На бумаге рисуется шаблон, соответствующий схеме, которая будет размещена на печатной плате. На шаблоне рисуются пути между компонентами схемы, а также точки вставки этих компонентов.
  2. Шаблон печатной платы подгоняется под соответствующий размер (при необходимости обрежьте излишки пилой по металлу).
  3. Шаблон приклеивается к подготовленной детали с помощью клея «Момент».
  4. В местах крепления компонентов просверливаются отверстия (сверло диаметром 0,7 — 0,8 мм).
  5. Шаблон снимается, и на заготовке доски между просверленными отверстиями прорисовываются дорожки клея (для этого используйте водостойкую краску).
  6. После разметки дорожек и паяных соединений электронных компонентов можно приступать к травлению платы.

Важно: Перед нанесением краски на поверхность печатной платы обезжирьте ее бензином, ацетоном или обычным моющим средством.

Вариант чертежа шаблона печатной платы с компонентами и электрическими дорожками
Вариант для рисования шаблона печатной платы и маркировки компонентов и электрических проводов

Внимание! Травление в домашних условиях можно проводить с помощью перекиси водорода или раствора хлорида железа.

Травление осуществляется следующим образом:

  • Приготовленный раствор переливают в специальную химически стойкую емкость (стеклянную, эмалированную и т.д.);
  • Затем печатную плату с рисунком погружают в раствор.
  • После растворения проводящего слоя в местах, где нет чернил, пластина извлекается из раствора, а затем промывается проточной водой;
  • Затем заготовку вытирают насухо и удаляют с поверхности краску, обозначающую электрические дорожки (используется наждачная бумага).

После удаления краски печатная плата готова к размещению электронных компонентов схемы.

Внешняя печатная плата, изготовленная вручную
Внешняя печатная плата изготавливается вручную

В соответствии с выбранной схемой и шаблоном для размещения компонентов, пайка компонентов производится в местах, где просверлены монтажные отверстия.

Готовая плата помещается в подготовленный корпус, на котором установлены контактные площадки для источника электрической энергии (солнечной батареи) и накопителя солнечной энергии (аккумулятора).

Собранная система проверяется на правильность работы, и собранный контроллер устанавливается в выбранном месте.

Как грамотно выбрать контроллер заряда аккумулятора?

Чтобы выбрать подходящий контроллер, необходимо определить функцию устройства и масштаб общей установки. Если вы собираетесь собрать небольшую солнечную систему, которая будет управлять бытовыми приборами мощностью не более двух киловатт, достаточно будет ШИМ-контроллера. Однако если речь идет о более сложной системе, которая будет управлять электрической сетью и работать в автономном режиме, потребуется контроллер MTTP. Все зависит от напряжения, которое подается на контроллер памяти. ШИМ-контроллеры могут выдерживать мощность до 5 кВт, а модули MTTP — до 50 кВт.

Подбор по мощности массива солнечных батарей

Основным параметром солнечного контроллера заряда является рабочее напряжение и максимальный ток, который контроллер заряда может выдержать. Очень важно знать такие параметры солнечных панелей, как:

  • Номинальное напряжение — рабочее напряжение солнечной цепи, замкнутой на нагрузку, т.е. на контроллер;

  • Напряжение разомкнутой цепи — максимально достижимое напряжение солнечной цепи, не подключенной к нагрузке. Это напряжение также называют напряжением холостого хода. Когда солнечные панели подключены к контроллеру, контроллер должен выдерживать это напряжение.

  • Максимальный входной ток от солнечных элементов, ток солнечной цепи в режиме короткого замыкания. Этот параметр редко указывается в паспорте контроллера. Для этого необходимо выяснить номинал предохранителя контроллера и рассчитать ток короткого замыкания солнечных модулей в контуре. Для солнечных батарей обычно всегда указывается ток короткого замыкания. Ток короткого замыкания всегда выше максимального рабочего тока.

  • Номинальный рабочий ток. Ток подключенной солнечной цепи, который генерируется солнечными элементами в нормальных условиях эксплуатации. Этот ток обычно меньше, чем указано в спецификации контроллера, поскольку производители, как всегда, указывают максимальный номинальный ток контроллера.

  • Номинальная мощность подключаемых солнечных батарей. Эта мощность является произведением рабочего напряжения и рабочего тока солнечных элементов. Мощность солнечных батарей, подключенных к контроллеру, должна быть равна или меньше указанной мощности, но ни в коем случае не больше. Превышение мощности может привести к перегоранию контроллера при отсутствии предохранителей. Хотя большинство контроллеров, естественно, имеют предохранители, рассчитанные на 10-20% перегрузки в течение 5-10 минут.

Покупка контроллера заряда АКБ – на что обратить внимание

При выборе контроллера важно обратить внимание на ряд технических параметров для оптимальной системы электропитания. Прежде всего, важно знать о технологических различиях контроллеров, которые реализованы в основных типах этих устройств, существующих на сегодняшний день.

Поделиться:
Нет комментариев
×
Рекомендуем посмотреть
Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять
Политика конфиденциальности
Adblock
detector