Zoekt u een compacte regelmodule voor zonne-energie in systemen met een laag verbruik? Deze spanningsregelaar voor zonnecellen is ontworpen om tussen een zonnepaneel en een oplaadbare accu te worden geplaatst. De schakeling zorgt voor een efficiënte laadregeling, biedt bescherming tegen diepontlading en maakt bewaking van de laadstatus mogelijk.
Heeft u een compact zonne-energie regelmodule nodig voor laagverbruikssystemen zoals weerstations of buiten-LED-verlichting op een tijdschakelaar? Dit zonnecelspanningsregelaar-project uit 2014 is ontworpen om tussen een zonnepaneel en een oplaadbare batterij te plaatsen. De schakeling zorgt voor efficiënt laden, beschermt tegen te ver ontladen en maakt monitoring mogelijk via een USB/seriële interface. De regelaar ondersteunt zonnepanelen in het bereik van 10–50 watt en kan eenvoudig worden aangepast voor systemen met een hoger vermogen.
Schakelingontwerp en werking
In het hart van het zonnecelspanningsregelaar-systeem zit een ATmega8 microcontroller die werkt op 4 MHz. Het ontwerp maakt gebruik van een schakelende step-down regelaar (LM2674) van Texas Instruments, gekozen vanwege de hoge efficiëntie en lage dissipatie ten opzichte van lineaire regelaars. Hierdoor kan de regelaar effectief werken, zelfs met een 24 V voeding, en blijft het energieverlies minimaal.
Schema van de zonnecelregelaar. De componenten binnen de stippellijn worden niet gebruikt (weggelaten in deze versie).
De batterijspanning komt binnen via connector K1.B, beschermd door zekering F1 en diode D5 om omgekeerde polariteit te voorkomen. De LM2674-schakelregelaar (IC1) wordt aangestuurd via transistor T5 en MOSFET T6, en levert een stabiele gereguleerde uitgangsspanning aan het systeem terwijl het het vermogen van de "solar" ingang efficiënt wordt beheerd.
De spanningsbewaking wordt afgehandeld door de ADC-kanalen van de ATmega8:
ADC0 meet de batterijspanning via een spanningsdeler en filternetwerk (R13, R14, C4).
ADC1 en ADC2 lezen twee meerslags-potmeters (P1 en P2) uit, waarmee u handmatig de hoge en lage drempels voor de batterijspanning instelt.
Printplaat van de zonnecelspanningsregelaar.
"De afmetingen van de schakeling (zonder de batterij) komen overeen met die van een waterdichte Fibox-behuizing", zegt ontwerper Pascal Rondane. De kabeluitgangen gaan via kabelwartels (PG9). U moet twee gaten van 2 mm boren in de onderkant van de behuizing om condenswater af te voeren.
Firmware
De firmware van de microcontroller zorgt voor slimme energiemanagement. Als de batterijspanning onder een vooraf ingestelde drempel zakt, wordt de belasting losgekoppeld om diepontlading te voorkomen. Zodra de batterijspanning weer boven de hoge drempel komt, worden de elektronica automatisch weer aangesloten. De software houdt ook rekening met het type batterij (lood/zuur of gel) om de laadcycli te optimaliseren en geheugeneffecten te minimaliseren.
De door een microcontroller aangestuurde zonnecelregelaar is ontworpen voor een 12-volt zonnepaneel en een vermogen van 10 tot 50 watt.
Het originele 50-watt solar-laadregelaar project
Het originele artikel, “50 watt solar-laadregelaar”, verscheen in Elektor januari 2014. U kunt het artikel gratis lezen gedurende de twee weken na publicatie van dit nieuwsitem. Als u uw eigen schakeling maakt, deel deze dan op het Elektor Labs-platform!
Opmerking van de redactie: Dit artikel verscheen voor het eerst in een uitgave van Elektor uit 2014. Gezien de leeftijd van het project kunnen sommige componenten of producten niet meer verkrijgbaar zijn, en bepaalde ontwerptechnieken kunnen ouderwets lijken. Toch denken we dat de schakeling u zal inspireren om in de toekomst nieuwe projecten te starten.
Inschrijven
Schrijf u in voor tag alert e-mails over Power & Energy!
Discussie (0 opmerking(en))