Het artikel bespreekt uitvoerig een op MPPT gebaseerd slim oplaadcircuit voor zonnecellen. Het idee is aangevraagd door een van de fervente lezers van deze blog.
Technische specificaties
Ik ben een laatstejaarsstudent elektrisch en elektronica. Mijn laatste projecttitel is een slimme zonnelader voor mobiele telefoons. Ik hoopte dat meneer me kan helpen met het slim maken van een zonnelader.
Iets wat ik tegenkwam was het gebruik van een gebruikersinterface zoals use led om de gebruiker te informeren of de zonnestraling voldoende is om de oplader op te laden of iets dergelijks. Maar ik weet niet zeker hoe het circuit eruit zal zien en welke componenten nodig zijn. Ik hoop op wat hulp van meneer.
Ik dacht erover na om de gebruikersinterface te gebruiken om de zonnelader 'slim' te maken. Met een functie die de gebruiker informeert of de hoeveelheid zonlicht voldoende is om efficiënt op te laden. Als de lichtstraling bijvoorbeeld te laag is, wordt de gebruiker geïnformeerd via een verlichte LED of een beeldscherm.
En als de zonnelader volledig is opgeladen, gaat er een LED branden om de gebruiker te informeren dat de zonnelader klaar is voor gebruik.
Dat is wat ik tot nu toe heb nagedacht over het ontwikkelen van mijnheer. Maar ik ben niet zeker van de complexiteit ervan, daarom sta ik open voor elke nieuwe suggestie om dit ontwerp te verbeteren.
Ik heb ook een aantal artikelen op de blog van Sir gelezen over mppt. Ik weet niet zeker of ik moet overwegen om dat aan dit ontwerp toe te voegen, aangezien ik niet bekend ben met de complexiteit van het bouwen van dit circuit.
Ik moet een draagbare slimme zonnelader voor mobiele telefoons Daarom heb ik overwogen om de gebruikersinterface te gebruiken om de gebruikers te informeren als een 'slimme' methode. In de hoop dat meneer me kan helpen met de ontwikkeling van dit circuit. Ik sta ook open voor nieuwe suggesties, meneer.
Bedankt voor uw snelle feedback en ik waardeer uw hulp, meneer.
Een fijne dag, meneer.
Het ontwerp
Verwijzend naar het bovenstaande slimme zonneladercircuit, kan het ontwerp worden onderverdeeld in drie fundamentele fasen:
1) De mosfet gebaseerd buck converter stadium.
2) De IC 555 astabiele tafel, en
3) De opamp gebaseerd zonne-tracker MPPT stadium.
De fasen zijn ontworpen om op de volgende manier te werken:
De buck-converter bestaat in feite uit een P-kanaal mosfet, een diode met snelle respons en een inductor. Deze fase is opgenomen om de gewenste hoeveelheid verlaagde spanning met maximale efficiëntie te bereiken, aangezien verlies in de vorm van warmte en andere parameters minimaal is met behulp van een buck-topologie.
De IC 555 Stage
De IC 555-trap is opgetuigd om een frequentie te genereren voor de buck-converter mosfet en ook als een constante spanningsregelaar via zijn controlepen5. De BJT op zijn pin5-aarding en schakelt de buck-converterfrequentie uit elke keer dat hij een basistriggersignaal ontvangt, hetzij van de opamp-trackertrap of van de feedbackset over de buck-converteruitgang via de 10k-preset.
Als we naar de opamp-trap komen, kunnen de ingangen ervan zo worden geconfigureerd dat het potentiaal op de inverterende ingang van het IC een snuifje hoger blijft dan zijn niet-inverterende ingang vanwege de aanwezigheid van de drie 1N4148-dalende diodes.
De 10k preset is zo aangepast dat bij piekspanning de sample solar spanning op pin2 net lager wordt gehouden dan de voedingsspanning op pin7, dit is essentieel aangezien de input feed niet hoger mag zijn dan de voedingsspanning van de IC volgens de standaard regels en specificaties van de IC.
In de bovenstaande situatie wordt de uitgangspen6 van de opamp op potentiaal nul gehouden vanwege het lagere potentiaal van de schaduw van pen3 dan pen2.
De MPPT-optimalisatie
Onder optimale belastingsomstandigheden, wanneer de belastingsspanningsspecificatie gelijk is aan de nominale spanning van het zonnepaneel, werkt het paneel automatisch met maximale efficiëntie en blijft de opamp-tracker inactief, maar in het geval een ongeëvenaarde of incompatibele overbelastingsbelasting wordt gedetecteerd, neigt de paneelspanning om naar beneden te worden getrokken met het laadspanningsniveau.
De situatie wordt gevolgd op pin2, die ook een evenredige spanningsval ervaart, maar het potentieel op pin3 blijft solide en onbewogen vanwege de aanwezigheid van de 10uF-condensator, tot het moment waarop de pin2-potentiaal de neiging heeft om onder de 3-diodedaling te gaan die over pin3 is ingesteld . Pin3 begint nu getuige te zijn van een stijgend potentieel dan pin2, wat onmiddellijk een high op pin6 van de IC oplevert.
De bovenstaande high op pin6 stuurt een trigger aan de basis van de BC547-transistor die over pin5 van de IC555 is geplaatst. Dit dwingt de astable om zichzelf en de buck-output uit te schakelen, wat op zijn beurt de belasting ondoelmatig maakt en de normaliteit over het paneel en de opamp-tracker-fase herstelt ... de cyclus blijft snel schakelen, wat zorgt voor een geoptimaliseerde spanning voor de belasting en een geoptimaliseerde belasting voor het paneel, zodat de spanning nooit onder de kritieke 'knie'-zone komt.
De inductor van de convertortrap kan worden gebouwd met behulp van 22 SWG-magneetdraad, met ongeveer 20 omwentelingen over elke geschikte ferrietkern.
De 10k-preset kan worden gebruikt om de buck-spanning aan te passen aan de vereiste niveaus volgens de belastingsspecificaties.
Hoe het circuit te installeren
Eenmaal gebouwd, kan de hierboven beschreven slimme zonnelader worden ingesteld met de volgende procedures:
1) Sluit geen last aan op de uitgang.
2) Pas een externe gelijkstroom (zeer lage stroom) toe over de ingang van het circuit waar het paneel moet worden aangesloten. Deze gelijkstroom moet ongeveer gelijk zijn aan de geselecteerde piekspanningsspecificaties van het paneel.
3) Pas de 10k preset van de opamp zo aan dat de potentiaal op pin2 iets lager wordt dan de potentiaal op pin7 van de IC.
4) Pas vervolgens de andere 10k-preset zo aan dat de uitvoer van de buck-converter een spanning produceert die net gelijk is aan de beoogde belastingsspanning. Als het een mobiele telefoon is die moet worden opgeladen, kan de spanning worden ingesteld op 5V, voor een Li-ion-cel op 4.2V enzovoort.
4) Sluit ten slotte een dummy-belasting aan die mogelijk een bedrijfsspanning heeft die veel lager is dan de ingangs-DC maar een hogere stroomsterkte dan de ingangs-DC ... en controleer de algehele respons van het circuit.
Het circuit moet de volgende resultaten opleveren:
Met de pin6-voeding verbonden met pin5 BJT van de IC 555, mag de DC geen daling van meer dan 2V vertonen dan de werkelijke grootte. Dit betekent dat als de input-DC 15V is en de belasting 6V, de daling over de input-DC mogelijk niet hoger is dan 13V.
Omgekeerd, als pin6 is losgekoppeld, moet dit vallen en uitlijnen in overeenstemming met de belastingsspanning, dat wil zeggen dat als de DC 15V is en de belasting 6V, de DC-ingang kan worden gezien bij 6V.
De bovenstaande resultaten zouden een correcte en optimale werking van het voorgestelde slimme oplaadcircuit voor zonnecellen bevestigen.
De fasen moeten worden gebouwd, getest, stapsgewijs bevestigd en vervolgens samen worden geïntegreerd.
Vorige: Een mobiele telefoon-batterij opladen met een laptopbatterij Volgende: Morse Code Flasher Circuit voor vuurtoren
