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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Unità di controllo dell'energia solare. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Fonti di energia alternative Si ritiene che un giorno i pannelli solari saranno in grado di integrare in modo significativo e persino sostituire le fonti energetiche tradizionali. Poi verrà il momento di testare davvero le capacità delle celle solari. In questo capitolo guardiamo un po’ al futuro e testiamo il potenziale del fotovoltaico per portare benefici reali. Niente più souvenir, niente più giocattoli, solo lavoro umile e banale. In questo capitolo, il lettore si aspetta di apprendere come l’energia solare ci aiuterà nelle nostre faccende domestiche quotidiane, tra cui alimentare una potente sega, l’illuminazione interna, alimentare vari dispositivi di intrattenimento e molto altro ancora. Questo è il futuro dell’energia solare. Tuttavia, i dettagli di tali sistemi non saranno descritti in questo libro. Verrà invece mostrato come controllare un impianto fotovoltaico già realizzato. L'unità di controllo della potenza serve a questo scopo. Unità di controllo della potenza Questa unità è progettata per il controllo completo della risorsa dei pannelli solari. Dal telecomando di questa unità è possibile controllare facilmente l'alimentazione fino a quattro consumatori di energia. Inoltre, c'è un fusibile per proteggere ciascun consumatore. Ma non è tutto. Poiché la prestazione del sistema dipende sicuramente dallo stato di carica delle batterie al piombo, in questo dispositivo è integrata direttamente un'unità di monitoraggio dello stato della batteria. Osservando il pannello di controllo è possibile valutare immediatamente lo stato di funzionamento della fonte energetica. E se non è soddisfacente, l'approvvigionamento energetico raggiunge un livello pericoloso e viene emesso un segnale di avvertimento (cicalino). Cosa si può volere di più da un controller? Dispositivo di controllo e gestione della distribuzione di energia Il compito principale dell'unità di controllo della potenza è distribuire l'energia fotovoltaica tra le diverse parti del sistema. È inoltre progettato per immagazzinare energia di riserva. Consideriamo, ad esempio, il funzionamento di un convertitore di tensione, che converte la tensione di 12 V CC generata dai pannelli solari in una tensione CA di 110 V. Questa tensione è necessaria per il funzionamento di alcuni dispositivi, come le seghe elettriche. Ma il convertitore di tensione consuma energia costantemente, anche quando non è collegato alcun carico. Allo stesso tempo, si spreca energia che potrebbe essere spesa in modo più utile. Pertanto, è necessario prevedere un interruttore a levetta nell'unità di controllo della potenza per spegnere l'inverter. Questo blocco offre la possibilità di spegnere qualsiasi carico dotato del proprio interruttore a levetta. Per scollegare qualsiasi carico dalla fonte di alimentazione, è sufficiente "capovolgere" l'interruttore. Guardando la Fig. 1, scoprirete che l'unità ha quattro circuiti separati, ciascuno dei quali è dotato di un interruttore a levetta montato sul pannello frontale. C'è un piccolo LED sopra ogni interruttore a levetta. Quando il circuito è alimentato, il LED corrispondente si accende, indicando che viene fornita alimentazione al carico selezionato.
Tuttavia, il controllo della fornitura di energia al carico non è sufficiente. Per motivi di sicurezza, è necessario monitorare la corrente nel circuito. Questo è il motivo per cui come interruttori vengono utilizzati non normali interruttori a levetta, ma interruttori speciali. A differenza degli interruttori convenzionali, che si usurano rapidamente se utilizzati come interruttori, questi interruttori sono progettati per funzionare sia come limitatore che come interruttore automatico. Dispositivo di monitoraggio della tensione e dello stato di carica della batteria L'unità di controllo contiene un dispositivo di monitoraggio della tensione, che indica lo stato (stato di carica) delle batterie. Come è stato mostrato nel Cap. 6, La tensione di una batteria al piombo dipende dalla carica immagazzinata nelle sue celle. Ciò si vede chiaramente dalla Fig. 2, che mostra la relazione tra tensione e stato di carica della batteria. Dalla dipendenza ne consegue che una batteria completamente carica ha una tensione di 13,2 V e una completamente scarica - 10,5 V. Per determinare il grado di carica delle celle della batteria, è necessario misurare la tensione sulla batteria e confrontarla con il valore in Fig. 2.
Questo è ciò che fa il dispositivo di monitoraggio della carica della batteria. Tuttavia, invece di un misuratore, utilizza una striscia luminosa per indicare la tensione. La tensione della batteria monitorata viene visualizzata da 10 LED. La scala di lettura è progettata in modo tale che ciascun diodo successivo si accenda quando la tensione aumenta di 0,5 V. Se il primo diodo è acceso, la tensione è di 10,5 V, se il secondo è di 11 V, se il terzo è di 11,5 V, ecc. a 15 V. L'unità display è realizzata su un circuito integrato separato LM3914. Al suo interno sono presenti una serie di comparatori che confrontano la tensione in ingresso con la tensione di riferimento della sorgente e accendono una lampadina corrispondente al rapporto delle tensioni indicate. Il principio di funzionamento del circuito di indicazione è chiaro dalla Fig. 3. I resistori R1, R2, R3 formano un divisore di tensione che consente di ridurre la tensione di ingresso da 12 V (dalla batteria) a 2,5 V necessaria per il funzionamento del chip IC1. La scala di conversione della tensione tramite il microcircuito IC1 è impostata dal resistore variabile VR1. Ora la tensione in ingresso dalla batteria va ai comparatori all'interno dell'IC1, che ne determinano il valore reale. Questo valore viene poi indicato da uno dei 10 LED.
Lo stato della batteria viene visualizzato in due modi utilizzando LED con codice colore. Ad esempio, un diodo da 13 volt è verde. Si ritiene che sia operativa una batteria con una tensione di 12-14 V, quindi il diodo è verde. Tuttavia, se la tensione della batteria scende a 11,5 V e poi a 11 V, la carica è esaurita. Questi diodi sono gialli, indicando un problema che potrebbe verificarsi in futuro. L'ultimo diodo da 10,5 volt è rosso. Se la tensione della batteria scende a questo livello, l'energia immagazzinata è scarsa (o nulla). Basta un semplice sguardo per scoprire non solo il valore esatto della tensione della batteria, ma anche il suo stato di carica (mediante cambio di colore). Nella tabella 1 fornisce un elenco dei LED, il loro colore e le informazioni che visualizzano. Tabella 1. Informazioni visualizzate dai LED
Monitor batteria Il monitor della tensione della batteria consente inoltre di verificare lo stato del circuito di ricarica. In condizioni normali, la tensione di carica non deve superare i 15,5 V, altrimenti la batteria potrebbe guastarsi. Pertanto, la luce rossa è riservata al dispositivo indicatore da 15 volt. Quando si accende non significa necessariamente che sia successo qualcosa, ma solo che per qualche motivo la tensione di carica è eccessiva. allarme E non è questo! Sapevi che caricare la batteria a una tensione inferiore a 10,5 V può danneggiarla. Si verificherà la solfatazione delle piastre ed è estremamente importante che ciò non accada. Al circuito è stato aggiunto un sistema di allarme. Se per qualsiasi motivo la tensione del sistema scende al di sotto di 10,5 V, suonerà un allarme. Ho collegato anche l'uscita dell'indicatore da 15 volt all'allarme in modo che venga emesso un segnale anche in caso di sovraccarico della batteria. Il segnale è controllato da due elementi logici del chip IC2. L'alimentazione viene fornita al chip dal diodo D1 disegno Il dispositivo di monitoraggio della tensione della batteria è realizzato utilizzando il cablaggio del circuito stampato. Il disegno del circuito stampato è mostrato in Fig. 4. Si prega di notare che l'elenco delle parti contiene l'indirizzo del fornitore del circuito stampato finito per questo dispositivo.
Gli elementi del circuito sono posizionati secondo la Fig. 5. Quando si saldano componenti radio, prestare attenzione ai seguenti punti.
Innanzitutto, per collegare i LED. È necessario rispettare la polarità; non è sempre facile determinare quale terminale del diodo è l'anodo e quale è il catodo. Se colleghi i LED con polarità inversa, non si accenderanno. Prima della saldatura è inoltre necessario prestare attenzione alla corrispondenza cromatica dei LED e a non accorciarne i cavi. In secondo luogo, osservare la polarità di accensione del microcircuito IC1, poiché un'accensione errata porterà al suo guasto. Il microcircuito è un chip CMOS molto sensibile alla carica elettrostatica, quindi è necessario prestare attenzione a questo punto. Gli interruttori automatici si trovano sul pannello frontale dell'alloggiamento in alluminio. Gli interruttori menzionati nell'elenco delle parti richiedono fori di diametro 10 mm. È necessario selezionare interruttori automatici per il sistema che trasmettono costantemente la corrente richiesta, ma scattano in caso di sovraccarico. Non dovrebbero essere utilizzati interruttori con una soglia di risposta troppo alta. I LED sono posizionati esattamente sopra gli interruttori. Sotto il supporto della custodia cromato sono praticati fori con un diametro di 6 mm. Lo schema elettrico dell'intera unità di controllo della potenza è mostrato in Fig. 6.
I resistori sono collegati in serie ai quattro LED. Sono semplicemente saldati tra i catodi dei LED e i terminali commutabili degli interruttori. Per collegare dispositivi esterni, sulla parete posteriore dell'alloggiamento è posizionato un blocco adattatore. I dispositivi esterni includono un pannello solare e dispositivi commutati. È necessario assicurarsi che i circuiti di alimentazione utilizzino un filo di diametro sufficiente. I conduttori che portano al dispositivo di monitoraggio della tensione della batteria possono avere un diametro inferiore. Il dispositivo di monitoraggio della tensione della batteria si trova sotto l'interruttore. Il circuito stampato è montato su supporti in plastica paralleli al fondo del case. I cavi dei LED sono piegati in modo che i LED sporgano oltre il bordo della scheda, trovandosi sullo stesso piano. I LED vengono quindi espulsi da una fessura tagliata sotto gli interruttori. Se lo desideri, creeremo delle iscrizioni sotto gli interruttori; a questo scopo puoi utilizzare un carattere di trasferimento.
Controllo e impostazione Testare il dispositivo è abbastanza semplice: basta collegare una batteria da 12 volt all'ingresso. Non è necessario collegare nient'altro per verificare. Premere l'interruttore e controllare il funzionamento del LED. Il LED dovrebbe accendersi quando l'interruttore è acceso e spegnersi quando è spento. Il dispositivo di monitoraggio della tensione della batteria deve essere precalibrato. Collegando un voltmetro all'ingresso della batteria, è necessario misurarne la tensione. Quindi, ruotando il resistore variabile VR1, il LED si accende in corrispondenza della tensione misurata. Questo completa la calibrazione Autore: Byers T.
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