Гибридное солнечное зарядное устройство | Полная принципиальная схема с пояснениями

Efficiency солнечной системы зарядки зависит от погодных условий. Обычно солнечная панель получает четыре-пять часов яркого солнечного света в день. Если погода пасмурная или дождливая, это влияет на процесс зарядки, и аккумулятор не заряжается полностью. Это простое гибридное солнечное зарядное устройство может решить эту проблему, поскольку оно может заряжать аккумулятор как от солнечной энергии, так и от сети переменного тока.

Когда выходное напряжение солнечной панели превышает 12 В, аккумулятор заряжается за счет солнечной энергии. Когда выходное напряжение падает ниже 12 В, аккумулятор заряжается от сети переменного тока. На рис. 1 показан авторский прототип.

Схема солнечного зарядного устройства и работа

Рис. 2 показана схема гибридного солнечного зарядного устройства, построенного на солнечной панели 12 В, 10 Вт (подключенной к SP1), операционном усилителе CA3130 (IC1), транзисторе BC547 (T1), однопереключающем реле 12 В (RL1), понижающем трансформаторе X1 и нескольких других компонентах.

При ярком солнечном свете солнечная панель напряжением 12 В и мощностью 10 Вт обеспечивает напряжение до 17 В постоянного тока при силе тока 0,6 А. Диод D1 обеспечивает защиту от обратной полярности, а конденсатор C1 буферизует напряжение солнечной панели. IC1 используется как простой компаратор напряжения. Стабилитрон ZD1 подает опорное напряжение 11 В на инвертирующий вход IC1. while Неинвертирующий вход IC получает напряжение от солнечной панели через R1.

Работа схемы проста. Когда выходное напряжение солнечной панели составляет 12 В или более, стабилитрон ZD1 проводит ток и подает напряжение 11 В на инвертирующий вывод IC1. Поскольку в это время на его неинвертирующий вход поступает более высокое напряжение, на выходе компаратора появляется высокий уровень, о чем свидетельствует светящийся зеленый светодиод LED1. Транзистор Т1 проводит ток и реле RL1 включается. Таким образом, аккумулятор получает зарядный ток от солнечной панели через нормально разомкнутый (НО) и общий контакты реле RL1.

Светодиод 2 указывает на зарядку аккумулятора. Конденсатор С3 предусмотрен для чистого переключения транзистора Т1. Диод D2 защищает Т1 от обратной ЭДС, а диод D3 предотвращает разряд тока батареи в цепь.

Когда выходное напряжение солнечной панели падает ниже 12 В, выходной сигнал компаратора становится низким и реле обесточивается. Теперь аккумулятор получает зарядный ток от трансформаторного блока питания через нормально замкнутый (Н/З) и общий контакты реле. Этот источник питания содержит понижающий трансформатор X1, выпрямительные диоды D4 и D5 и сглаживающий конденсатор C4.

Загрузите PCB и PDF-файлы компоновки компонентов: нажмите здесь

Создание и тестирование

Односторонний PCB в реальном размере для гибридного солнечного зарядного устройства показан на рис. 3, а расположение его компонентов — на рис. 4. После сборки схемы на PCB поместите ее в подходящую коробку. Используйте провода большого сечения (толстые) для подключения солнечной панели и аккумулятора к цепи.

Чтобы проверить правильность функционирования цепи, снимите солнечную панель с разъема SP1 и подключите источник переменного напряжения постоянного тока. Установите напряжение ниже 12 В и медленно увеличивайте его. Когда напряжение достигает 12 В и выходит за его пределы, логика в контрольной точке TP2 меняется с низкого на высокий. Напряжение питания трансформатора можно проверить в контрольной точке TP3.