Der Laderegler ist ein sehr wichtiger Bestandteil des Systems, in dem Solarmodule elektrischen Strom erzeugen. Das Gerät steuert das Laden und Entladen von Batterien. Ihm ist es zu verdanken, dass die Batterien nicht so stark aufgeladen und entladen werden können, dass eine Wiederherstellung ihres Betriebszustands unmöglich ist.

Sie können solche Controller selbst herstellen.

Selbstgebauter Controller: Funktionen, Komponenten

Das Gerät ist nur für den Betrieb bestimmt, der einen Strom mit einer Leistung von maximal 4 A erzeugt. Die Kapazität des geladenen Akkus beträgt 3.000 Ah.

Zur Herstellung des Controllers müssen Sie folgende Elemente vorbereiten:

• 2 Mikroschaltungen: LM385-2.5 und TLC271 (ist ein Operationsverstärker);
• 3 Kondensatoren: C1 und C2 sind stromsparend und haben 100 n; C3 hat eine Kapazität von 1000u, ausgelegt für 16 V;
• 1 Anzeige-LED (D1);
• 1 Schottky-Diode;
• 1 SB540-Diode. Stattdessen können Sie jede beliebige Diode verwenden. Hauptsache, sie hält dem maximalen Strom der Solarbatterie stand;
• 3 Transistoren: BUZ11 (Q1), BC548 (Q2), BC556 (Q3);
• 10 Widerstände (R1 – 1k5, R2 – 100, R3 – 68k, R4 und R5 – 10k, R6 – 220k, R7 – 100k, R8 – 92k, R9 – 10k, R10 – 92k). Sie können alle 5 % betragen. Wenn Sie eine höhere Genauigkeit wünschen, können Sie 1 %-Widerstände verwenden.

Wie können einige Komponenten ausgetauscht werden?

Jedes dieser Elemente kann ersetzt werden. Bei der Installation anderer Schaltkreise müssen Sie darüber nachdenken Ändern der Kapazität des Kondensators C2 und Auswählen der Vorspannung des Transistors Q3.

Anstelle eines MOSFET-Transistors können Sie auch einen beliebigen anderen installieren. Das Element muss einen niedrigen Widerstand im offenen Kanal aufweisen. Es ist besser, die Schottky-Diode nicht auszutauschen. Sie können eine normale Diode installieren, diese muss jedoch korrekt platziert werden.

Die Widerstände R8, R10 betragen 92 kOhm. Dieser Wert ist nicht standardmäßig. Aus diesem Grund sind solche Widerstände schwer zu finden. Ihr vollständiger Ersatz können zwei Widerstände mit 82 und 10 kOhm sein. Sie werden gebraucht in Reihe einschalten.

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Wenn der Controller nicht in einer aggressiven Umgebung verwendet wird, können Sie einen Trimmwiderstand installieren. Damit können Sie die Spannung steuern. In einer aggressiven Umgebung wird es nicht lange funktionieren.

Wenn Sie einen Controller für leistungsstärkere Panels verwenden müssen, müssen Sie den MOSFET-Transistor und die Diode durch leistungsstärkere Analoga ersetzen. Alle anderen Komponenten müssen nicht geändert werden. Es macht keinen Sinn, einen Kühlkörper zur Regulierung von 4A zu installieren. Durch die Installation eines MOSFET auf einem geeigneten Kühlkörper kann das Gerät mit einem effizienteren Panel arbeiten.

Arbeitsprinzip

Wenn kein Strom aus der Solarbatterie fließt, befindet sich der Controller im Schlafmodus. Es verbraucht kein einziges Watt der Batterie. Sobald Sonnenlicht auf das Panel trifft, beginnt elektrischer Strom zum Controller zu fließen. Es sollte sich einschalten. Allerdings schaltet sich die Anzeige-LED zusammen mit 2 schwachen Transistoren erst ein, wenn die aktuelle Spannung 10 V erreicht.

Nach Erreichen dieser Spannung Strom fließt durch die Schottky-Diode zur Batterie. Steigt die Spannung auf 14 V, beginnt der Verstärker U1 zu arbeiten, wodurch der MOSFET-Transistor geöffnet wird. Infolgedessen erlischt die LED und zwei Transistoren mit geringer Leistung werden geschlossen. Der Akku wird nicht aufgeladen. Zu diesem Zeitpunkt wird C2 entladen. Im Durchschnitt dauert dies 3 Sekunden. Nachdem sich der Kondensator C2 entladen hat, wird die Hysterese von U1 überwunden, der MOSFET schließt und die Batterie beginnt zu laden. Der Ladevorgang wird fortgesetzt, bis die Spannung den Schaltpegel erreicht.

Der Ladevorgang erfolgt periodisch. Darüber hinaus hängt die Dauer vom Ladestrom des Akkus und der Leistung der daran angeschlossenen Geräte ab. Der Ladevorgang wird fortgesetzt, bis die Spannung 14 V erreicht.

Der Stromkreis schaltet sich in sehr kurzer Zeit ein. Seine Aktivierung wird durch die Ladezeit von C2 mit Strom beeinflusst, der den Transistor Q3 begrenzt. Der Strom darf nicht mehr als 40 mA betragen.

Wenn Sie über eine alternative Möglichkeit zur Energieerzeugung nachgedacht haben und sich für die Installation von Solarmodulen entschieden haben, möchten Sie wahrscheinlich Geld sparen. Eine der Sparmöglichkeiten ist Bauen Sie selbst einen Laderegler. Bei der Installation von Solargeneratoren – Panels – ist eine Menge zusätzlicher Ausrüstung erforderlich: Laderegler, Batterien, um den Strom auf technische Standards umzuwandeln.

Lassen Sie uns über die Herstellung nachdenken DIY Solarbatterie-Laderegler.

Dieses Gerät kontrolliert den Ladezustand von Bleibatterien und verhindert so, dass diese vollständig entladen und wieder aufgeladen werden. Wenn sich der Akku im Notbetrieb zu entladen beginnt, reduziert das Gerät die Belastung und verhindert eine vollständige Entladung.

Es ist erwähnenswert, dass ein selbstgebauter Controller in Qualität und Funktionalität nicht mit einem industriellen Controller verglichen werden kann, für den Betrieb des Stromnetzes jedoch völlig ausreichend ist. Es werden Produkte angeboten, die unter Kellerbedingungen hergestellt werden und eine sehr geringe Zuverlässigkeit aufweisen. Wenn Sie nicht genug Geld für ein teures Gerät haben, ist es besser, es selbst zusammenzubauen.

Selbstgebauter Solarbatterie-Laderegler

Auch ein selbstgemachtes Produkt muss folgende Bedingungen erfüllen:

• 1,2P< U x I , где P – общая мощность всех используемых источников напряжения, I – ток прибора на выходе, U – вольтаж системы при разряженных батареях
• Die maximal zulässige Eingangsspannung muss der gesamten Leerlaufspannung aller Batterien entsprechen.

Im Bild unten sehen Sie ein Diagramm einer solchen elektrischen Ausrüstung. Für den Zusammenbau sind ein wenig Elektronikkenntnisse und etwas Geduld erforderlich. Das Design wurde leicht geändert und anstelle einer Diode ist nun ein Feldeffekttransistor eingebaut, der von einem Komparator geregelt wird.
Ein solcher Laderegler reicht für den Einsatz in Netzen mit geringer Leistung aus, wenn er nur verwendet wird. Es zeichnet sich durch einfache Herstellung und geringe Materialkosten aus.

Laderegler für Solarmodule Es funktioniert nach einem einfachen Prinzip: Wenn die Spannung am Antrieb den angegebenen Wert erreicht, stoppt der Ladevorgang und es erfolgt nur noch eine Erhaltungsladung. Sinkt die Spannung unter den eingestellten Schwellenwert, wird die Stromversorgung der Batterie wieder aufgenommen. Die Verwendung von Batterien wird vom Controller abgeschaltet, wenn ihre Ladung weniger als 11 V beträgt. Dank der Funktion eines solchen Reglers entlädt sich die Batterie nicht spontan, wenn keine Sonne scheint.

Hauptmerkmale Ladereglerschaltungen:

• Ladespannung V = 13,8 V (einstellbar), gemessen bei Vorhandensein von Ladestrom;
• Lastabwurf tritt auf, wenn Vbat weniger als 11 V beträgt (konfigurierbar);
• Last einschalten wenn Vbat=12,5V;
• Temperaturkompensation des Lademodus;
• Der kostengünstige Komparator TLC339 kann durch den gebräuchlicheren TL393 oder TL339 ersetzt werden;
• Der Spannungsabfall an den Tasten beträgt beim Laden mit einem Strom von 0,5 A weniger als 20 mV.

Fortschrittlicher Solarladeregler

Wenn Sie sich mit elektronischen Geräten auskennen, können Sie versuchen, eine komplexere Ladereglerschaltung aufzubauen. Es ist zuverlässiger und kann sowohl mit Sonnenkollektoren als auch mit einem Windgenerator betrieben werden, was Ihnen hilft, abends Licht zu bekommen.

Oben ist eine verbesserte Ladereglerschaltung zum Selbermachen. Zur Änderung der Schwellenwerte werden Trimmwiderstände verwendet, mit denen Sie die Betriebsparameter anpassen. Der von der Quelle kommende Strom wird durch ein Relais geschaltet. Das Relais selbst wird von einem Feldeffekttransistorschalter gesteuert.

Alle Ladereglerschaltungen sind praxiserprobt und haben sich seit mehreren Jahren bestens bewährt.

Bei einem Gartenhaus und anderen Objekten, bei denen kein großer Ressourcenverbrauch erforderlich ist, macht es keinen Sinn, Geld für teure Elemente auszugeben. Wenn Sie über die erforderlichen Kenntnisse verfügen, können Sie die vorgeschlagenen Designs verfeinern oder die erforderliche Funktionalität hinzufügen.

So können Sie Ihren eigenen Laderegler herstellen, wenn Sie alternative Energiegeräte verwenden. Verzweifeln Sie nicht, wenn der erste Pfannkuchen klumpig herauskommt. Schließlich ist niemand vor Fehlern gefeit. Ein wenig Geduld, Fleiß und Experimentieren werden die Arbeit zu Ende bringen. Aber ein funktionierendes Netzteil ist ein ausgezeichneter Grund zum Stolz.

Eine der wichtigsten Komponenten einer Heim-Solaranlage ist der Batterieladeregler. Dieses Gerät überwacht den Lade-/Entladevorgang der Batterien und sorgt so für die Aufrechterhaltung ihres optimalen Betriebsmodus. Es gibt viele Steuerungsschemata für Solarmodule – von den einfachsten, manchmal selbst hergestellten, bis hin zu den sehr komplexen, die Mikroprozessoren verwenden. Darüber hinaus funktionieren selbstgebaute Laderegler für Solarbatterien oft besser als vergleichbare Industriegeräte des gleichen Typs.

Wozu dienen Batterieladeregler?

Wenn die Batterie direkt an die Anschlüsse der Solarmodule angeschlossen wird, wird sie kontinuierlich aufgeladen. Irgendwann wird eine bereits vollständig geladene Batterie weiterhin mit Strom versorgt, wodurch die Spannung um mehrere Volt ansteigt. Dadurch wird die Batterie aufgeladen, die Temperatur des Elektrolyten steigt und diese Temperatur erreicht solche Werte, dass der Elektrolyt kocht und es zu einer starken Freisetzung von Dämpfen aus den Batteriedosen kommt. Dadurch kann es zur vollständigen Verdunstung des Elektrolyten und zum Austrocknen der Dosen kommen. Dies trägt natürlich nicht zur „Gesundheit“ der Batterie bei und verkürzt ihre Lebensdauer erheblich.

Controller in einem Solarbatterieladesystem

Um solche Phänomene zu verhindern und die Lade-/Entladevorgänge zu optimieren, sind daher Steuerungen erforderlich.

Drei Prinzipien für den Entwurf von Ladereglern

Basierend auf dem Funktionsprinzip gibt es drei Arten von Solarreglern.
Der erste, einfachste Typ ist ein Gerät nach dem „Ein/Aus“-Prinzip. Die Schaltung eines solchen Geräts ist ein einfacher Komparator, der den Ladekreis abhängig vom Spannungswert an den Batterieklemmen ein- oder ausschaltet. Dabei handelt es sich um den einfachsten und kostengünstigsten Reglertyp, allerdings ist die Art und Weise, wie er die Ladung erzeugt, auch der unzuverlässigste. Tatsache ist, dass der Controller den Ladekreis abschaltet, wenn die Spannungsgrenze an den Batterieklemmen erreicht ist. Gleichzeitig sind die Dosen jedoch nicht vollständig aufgeladen. Die maximal erreichte Ladung beträgt maximal 90 % des Nennwertes. Dieser ständige Ladungsmangel reduziert die Leistung des Akkus und seine Lebensdauer erheblich.

Strom-Spannungs-Kennlinie des Solarmoduls

Zweiter Controller-Typ- Hierbei handelt es sich um Geräte, die auf dem PWM-Prinzip (Pulsweitenmodulation) basieren. Dabei handelt es sich um komplexere Geräte, in denen sich neben diskreten Schaltungskomponenten auch mikroelektronische Elemente befinden. Auf PWM (englisch - PWM) basierende Geräte laden Akkus stufenweise auf und wählen dabei optimale Lademodi. Diese Auswahl erfolgt automatisch und hängt davon ab, wie tief die Batterien entladen sind. Der Controller erhöht die Spannung und verringert gleichzeitig den Strom, um sicherzustellen, dass die Batterie vollständig geladen ist. Der große Nachteil des PWM-Controllers sind spürbare Verluste im Batterielademodus – bis zu 40 %.

Der dritte Typ sind MPPT-Controller, also nach dem Prinzip arbeitend, den Punkt der maximalen Leistung des Solarmoduls zu finden. Im Betrieb nutzen Geräte dieser Art für jeden Lademodus die maximal verfügbare Leistung. Im Vergleich zu anderen Geräten liefern Geräte dieser Art etwa 25 bis 30 % mehr Energie zum Laden von Batterien als andere Geräte.

Der Akku wird mit einer niedrigeren Spannung als bei anderen Controller-Typen, aber mit einem höheren Strom geladen. Der Wirkungsgrad von MPPT-Geräten erreicht 90 % – 95 %.

Der einfachste selbstgebaute Controller

Wenn Sie einen Controller selbst herstellen, müssen bestimmte Bedingungen eingehalten werden. Erstens muss die maximale Eingangsspannung gleich der Batteriespannung ohne Last sein. Zweitens muss das Verhältnis beibehalten werden: 1,2P

Dieses Gerät ist für den Betrieb als Teil eines Solarkraftwerks mit geringem Stromverbrauch konzipiert. Das Funktionsprinzip des Controllers ist äußerst einfach. Wenn die Spannung an den Batterieklemmen den angegebenen Wert erreicht, stoppt der Ladevorgang. Anschließend entsteht nur noch die sogenannte Tropfenladung.

Leiterplattenmontierter Controller

Wenn die Spannung unter den eingestellten Wert fällt, wird die Energieversorgung der Batterien wieder aufgenommen. Wenn beim Betrieb einer Last ohne Ladung die Batteriespannung unter 11 Volt liegt, schaltet die Steuerung die Last ab. Dadurch wird verhindert, dass sich die Batterien entladen, wenn keine Sonne scheint.

Analoger Controller für Heliumsysteme mit geringer Leistung

Analoge Geräte werden hauptsächlich in Heliumsystemen mit geringer Leistung eingesetzt. In leistungsstarken Systemen empfiehlt sich der Einsatz digitaler serieller Geräte vom Typ MPPT. Diese Controller unterbrechen den Ladestrom, wenn der Akku vollständig geladen ist. Die vorgeschlagene analoge Steuerschaltung verwendet eine Parallelschaltung. Bei dieser Verbindung ist das Solarmodul immer über eine spezielle Diode mit der Batterie verbunden. Wenn die Spannung an der Batterie einen vorgegebenen Wert erreicht, schaltet der Regler parallel zum Solarmodul einen Lastwiderstandskreis ein, der überschüssige Energie vom Modul aufnimmt.

Dieses Gerät wurde für ein spezielles System bestehend aus einem Solarpanel mit 36 ​​Zellen, mit einer Leerlaufspannung von 18 Volt und einem Kurzschlussstrom von bis zu einem Ampere entwickelt und montiert. Die Batteriekapazität beträgt bis zu 50 Amperestunden bei einer Nennspannung von 12 Volt. Bevor das zusammengebaute Gerät in die Arbeitskonfiguration des Systems aufgenommen wird, muss es konfiguriert werden. Für eine schnelle Einrichtung benötigen Sie einen vorgeladenen Akku. Die Solarbatterie muss unter Beachtung der Polarität gemäß Diagramm an die PV-Klemmen und die Batterie an die Mehrwertsteuerklemmen angeschlossen werden. An die Batteriepole muss außerdem ein Digitalvoltmeter angeschlossen werden.

Um das Solarpanel optimal zu nutzen, müssen Sie es nun auf die Sonne ausrichten. Danach drehen Sie langsam die Schraube eines zwanziggängigen variablen Widerstands mit einem Nennwert von 100 kOhm. Die Schraube wird gedreht, bis die LED zu blinken beginnt. Nach Beginn des Blinkens sollte die Schraube langsam weitergedreht werden, bis das Voltmeter die gewünschte Spannung an den Batteriepolen anzeigt. Damit ist die Geräteeinrichtung abgeschlossen.

Wenn im Betrieb des Systems die Spannung an den Batteriepolen einen Grenzwert erreicht, beginnt die LED, kurze Lichtimpulse in langen Abständen auszusenden. Während der Akku weiter aufgeladen wird, nimmt die Dauer der Lichtimpulse zu, der Abstand zwischen ihnen hingegen ab.

Wenn Sie über bestimmte Kenntnisse und Fähigkeiten verfügen, können Sie natürlich ein komplexeres Gerät zusammenbauen, beispielsweise einen MPPT. Wenn Sie jedoch teure Geräte für ein Heimkraftwerk kaufen möchten, ist es wahrscheinlich sinnvoll, ein Industriegerät zu kaufen. die ebenfalls durch die Herstellergarantie abgedeckt ist. Und setzen Sie Batterien nicht der Gefahr einer Beschädigung aus.

Es wäre toll, wenn Sie den Akku Ihres Mobiltelefons mit der Sonne statt mit einem USB-Ladegerät aufladen könnten, oder?

In diesem Tutorial zeigen wir Ihnen, wie Sie einen 18650-Lithium-Akku mit dem TP4056-Chip und Solarenergie (oder einfach SUN) laden. Als Ergebnis erhalten wir eine tragbare Stromversorgung.

Die Gesamtkosten dieses Projekts, ohne Batterie, belaufen sich auf knapp 5 US-Dollar. Die Batterie kostet weitere 4 bis 5 Dollar. Die Gesamtkosten des Projekts belaufen sich also auf etwa 10 $. Alle Komponenten sind auf AliExpress zu einem wirklich guten Preis erhältlich.

Für dieses Projekt benötigen wir:

• 5-V-Solarbatterie (stellen Sie sicher, dass sie 5 V und nicht weniger hat);
• Allzweck-Leiterplatte; Entwicklungsplatine;
• 1N4007 Hochspannungs-Hochwiderstandsdiode (für Verpolungsschutz). Diese Diode ist für einen Durchlassstrom von 1 A und eine Spitzensperrspannung von 1000 V ausgelegt.
• Kupferkabel;
• 2x Leiterplattenklemmenblöcke;
• 18650 Batteriehalter;
• Batterie 3,7V 18650;
• TP4056 Batterieschutzplatine (mit oder ohne IC-Schutz);
• Leistungsverstärker 5V;
• einige Verbindungsdrähte;
• Lötgeräte.

So funktioniert TP4056

Wenn wir uns die Platine selbst ansehen, können wir erkennen, dass sie über einen TP4056-Chip und mehrere andere für uns interessante Komponenten verfügt.

Auf der Platine befinden sich eine rote und eine blaue LED. Rot leuchtet, wenn es aufgeladen wird, und blau, wenn es vollständig aufgeladen ist. Es gibt auch einen Mini-USB-Anschluss zum Laden des Akkus über ein externes USB-Ladegerät. Es gibt auch zwei Orte, an denen Sie Ihr eigenes Ladegerät anlöten können. Diese Orte sind mit IN- und IN+ gekennzeichnet.

Wir werden sie verwenden, um dieses Board mit Strom zu versorgen. Die Batterie wird an diese beiden mit BAT+ und BAT- gekennzeichneten Punkte angeschlossen. Zum Laden des Akkus benötigt die Platine eine Eingangsspannung von 4,5 bis 5,5 V.

Es sind zwei Versionen dieses Boards auf dem Markt erhältlich. Eines mit Batterieschutzmodul und eines ohne. Beide Platinen haben einen Ladestrom von 1A und schalten sich nach Abschluss ab.

Darüber hinaus schaltet ein Gerät mit Schutz die Last ab, wenn die Batteriespannung unter 2,4 V fällt, um die Batterie vor zu niedrigem Strom (z. B. an einem bewölkten Tag) zu schützen, und schützt außerdem vor Überspannung und Verpolung (zerstört sich normalerweise selbst statt der Batterie). Bitte überprüfen Sie jedoch beim ersten Mal, ob Sie alles richtig angeschlossen haben.

Gerätediagramm

Da diese Platinen sehr heiß werden, löten wir sie etwas oberhalb der Platine an. Dazu verwenden wir harten Kupferdraht, um die Beine für die Leiterplatte herzustellen. Wir benötigen 4 Stücke Kupferdraht, um 4 Beine für die Leiterplatte herzustellen. Hierfür können Sie anstelle von Kupferdraht auch Stiftverbinder verwenden.

Die Montage ist sehr einfach.

Die Solarzelle wird jeweils an die Anschlüsse IN+ und IN der Ladeplatine TP4056 angeschlossen. Zum Schutz vor Verpolung ist am positiven Ende eine Diode eingefügt. Die BAT+- und BAT--Platinen werden dann mit den +ve- und -ve-Enden der Batterie verbunden. Das ist alles, was wir brauchen, um den Akku aufzuladen.

Um nun das Arduino-Board mit Strom zu versorgen, müssen wir den Ausgang auf 5 V erhöhen. Deshalb fügen wir dieser Schaltung einen 5-V-Spannungsverstärker hinzu. Verbinden Sie die -ve-Batterien mit dem IN- des Verstärkers und die ve+ mit IN+ und fügen Sie dazwischen einen Schalter ein. Wir haben die Boosterplatine direkt an das Ladegerät angeschlossen, empfehlen jedoch, dort einen SPDT-Schalter zu installieren. Wenn das Gerät den Akku lädt, wird er daher geladen und nicht verwendet.

Die Solarzellen sind an den Eingang eines Lithium-Batterieladegeräts (TP4056) angeschlossen, dessen Ausgang an eine 18560-Lithiumbatterie angeschlossen ist. Ein 5-V-Spannungsverstärker ist ebenfalls an die Batterie angeschlossen und dient der Umwandlung von 3,7 VDC in 5 VDC.

Die Ladespannung liegt typischerweise bei ca. 4,2 V. Der Eingangsspannungsbereich des Spannungsverstärkers reicht von 0,9 bis 5,0 V. Beim Entladen der Batterie liegen also am Eingang ca. 3,7 V und beim Laden 4,2 V an. Der Ausgang des Verstärkers zum Rest der Schaltung behält seinen Wert bei 5 V.

Dieses Projekt ist sehr nützlich für die Stromversorgung eines Remote-Datenloggers. Wie wir wissen, ist die Stromversorgung eines Remote-Recorders immer ein Problem und in den meisten Fällen ist keine Steckdose verfügbar. In einer solchen Situation müssen Sie einige Batterien verwenden, um Ihren Stromkreis mit Strom zu versorgen. Aber irgendwann wird die Batterie leer sein. Unser kostengünstiges Solarladegerät-Projekt ist eine großartige Lösung für eine solche Situation.