Шим регулятор 12 вольт своими руками: СХЕМА ШИМ РЕГУЛЯТОРА

СХЕМА ШИМ РЕГУЛЯТОРА

Регулировка оборотов электродвигателей в современной электронной технике достигается не изменением питающего напряжения, как это делалось раньше, а подачей на электромотор импульсов тока, разной длительности. Для этих целей и служат, ставшие в последнее время очень популярными – ШИМ (широтно-импульсно модулируемые) регуляторы. Схема универсальная – она же и регулятор оборотов мотора, и яркости ламп, и силы тока в зарядном устройстве.

Схема ШИМ регулятора

   Указанная схема отлично работает, печатная плата прилагается. 

   Без переделки схемы напряжение можно поднимать до 16 вольт. Транзистор ставить в зависимости от мощности нагрузки. 

   Можно собрать ШИМ регулятор и по такой электрической схеме, с обычным биполярным транзистором:

   А при необходимости, вместо составного транзистора КТ827 поставить полевой IRFZ44N, с резистором R1 – 47к. Полевик без радиатора, при нагрузке до 7 ампер, не греется. 

Работа ШИМ регулятора

   Таймер на микросхеме NE555 следит за напряжением на конденсаторе С1, которое снимает с вывода THR. Как только оно достигнет максимума – открывается внутренний транзистор. Который замыкает вывод DIS на землю. При этом на выходе OUT появляется логический ноль. Конденсатор начинает разряжаться через DIS и когда напряжение на нем станет равно нулю – система перекинется в противоположное состояние — на выходе 1, транзистор закрыт. Конденсатор начинает снова заряжаться и все повторяется вновь. 

   Заряд конденсатора С1 идет по пути: «R2->верхнее плечо R1 ->D2«, а разряд по пути: D1 -> нижнее плечо R1 -> DIS. Когда вращаем переменный резистор R1, у нас меняются соотношения сопротивлений верхнего и нижнего плеча. Что, соответственно, меняет отношение длины импульса к паузе. Частота задается в основном конденсатором С1 и еще немного зависит от величины сопротивления R1. Меняя отношение сопротивлений заряда/разряда – меняем скважность. Резистор R3 обеспечивает подтяжку выхода к высокому уровню — так так там выход с открытым коллектором. Который не способен самостоятельно выставить высокий уровень. 

Рекомендации по сборке и настройке

   Диоды можно ставить любые, конденсаторы примерно такого номинала, как на схеме. Отклонения в пределах одного порядка не влияют существенно на работу устройства. На 4.7 нанофарадах, поставленных в С1, например, частота снижается до 18кГц, но ее почти не слышно. 

   Если после сборки схемы греется ключевой управляющий транзистор, то скорее всего он полностью не открывается. То есть на транзисторе большое падение напряжения (он частично открыт) и через него течет ток. В результате рассеивается большая мощность, на нагрев. Желательно схему параллелить по выходу конденсаторами большой емкости, иначе будет петь и плохо регулировать. Чтобы не свистел – подбирайте С1, свист часто идет от него. В общем область применения очень широкая, особенно перспективным будет её использование в качестве регулятора яркости мощных светодиодных ламп, LED лент и прожекторов, но про это в следующий раз. Статья написана при поддержке ear, ur5rnp, stalker68.

   Форум по широтно-импульсным регуляторам

Как сделать контроллер оборотов двигателя на основе ШИМ (широтно импульсного регулятора)

Микроконтроллеры, такие как, например Arduino — это отличный способ управлять проектами в области электроники. К сожалению, максимальный вывод цифровых пинов равен 40 мА, чего недостаточно для питания большинства двигателей. Здесь может быть полезен шилд для регулятора оборотов двигателя на 12 вольт. Но это дорого, и позволяет вам управлять лишь несколькими моторами.

Простейший тип контроллера скорости использует сигнал модуляции ширины импульса. Этот сигнал может быть сгенерирован любым из ШИМ-пинов на Arduino. Поэтому нам нужно будет использовать внешний источник питания (например, аккумуляторную батарею) и транзисторную схему коммутации. Это похоже на транзисторную схему на шилде реле, но мы внесли несколько изменений. Я добавил светодиод для визуальной индикации на выходе.

В этом проекте я покажу вам, как сделать своими руками простой ШИМ регулятор оборотов двигателя.

Шаг 1: Инструменты и материалы

Вот материалы и инструменты, которые понадобятся вам для этого проекта.

Материалы:

• 2 биполярных NPN транзистора (например, tip31a)
• 2 диода IN4001
• 2 резистора 1000 Ом
• 2 светодиода любого цвета
• 2 коннектора 2 x 1
• 1 коннектор 1 x 4
• 1 коннектор для батареи
• 1 одножильный провод диаметром 0,255 мм
• 1 печатная плата

Некоторые из компонентов продублированы, потому что я делаю два контроллера скорости на одной печатной плате. Вы можете сделать только один, используя по одному компоненту.

Инструменты:

• Паяльник и припой
• Кусачки
• Стриппер для проволоки
• Плоскогубцы с узким носом

Шаг 2: Припаиваем транзисторы

Начните с пайки двух транзисторов на печатной плате. Оставьте между ними пространство, чтобы поместить другие компоненты. Пока не обрезайте провода. Обратите внимание на пин-аут транзистора, чтобы подключить все правильно. Чтобы лучше понять схему и то, как она работает, будет неплохо сначала сделать прототип схемы на плате.

Шаг 3: Припаяйте маленькие коннекторы

Припаяйте маленькие 2х1 коннекторы. В качестве альтернативы вы можете использовать винтовые клеммы. Опять же, оставьте пространство между коннекторами и транзисторами.

Шаг 4: Припаяйте диоды

Припаяйте диоды к передней панели, перед маленькими коннекторами. Соедините диоды с коннекторами как показано на 3 картинке. Это предотвратит подачу электродвигателем слишком большого тока на плату. Обрежьте излишки проводов на всех диодах. В идеале у вас должна остаться серебряная полоска, обращенная к верхней части доски — это упростит соединение.

Шаг 5: Припаяйте базовые резисторы

Припаяйте резисторы 1К к основанию (пин 1) каждого транзистора. Оставьте место между резисторами и не подключайте их ни к чему. Отрежьте основной провод и провод резистора, подключенный к нему.

Шаг 6: Припаяйте светодиодные резисторы

Припаяйте резистор 100 Ом к печатной плате, чтобы один из проводов был подключен к аноду светодиода (более длинный провод). Обрежьте один провод резистора и провод анода.

Шаг 7: Соедините пары резисторов

Подключите провод от одного из светодиодных резисторов к одному из транзисторных резисторов. Отрежьте провод только от светодиодного резистора. Повторите с остальными резисторами, чтобы сделать две пары резисторов.

Запомните, какой из резисторов подключен к какому! Эти пары будут раздельными, мы делаем 2 контроллера.

Шаг 8: Припаяйте внешние источники питания

Припаяйте провода источника питания. Вы можете подключить плату к аккумулятору на ваше усмотрение (учитывая напряжение и силу тока двигателя и микроконтроллера). Я подключил разъем для батареи 9 В, чтобы иметь возможность поставить аккумулятор 9 В или 12 В. Завяжите узел возле основания, чтобы разъем не выпал.

Дополнительно: просверлите отверстие, чтобы протащить провода насквозь для лучшей фиксации.

Шаг 9: Припаяйте большой коннектор

Припаяйте большой коннектор к левому верхнему углу платы. Подключите положительный провод от источника питания к самому дальнему контакту слева (положив плату так, чтобы коннектор был в левом верхнем углу). Подключите отрицательный провод источника питания к пину рядом с положительным контактом, который вы только что припаяли. Я использовал красный провод для положительных соединений, а синий для заземления.

Примечание: это можно использовать для питания микроконтроллера или другого аксессуара, а также вы можете использовать это в качестве источника питания, если вы не хотите использовать прилагаемые провода питания.

Шаг 10: Подключите входы ШИМ

Подключите резистор, подключенный к базе (пин 1) транзистора к одному из контактов большого коннектора. Сделайте то же самое для другого резистора, подключив его к оставшемуся контакту. Большой коннектор будет использоваться для входов/выходов. Подключите пин ШИМ к входным контактам ШИМ, которые вы только что припаяли, и используйте контакты питания в качестве входа или выхода для питания. Я использовал провод белого цвета для этих соединений.

Шаг 11: Подключение заземления

Подключите два эмиттера транзисторов (пин 3) к земле. Подключите два катодных провода светодиодов к земле. Обрежьте выводы трансмиттера и светодиодов. Я использовал провод синего цвета для заземления.

Шаг 12: Подключите контакты двигателя к электропитанию

Соедините положительный провод с ближайшим к серебряной полоске диода соединением. Руководствуйтесь для справки фотографией, так как эта часть может быть сложной. Сделайте это для обоих наборов коннекторов.

Шаг 13: Подключите контакты двигателя к коллектору транзистора

Здесь нужно вспомнить пару резисторов. Выберите пин для подключения мотора и выясните, к какому транзистору подключен светодиод возле этого пина. После этого подсоедините провод оставшегося соединения к коллектору (пин 2) транзистора, к которому подключен светодиод. Обрежьте провод транзистора и повторите это для другого коннектора и транзистора. Используйте изображения для справки.

Шаг 14: Загрузите код

Теперь у вас есть простое устройство для контроля двигателя. Вы можете установить скорость двигателя, отправив команду аналогового ввода на базу транзистора. Загрузите в Ардуино образец кода, приведенный ниже. Поиграйте со значениями и кодом, чтобы вам было удобно контролировать скорость двигателя.

Чтобы использовать это с другими микроконтроллерами, убедитесь, что он имеет выход ШИМ и установите выход в соответствии с требуемой скоростью. Если вы не знаете, как это сделать, найдите образец кода для управления светодиодом и измените код по-своему. В принципе, вы можете представить себе это как контроль светодиода; устройство принимает сигнал широтно-импульсного регулятора и управляет двигателем с более высоким напряжением и током.

Файлы

• Motor Controller Code.ino

Как работает контроллер заряда солнечной батареи?

Примечание. Хотя принципы практически одинаковы независимо от источника энергии (солнечные панели, ветер, гидроэнергия, топливо, генератор и т. д.), мы будем говорить здесь о солнечных электрических системах и будем использовать термины «контроллер заряда» и «контроллер солнечного заряда» взаимозаменяемы. Точно так же наш термин «батарея» представляет собой либо одну батарею, либо группу батарей.

Что такое солнечный контроллер заряда?

Неотъемлемая часть почти всех систем возобновляемой энергии на основе аккумуляторов, контроллеры заряда служат в качестве регулятора тока и/или напряжения для защиты аккумуляторов от перезарядки. Их цель состоит в том, чтобы обеспечить правильное питание и безопасность ваших батарей глубокого цикла в течение длительного времени.

Солнечные контроллеры заряда необходимы для безопасной и эффективной зарядки солнечных батарей. Думайте о контроллере заряда как о строгом регуляторе между вашими солнечными панелями и солнечной батареей. Без контроллера заряда солнечные панели могут продолжать подавать питание на аккумулятор после полного заряда, что приводит к повреждению аккумулятора и возникновению потенциально опасной ситуации.

Вот почему контроллер заряда так важен: большинство 12-вольтовых солнечных панелей выдают от 16 до 20 вольт, поэтому аккумуляторы очень легко могут перезарядиться без какого-либо регулирования . Большинству 12-вольтовых солнечных батарей требуется 14-14,5 вольт для полной зарядки, поэтому вы можете видеть, как быстро может возникнуть проблема перезарядки.

Как работает контроллер заряда от солнечной батареи?

Хотя вам не обязательно разбираться в технических тонкостях контроллера заряда, полезно знать основы — независимо от того, делаете ли вы солнечную установку своими руками или поручаете работу профессионалам.

Основные функции контроллера очень просты. Контроллеры заряда блокируют обратный ток и предотвращают перезаряд батареи. Некоторые контроллеры также предотвращают переразряд батареи, защищают от электрической перегрузки и/или отображают состояние батареи и поток энергии. Ниже мы рассмотрим каждую функцию отдельно.

Современные контроллеры заряда солнечных батарей работают, обнаруживая и контролируя уровень напряжения батареи и точно регулируя поток тока от панелей к батарее. Зарядку аккумулятора лучше всего выполнять в три этапа: максимизация тока для максимально быстрой зарядки аккумулятора примерно до 80 % (этап «массовой зарядки»), затем уменьшение тока по мере приближения аккумулятора к полному заряду («абсорбция»). этап) и, наконец, поддержание «плавающего» или «струйного» заряда, чтобы батарея была полностью заряжена и готова к использованию. Для получения дополнительной информации о трехэтапной зарядке солнечных батарей посмотрите первое видео из нашей серии видеороликов «Как правильно заряжать батарею глубокого цикла».

Типы контроллеров заряда от солнечных батарей

Когда вы начнете искать контроллеры заряда от солнечных батарей для продажи в Интернете, вы быстро поймете, что существует множество различных вариантов. Вы можете найти широкий спектр брендов, размеров, ценовых категорий и функций на выбор, что дает вам преимущество наличия отличных вариантов, но это также может быть ошеломляющим.

Как правило, тремя основными типами контроллеров заряда являются 1- или 2-ступенчатые контроллеры заряда от солнечных батарей, 3-ступенчатые и/или ШИМ-контроллеры заряда от солнечных батарей и отслеживание точки максимальной мощности (MPPT). Вы также найдете контроллеры заряда для электромобилей и тележек для гольфа. Наиболее часто используемые контроллеры заряда имеют зарядный ток от 4 до 60 ампер, но есть более новые контроллеры MPPT, которые могут достигать 80 ампер.

Простые 1- или 2-ступенчатые контроллеры

Эти контроллеры заряда используют шунтирующие транзисторы или реле для управления напряжением в одну или две ступени (отсюда и названия 1-ступенчатый или 2-ступенчатый контроллер). Это самые старые типы и чрезвычайно простые, а иногда и неэффективные компоненты. Однако их надежность и доступность по-прежнему привлекают некоторых людей.

3-ступенчатые и/или ШИМ-контроллеры

ШИМ-контроллеры заряда, производимые такими известными брендами, как Xantrex, Morningstar, Steca и Blue Sky, недороги и надежны. Их недостаток заключается в том, что их следует использовать только тогда, когда номинальное напряжение солнечных панелей соответствует напряжению батареи, и даже в этом случае они неэффективны в больших системах.

Контроллеры с отслеживанием точки максимальной мощности (MPPT)

Контроллеры заряда MPPT — это самые высококачественные и продвинутые доступные варианты, но они имеют соответствующую высокую цену. Производимые такими брендами, как Victron Energy, OutBack Power, MidNite Solar и другими, контроллеры MPPT обеспечивают впечатляющий уровень эффективности 94-98%, обеспечивая примерно на 10-30% больше энергии для солнечной батареи, чем другие типы. Если ваша солнечная система не маленькая (размером с кабину или меньше) и напряжение ее батареи не превышает 24 В, контроллер MPPT обычно стоит дополнительных первоначальных инвестиций. Поскольку с годами более крупные и продвинутые системы и аккумуляторные батареи на 48 В становятся все более распространенными, контроллеры заряда MPPT являются новым стандартом.

Почему важно иметь контроллер заряда от солнечной батареи

Блокировка обратного тока

Солнечные панели работают, пропуская ток через аккумулятор в одном направлении. Ночью панели могут пропускать ток в обратном направлении, вызывая небольшую разрядку аккумулятора. Потенциальные потери незначительны, но их легко предотвратить. Некоторые типы ветряных и гидрогенераторов также потребляют обратный ток при остановке (большинство из них не потребляет, за исключением случаев неисправности).

В большинстве контроллеров зарядный ток проходит через полупроводник (транзистор), который действует как клапан для управления током. Он называется «полупроводником», потому что пропускает ток только в одном направлении. Он предотвращает обратный ток без каких-либо дополнительных усилий или затрат.

В некоторых старых контроллерах электромагнитная катушка открывает и закрывает механический переключатель (называемый реле — вы можете услышать, как он включается и выключается). Реле отключается ночью, чтобы блокировать обратный ток. Эти контроллеры иногда называют контроллерами обхода вызовов.

Если вы используете массив солнечных батарей только для непрерывной зарядки аккумулятора (очень маленький массив относительно размера аккумулятора), то вам может не понадобиться контроллер заряда. Это редкое приложение. Примером может служить крошечный модуль обслуживания, который предотвращает разрядку аккумулятора в припаркованном автомобиле, но не выдерживает значительных нагрузок. В этом случае вы можете установить простой диод, чтобы заблокировать обратный ток. Диод, используемый для этой цели, называется «блокирующим диодом».

Предотвращение перезарядки

Когда аккумулятор полностью заряжен, он больше не может накапливать поступающую энергию. Если энергия продолжает подаваться с полной скоростью, напряжение батареи становится слишком высоким. Вода разделяется на водород и кислород и быстро выходит пузырями. (Похоже, что вода кипит, поэтому мы иногда ее так называем, хотя на самом деле она не горячая.) Существует чрезмерная потеря воды и вероятность того, что газы могут воспламениться и вызвать небольшой взрыв. Батарея также быстро разряжается и может перегреться. Чрезмерное напряжение также может вызвать нагрузку на ваши нагрузки (освещение, приборы и т. д.) или привести к отключению инвертора.

Предотвращение перезарядки — это просто вопрос уменьшения потока энергии к батарее, когда батарея достигает определенного напряжения. Когда напряжение падает из-за более низкой интенсивности солнца или увеличения потребления электроэнергии, контроллер снова разрешает максимально возможный заряд. Это называется «регулировка напряжения».

Это самая важная функция всех контроллеров заряда. Контроллер «смотрит» на напряжение и в ответ регулирует заряд аккумулятора. Некоторые контроллеры регулируют поток энергии к батарее, полностью включая или полностью отключая ток. Это называется «включение/выключение управления». Другие уменьшают ток постепенно. Это называется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Оба метода хорошо работают, если они правильно настроены для вашего типа батареи.

ШИМ-контроллеры заряда от солнечных батарей удерживают напряжение более постоянным. Если ШИМ-контроллер имеет двухступенчатую регулировку, он сначала будет удерживать напряжение на безопасном максимуме, чтобы аккумулятор полностью зарядился. Затем он снизит напряжение, чтобы поддерживать «финишный» или «струйный» заряд. Двухступенчатое регулирование важно для системы, в которой может наблюдаться избыточная энергия в течение многих дней или недель (или малое использование энергии). Он поддерживает полный заряд, но сводит к минимуму потерю воды и стресс.

Напряжения, при которых контроллер изменяет скорость заряда, называются заданными значениями. При определении идеальных уставок существует некоторый компромисс между быстрой зарядкой до захода солнца и умеренным перезарядом батареи.

Определение заданных значений зависит от предполагаемых моделей использования, типа батареи и, в некоторой степени, от опыта и философии проектировщика системы или оператора. Некоторые контроллеры имеют регулируемые уставки, а другие нет.

Зависимость контрольных точек от температуры

Идеальные контрольные точки напряжения для контроля заряда зависят от температуры батареи. Некоторые контроллеры имеют функцию, называемую «температурная компенсация». Когда контроллер определяет низкую температуру батареи, он повышает заданные значения. В противном случае, когда батарея холодная, она слишком быстро уменьшит заряд. Если ваши аккумуляторы подвергаются перепадам температуры более чем на 30° F (17° C), необходима компенсация.

Некоторые контроллеры имеют встроенный датчик температуры. Такой контроллер должен быть установлен в месте, где температура близка к температуре батарей. Лучшие контроллеры имеют удаленный датчик температуры на небольшом кабеле. Зонд должен быть присоединен непосредственно к батарее, чтобы сообщать контроллеру о его температуре.

Альтернативой автоматической температурной компенсации является ручная регулировка заданных значений (если возможно) в зависимости от времени года. Достаточно делать это только два раза в год, весной и осенью.

Контрольные уставки в зависимости от типа батареи

Идеальные уставки для контроля заряда зависят от конструкции батареи. Вплоть до середины 2010-х годов в подавляющем большинстве систем возобновляемой энергетики использовались свинцово-кислотные батареи глубокого цикла затопленного или герметичного типа. Залитые батареи заполнены жидкостью. Это стандартные, экономичные батареи глубокого цикла.

В герметичных батареях между пластинами используются насыщенные прокладки. Их также называют «клапанно-регулируемыми», «абсорбирующими стекломатами» или просто «необслуживаемыми». Их нужно отрегулировать до немного более низкого напряжения, чем залитые батареи, иначе они высохнут и испортятся. Некоторые контроллеры имеют средства для выбора типа батареи. Никогда не используйте контроллер, который не предназначен для вашего типа батареи.

Типичные уставки для 12-вольтовых свинцово-кислотных аккумуляторов при 77° F (25° C)

(Обычные, представлены здесь только для примера.)

Верхний предел (залитый аккумулятор): 14,4 В
Верхний предел (герметичный аккумулятор): 14,0 В
Возобновление полной зарядки: 13,0 В

Отключение при низком напряжении: 10,8 В
Повторное подключение: 12,5 В

Температурная компенсация для батареи 12 В:

-0,03 В на °C отклонение от стандарта 25°C

Что такое отключение при низком напряжении (LVD)?

Свинцово-кислотные аккумуляторы глубокого цикла, используемые в системах возобновляемой энергии, рассчитаны на разряд только примерно на 50-80%. Если они разряжаются на 100%, то сразу выходят из строя. Представьте себе кастрюлю с кипящей водой на кухонной плите. В тот момент, когда он высохнет, кастрюля перегревается. Если вы подождете, пока пар прекратится, будет уже слишком поздно!

Точно так же, если вы подождете, пока свет не станет тусклым, некоторое повреждение батареи уже произошло. Каждый раз, когда это происходит, емкость и срок службы батареи будут уменьшаться на небольшую величину. Если аккумулятор находится в таком переразряженном состоянии в течение нескольких дней или недель, он может быстро выйти из строя.

Единственный способ предотвратить чрезмерную разрядку, когда ничего не помогает, — это отключить нагрузки (приборы, освещение и т. д.), а затем снова подключить их только после того, как напряжение восстановится из-за существенной зарядки. Когда приближается переразряд, 12-вольтовая батарея падает ниже 11 вольт (24-вольтовая батарея падает ниже 22 вольт).

Цепь отключения при низком напряжении отключит нагрузку в этой заданной точке. Он снова подключит нагрузки только тогда, когда напряжение батареи существенно восстановится из-за накопления некоторого заряда. Типичная точка сброса LVD составляет 13 вольт (26 вольт в системе 24 В).

Все современные инверторы имеют встроенный LVD, даже дешевые карманные. Инвертор выключится, чтобы защитить себя и ваши нагрузки, а также вашу батарею. Обычно инвертор подключается непосредственно к батареям, а не через контроллер заряда, потому что потребляемый им ток может быть очень высоким, и потому что он не требует внешнего LVD.

Если у вас есть нагрузки постоянного тока, у вас должен быть LVD. Некоторые контроллеры заряда имеют встроенный контроллер. Вы также можете приобрести отдельное устройство LVD. В некоторых системах LVD есть «выключатель милосердия», который позволяет вам потреблять минимальное количество энергии, по крайней мере, достаточное для поиска свечей и спичек! Холодильники постоянного тока имеют встроенный LVD.

Если вы покупаете контроллер заряда со встроенным LVD, убедитесь, что его мощности достаточно для работы с нагрузками постоянного тока. Например, предположим, что вам нужен контроллер заряда, чтобы выдерживать ток заряда менее 10 ампер, но у вас есть напорный водяной насос постоянного тока, который потребляет 20 ампер (на короткое время) плюс осветительная нагрузка постоянного тока 6 ампер. Подойдет контроллер заряда с LVD на 30 ампер. Не покупайте контроллер заряда на 10 ампер, который имеет только 10 или 15 амперную нагрузку!

Будьте спокойны с защитой от перегрузки

Цепь перегружена, когда ток, протекающий в ней, выше, чем он может безопасно выдержать. Это может привести к перегреву и даже стать причиной возгорания. Перегрузка может быть вызвана неисправностью (короткое замыкание) в проводке или неисправным устройством (например, насосом для замерзшей воды). Некоторые контроллеры заряда имеют встроенную защиту от перегрузки, обычно с кнопочным сбросом.

Встроенная защита от перегрузки может быть полезна, но в большинстве систем требуется дополнительная защита в виде предохранителей или автоматических выключателей. Если у вас есть цепь с размером провода, для которого безопасная пропускная способность (точность) меньше, чем предел перегрузки контроллера, вы должны защитить эту цепь с помощью предохранителя или прерывателя с соответствующим меньшим номинальным током. В любом случае следуйте требованиям производителя и Национальным электротехническим нормам и правилам в отношении любых требований к внешним предохранителям или автоматическим выключателям.

Почему важны дисплеи и счетчики

Контроллеры заряда имеют множество возможных дисплеев, от одного красного индикатора до цифровых дисплеев напряжения и тока. Эти показатели важны и полезны. Представьте, что вы едете по стране без приборной панели в машине! Система отображения может отображать поток энергии в систему и из системы, приблизительный уровень заряда вашей батареи и когда достигаются различные пределы.

Однако, если вам нужен полный и точный мониторинг, потратьте около 200 долларов на отдельное цифровое устройство, включающее счетчик ампер-часов. Он действует как электронный бухгалтер, чтобы отслеживать энергию, доступную в вашей батарее. Если у вас есть отдельный системный монитор, то наличие цифровых дисплеев в самом контроллере заряда не принципиально. Даже самая дешевая система должна включать вольтметр в качестве минимального индикатора функционирования и состояния системы.

Имейте все это с панелью питания

Если вы устанавливаете систему для питания современного дома, вам потребуются защитные отключения и межсоединения для работы с высоким током. Электрооборудование может быть громоздким, дорогим и трудоемким в установке. Чтобы сделать вещи экономичными и компактными, приобретите готовый силовой щит. Он может включать в себя контроллер заряда с LVD, инвертор и цифровой мониторинг в качестве опций. Это облегчает электрику подключение основных компонентов системы и соблюдение требований безопасности Национального электротехнического кодекса или местных органов власти.

Контроллеры заряда для ветровых и гидроэлектростанций

Контроллер заряда для ветроэлектрической или гидроэлектрической системы зарядки должен защищать аккумуляторы от перезарядки, как и контроллер фотоэлектрических систем. Тем не менее, генератор должен постоянно находиться под нагрузкой, чтобы предотвратить превышение скорости вращения турбины. Вместо отключения генератора от батареи (как у большинства фотоэлектрических контроллеров) он отводит избыточную энергию на специальную нагрузку, которая поглощает большую часть мощности от генератора. Такой нагрузкой обычно является нагревательный элемент, который «сжигает» избыточную энергию в виде тепла. Если вы можете использовать тепло с пользой, прекрасно!

Всегда ли требуется контроллер заряда от солнечной батареи?

В большинстве систем возобновляемой энергии на основе аккумуляторов да. Однако в контроллере заряда может не быть необходимости, если вы используете небольшую панель для технического обслуживания/подзарядки (например, панели мощностью 1–5 Вт). Общепризнано, что контроллеры заряда не являются обязательным компонентом, если ваша панель выдает не более 2 Вт на каждые 50 Ач (ампер-часов).

Работает ли мой солнечный контроллер заряда?

Как узнать, что контроллер неисправен? Следите за своим вольтметром, когда батареи достигают полного заряда. Достигает ли напряжение (но не превышает ли) соответствующие заданные значения для вашего типа батареи? Пользуйтесь ушами и глазами — батарейки сильно булькают? На верхней части батареи скапливается много влаги? Это признаки возможного перезаряда. Получаете ли вы ожидаемую емкость от своего аккумулятора? В противном случае может быть проблема с вашим контроллером, и это может привести к повреждению ваших батарей.

Заключение

Хороший контроллер заряда стоит недорого по отношению к общей стоимости системы питания. И это не очень загадочно. Контроль заряда батареи настолько важен, что большинство производителей высококачественных батарей (с гарантией на пять лет и более) указывают требования к регулированию напряжения, отключению при низком напряжении и температурной компенсации. Когда эти ограничения не соблюдаются, аккумуляторы обычно выходят из строя после менее чем одной четверти их нормального ожидаемого срока службы, независимо от их качества или стоимости.

Покупайте лучшие контроллеры заряда от солнечных батарей по самым низким ценам

Ваши уникальные потребности, бюджет и настройка могут помочь вам определить лучшие варианты контроллеров заряда для вашей системы — и что бы вы ни выбрали, вы можете рассчитывать на то, что найдете его по лучшей цене от альтЭ.

Наш выбор контроллеров заряда для солнечных батарей включает в себя все модели с самым высоким рейтингом от ведущих брендов, что избавляет вас от хлопот и времени, необходимого для проверки нескольких магазинов, чтобы сузить выбор. А с alE вы можете быть уверены, что получаете наилучшую возможную цену, не жертвуя подлинностью или качеством продукта.

Ознакомьтесь с нашим выбором контроллеров заряда от солнечных батарей уже сегодня!

Руководство для покупателя. Нужен ли мне PWM или MPPT контроллер заряда солнечной батареи?

• Дом
• Руководства для покупателей автодомов Solar 4: расширение возможностей выбора солнечной энергии
• Выбор правильного контроллера/регулятора заряда солнечной батареи

Зачем нужен контроллер заряда от солнечной батареи?

 Контроллер заряда от солнечной батареи (часто называемый регулятором) похож на обычное зарядное устройство для аккумуляторов, т. е. он регулирует ток, протекающий от солнечной панели к блоку аккумуляторов, чтобы избежать перезарядки аккумуляторов. (Если вам не нужно понимать почему, прокрутите до конца простую блок-схему). Как и в обычном качественном зарядном устройстве, в нем могут быть установлены различные типы батарей, можно выбрать напряжение поглощения, плавающее напряжение, а иногда также можно выбрать периоды времени и / или остаточный ток. Они особенно подходят для литий-железо-фосфатных батарей, так как после полной зарядки контроллер остается на установленном плавающем или удерживающем напряжении около 13,6 В (3,4 В на элемент) до конца дня.

Наиболее распространенный профиль заряда — это та же базовая последовательность, что и в качественном сетевом зарядном устройстве, т. е. режим объемного заряда > режим абсорбции > плавающий режим. Вход в режим массовой зарядки происходит по адресу:

• восход солнца утром
• , если напряжение батареи падает ниже определенного значения в течение более чем установленного периода времени, например. 5 секунд (повторный вход)

Этот повторный вход в объемный режим хорошо работает со свинцово-кислотными батареями, так как падение напряжения хуже, чем для литиевых батарей, которые поддерживают более высокое и стабильное напряжение на протяжении большей части цикла разрядки.

Литиевые батареи 

Литиевые батареи (LiFePO4) не получают выгоды от повторного входа в режим работы в течение дня, поскольку внутреннее сопротивление литиевых батарей увеличивается при высоком (и низком) уровне заряда, как показано оранжевым цветом вертикальные линии на диаграмме ниже, и необходимо только время от времени балансировать ячейки, что можно сделать только вокруг напряжения поглощения. Связанная с этим причина заключается в том, чтобы избежать быстрых и значительных изменений напряжения, которые будут происходить в этих областях при включении и выключении больших нагрузок.

Литиевые батареи не имеют определенного «плавающего напряжения», поэтому «плавающее напряжение» контроллера должно быть установлено на уровне или чуть ниже «напряжения колена заряда» (как указано в таблице ниже) LiFePO4. профиль заряда, то есть 3,4 В на элемент или 13,6 В для 12-вольтовой батареи. Контроллер должен удерживать это напряжение до конца дня после полной зарядки аккумулятора.

Разница между PWM и MPPT солнечными контроллерами заряда

Суть различия заключается в следующем:

• При использовании ШИМ-контроллера ток отбирается от панели чуть выше напряжения батареи, тогда как
• С
  Контроллер заряда солнечной батареи MPPT ток выводится из панели при «максимальном напряжении питания» панели (представьте себе контроллер MPPT как «интеллектуальный преобразователь постоянного тока в постоянный»)

Часто можно встретить такие лозунги, как «вы получите 20% или более энергии, потребляемой контроллером MPPT». Эта дополнительная на самом деле значительно варьируется, и ниже приведено сравнение, предполагающее, что панель находится на полном солнце, а контроллер находится в режиме массовой зарядки. Игнорирование перепадов напряжения и использование простой панели и простой математики в качестве примера:

     Максимальный ток питания панели (имп) = 5,0 А

     Максимальное напряжение питания панели (Вмп)  = 18 В 10,8 В в полностью разряженном состоянии и 14,4 В во время абсорбционного заряда режим). При напряжении 13 В ток панели будет немного выше, чем максимальный ток, скажем, 5,2 А

С ШИМ-контроллером мощность, потребляемая панелью, составляет 5,2 А * 13 В = 67,6 Вт. Это количество энергии будет потребляться независимо от температуры панели, при условии, что напряжение панели остается выше напряжения батареи.

С контроллером MPPT мощность от панели 5,0А * 18В = 90 Вт, т.е. на 25% выше. Однако это слишком оптимистично, поскольку напряжение падает при повышении температуры; Таким образом, если температура панели повышается, скажем, на 30°C по сравнению со стандартными условиями испытаний (STC), температура составляет 25°C, а напряжение падает на 4% на каждые 10°C, т.е. всего на 12%, тогда мощность, потребляемая MPPT, будет быть 5А * 15,84В = 79,2Вт т.е. на 17,2% больше мощности, чем у ШИМ-контроллера.

Подводя итог, можно сказать, что при использовании контроллеров MPPT наблюдается увеличение сбора энергии, но процентное увеличение сбора значительно меняется в течение дня.

Различия в работе PWM и MPPT:

PWM:

Контроллер PWM (широтно-импульсная модуляция) можно рассматривать как (электронный) переключатель между солнечными панелями и аккумулятором:

901 78 переключатель включен, когда зарядное устройство находится в режиме массовой зарядки
• Переключатель включается и выключается по мере необходимости (широтно-импульсная модуляция), чтобы поддерживать напряжение батареи на уровне напряжения поглощения
• Выключатель выключен в конце абсорбции, когда напряжение батареи падает до напряжения холостого хода
• Переключатель снова «щелкает» ВКЛ и ВЫКЛ по мере необходимости (широтно-импульсная модуляция), чтобы поддерживать напряжение батареи на уровне плавающего напряжения

Обратите внимание, что, когда переключатель находится в положении OFF, напряжение на панели будет равно напряжению холостого хода (Voc), а когда переключатель в положении ON, напряжение на панели будет равно напряжению батареи + падению напряжения между панелью и контроллером.

Наилучшее соответствие панели для ШИМ-контроллера:

Наилучшее соответствие панели для ШИМ-контроллера — это панель с напряжением, которое чуть выше необходимого для зарядки аккумулятора и с учетом температуры, как правило, панель с Vmp (максимальное напряжение питания) около 18 В для зарядки 12-вольтовой батареи. Их часто называют панелями на 12 В, хотя их Vmp составляет около 18 В.

MPPT:

Контроллер MPPT можно рассматривать как «интеллектуальный преобразователь постоянного тока в постоянный», т. е. он снижает напряжение панели (следовательно, можно использовать «домашние панели») до напряжения, необходимого для зарядки аккумулятора. . Ток увеличивается в той же пропорции, в которой падает напряжение (без учета тепловых потерь в электронике), как в обычном понижающем DC-DC преобразователе.

«Умный» элемент в преобразователе постоянного тока — это контроль точки максимальной мощности панели, которая будет меняться в течение дня в зависимости от силы и угла солнца, температуры панели, затенения и состояния панели (панелей). Затем «умники» регулируют входное напряжение DC-DC преобразователя — на «инженерном языке» он обеспечивает согласованную нагрузку на панель.

Лучшее соответствие панели для контроллера MPPT:

Для согласования панели с контроллером MPPT рекомендуется проверить следующее:

1. Напряжение холостого хода панели (Voc) должно быть ниже допустимого напряжения.
2. VOC должен быть выше «начального напряжения», чтобы контроллер «запустился»
3. Максимальный ток короткого замыкания панели (Isc) должен находиться в пределах указанного диапазона

.

4. Максимальная мощность массива — некоторые контроллеры допускают ее превышение, например, к Redarc Manager 30 разрешено подключать до 520 Вт

Выбор правильного солнечного контроллера/регулятора

ШИМ является хорошим недорогим вариантом:

• для небольших систем

• где эффективность системы не критична, например, при подзарядке.

• для солнечных панелей с максимальным напряжением питания (Vmp) до 18В для зарядки аккумулятора 12В (36В для аккумулятора 24В и т. д.).

Контроллер MPPT лучше всего подходит:

• Для более крупных систем, где дополнительные 20%* или более сбора энергии оправданы

• Когда напряжение солнечной батареи значительно выше, чем напряжение батареи, т.е. использование домашних панелей для зарядки аккумуляторов 12 В

* Контроллер MPPT дает более высокую отдачу по сравнению с контроллером PWM при увеличении напряжения панели. т.е. панель eArche мощностью 160 Вт, использующая 36 обычных монокристаллических элементов с максимальным усилителем мощности 8,4 А, обеспечит около 8,6 А при 12 В; в то время как панель мощностью 180 Вт, имеющая еще 4 элемента, будет обеспечивать ту же силу тока, но 4 дополнительных элемента увеличивают напряжение панели на 2 В. Контроллер PWM не будет собирать дополнительную энергию, но контроллер MPPT будет собирать дополнительные 11,1% (4/36) от панели 180 Вт.

По тому же принципу все панели, использующие элементы SunPower с более чем 32 элементами, требуют контроллера заряда MPPT, в противном случае ШИМ-контроллер будет собирать ту же энергию с панелей с 36, 40, 44 элементами, что и с панелей с 32 элементами.

Функции и опции солнечного контроллера заряда

Контроллеры Victron SmartSolar имеют встроенный Bluetooth для удаленного мониторинга вашего MPPT путем сопряжения его со смартфоном или другим устройством через приложение Victron.

Контроллеры Boost MPPT

Контроллеры заряда MPPT Genasun Boost позволяют заряжать аккумуляторы с более высоким напряжением, чем панель.

Комбинированное зарядное устройство MPPT и DC-DC

Функция MPPT является естественным дополнением к функции зарядного устройства DC-DC, и существует несколько качественных брендов которые обеспечивают это более в стадии разработки.
Один блок можно использовать отдельно, так как он автоматически переключается между зарядкой от генератора и солнечной батареей. Для более крупных систем мы предпочитаем использовать отдельный контроллер MPPT для стационарных панелей, установленных на крыше, и использовать комбинированный контроллер MPPT/DC-DC с переносными панелями. В этом случае разъем Андерсона размещается снаружи дома на колесах, который затем подключается к солнечному входу блока MPPT/DC-DC.

Обратите внимание, что емкость аккумуляторной батареи должна быть достаточной, чтобы суммарный зарядный ток от одновременной зарядки от генератора и солнечных панелей на крыше не превышал рекомендованный производителем максимальный зарядный ток.

Более дешевые варианты

Дешевые контроллеры могут быть помечены как MPPT, но тестирование показало, что некоторые из них на самом деле являются ШИМ-контроллерами.
Дешевые контроллеры могут не иметь защиты батареи от перенапряжения, что может привести к перезарядке батареи и потенциальному повреждению батареи, поэтому покупатель должен быть осторожен.

Несколько солнечных зарядных устройств

При правильном подключении можно добавить несколько солнечных зарядных устройств (любой комбинации типа и номинала) для зарядки аккумулятора . Правильная проводка означает, что каждое солнечное зарядное устройство в идеале подключается отдельно и непосредственно к клеммам аккумулятора. Этот идеальный случай означает, что каждый контроллер «видит» напряжение батареи и не зависит от тока, поступающего от других контроллеров заряда. Контроллеры явно не будут иметь одинаковых зарядных характеристик и могут иметь разные настройки, и заряжать они будут по запрограммированным характеристикам. Эта ситуация ничем не отличается от зарядки аккумулятора от сети/генератора одновременно с зарядкой от солнечной батареи. В современных контроллерах ток не будет течь обратно от батареи к контроллеру (за исключением очень небольшого тока покоя).

Простая блок-схема

Мне нужен контроллер заряда от солнечной батареи

Vmp солнечной панели больше, чем:
— 19В для батареи 12В
— 34В для батареи 24В
— 49В для батареи 36В
— 64В для батареи 48В

Vmp солнечной панели находится в пределах:
— 17-19В для батареи 12В
— 30-34В для батареи 24В
— 43-49В для батареи 36В
— 56-64В для батареи 48В

Vmp солнечной панели меньше:
— 13В для батареи 12В
— 26В для батареи 24В
— 41В для батареи 36В
— 43В для батареи 48В

Добро пожаловать на наш веб-сайт. Если вы продолжаете просматривать и использовать этот веб-сайт, вы соглашаетесь соблюдать и соблюдать следующие условия использования, которые вместе с нашей политикой конфиденциальности регулируют отношения Solar 4 RVs с вами в отношении этого веб-сайта. Если вы не согласны с какой-либо частью этих условий, пожалуйста, не используйте наш веб-сайт.

Термин «Solar 4 RVs» или «нас» или «мы» относится к владельцу веб-сайта, зарегистрированный офис которого . Наш ABN — 12 126 817 318. Термин «вы» относится к пользователю или зрителю нашего веб-сайта.

Использование этого веб-сайта регулируется следующими условиями использования:

• Содержание страниц этого веб-сайта предназначено только для вашего общего ознакомления и использования. Он может быть изменен без предварительного уведомления.
• Ни мы, ни какие-либо третьи лица не дают никаких гарантий в отношении точности, своевременности, производительности, полноты или пригодности информации и материалов, найденных или предлагаемых на этом веб-сайте, для какой-либо конкретной цели. Вы признаете, что такая информация и материалы могут содержать неточности или ошибки, и мы прямо исключаем ответственность за любые такие неточности или ошибки в максимально разрешенной законом степени.
• Вы используете любую информацию или материалы на этом веб-сайте исключительно на свой страх и риск, за который мы не несем ответственности. Вы несете личную ответственность за то, чтобы любые продукты, услуги или информация, доступные на этом веб-сайте, соответствовали вашим конкретным требованиям.
• Этот веб-сайт содержит материалы, которые принадлежат нам или лицензированы для нас. Этот материал включает, помимо прочего, дизайн, компоновку, вид, внешний вид и графику. Воспроизведение запрещено, кроме как в соответствии с уведомлением об авторских правах, которое является частью этих условий.
• Все товарные знаки, воспроизведенные на этом веб-сайте, которые не являются собственностью оператора или лицензии на него, признаются на веб-сайте.
• Несанкционированное использование данного веб-сайта может привести к иску о возмещении ущерба и/или стать уголовным преступлением.