מעגל מטען סלולרי סולארי

המאמר דן באופן מקיף במעגל מטען לטלפון סלולרי חכם מבוסס MPPT. אחד הקוראים הנלהבים של הבלוג ביקש את הרעיון.

מפרט טכני

אני סטודנט בשנה האחרונה לחשמל ואלקטרוניקה. כותרת פרויקט השנה האחרונה שלי היא מטען סולארי חכם לטלפונים סלולריים. קיוויתי אדוני יכול לעזור לי כיצד להפוך מטען סולארי לחכם.

משהו שנתקלתי בו היה שימוש בממשק משתמש כמו שימוש הוביל ליידע את המשתמש אם קרינת השמש מספיקה כדי להטעין את המטען או משהו כזה. אבל אני לא בטוח כיצד ייראה המעגל ואילו רכיבים נדרשים. בתקווה לעזרתו של אדוני.

חשבתי להשתמש בממשק משתמש כדי להפוך את המטען הסולארי ל'חכם '. עם תכונה המודיעה למשתמש האם כמות אור השמש מספיקה לטעינה יעילה. לדוגמא אם קרינת האור נמוכה מדי, יידעו את המשתמש באמצעות נורית LED או מסך תצוגה.

וכשהמטען הסולארי נטען במלואו, נורית נורית מדליקה כדי להודיע ​​למשתמש שהמטען הסולארי מוכן לשימוש.

זה מה שחשבתי לפתח עד כה אדוני. אבל אני לא בטוח לגבי המורכבות של זה, ולכן אני פתוח לכל הצעה חדשה לשיפור העיצוב הזה.

קראתי גם כמה מאמרים בבלוג של אדוני בנושא mppt. אני לא בטוח אם עלי לשקול להוסיף את זה לתכנון זה מכיוון שאיני מכיר את המורכבות של בניית מעגל זה.

אני אמור לפתח א מטען סולארי חכם נייד לטלפונים סלולריים . לכן שקלתי להשתמש בממשק משתמש כדי ליידע את המשתמשים כשיטה 'חכמה'. בתקווה אדוני יכול לעזור לי בפיתוח המעגל הזה. אני פתוח גם לכל הצעה חדשה אדוני.

תודה על המשוב המהיר שלך ואני מאוד מעריך את עזרתך אדוני.

שיהיה לך יום נהדר אדוני.

העיצוב

בהתייחס למעגל המטען הסולארי החכם לעיל, ניתן לחלק את העיצוב לשלושה שלבים בסיסיים:

1) מבוסס mosfet ממיר באק שלב.

2) השלב המהיר של 555 IC

3) המבוסס על אופמפ גשש סולארי MPPT שלב.

השלבים מתוכננים לפעול באופן הבא:

ממיר ה- buck מורכב בעצם ממוסף ערוץ P, דיודת תגובה מהירה ומשרן. שלב זה נכלל על מנת להשיג את הכמות הרצויה של מתח מדורדל ביעילות מקסימאלית, מכיוון שאובדן בצורת חום ופרמטרים אחרים הם מינימליים באמצעות טופולוגיה של באק.

במה IC 555

שלב ה- IC 555 מתוכנן לייצר תדר למוספט ממיר הדולר וגם כווסת מתח קבוע באמצעות פינת הבקרה שלו 5. ה- BJT על פי pin5 שלו מכבה ומכבה את תדר ממיר ה- buck בכל פעם שהוא מקבל אות טריגר בסיס משלב הגשש של opamp או מהמשוב שהוגדר על פני פלט ממיר ה- buck באמצעות ההגדרה המוקדמת של 10k.

כשמגיעים לשלב ה- opamp, ניתן לראות את התשומות שלו מוגדרות בצורה כזו שהפוטנציאל בכניסה ההפוכה של ה- IC יישאר קמצוץ גבוה יותר מהכניסה הלא-הפוכה שלו בגלל נוכחותן של שלוש הדיודות הנושרות של 1N4148.

ההגדרה המוקדמת של 10k מותאמת כך שבמתח שיא מתח השמש המדגם ב- pin2 נשמר רק נמוך ממתח האספקה ​​ב- pin7, זה חיוני מכיוון שהזנת הקלט לא צריכה להיות גבוהה יותר ממתח האספקה ​​של ה- IC לפי הכללים הסטנדרטיים. ומפרט ה- IC.

במצב שלעיל, סיכת הפלט 6 של האופמפ מוחזקת על פוטנציאל אפס בגלל הפוטנציאל הנמוך יותר של הצל של pin3 מאשר pin2.

אופטימיזציה של MPPT

בתנאי עומס אופטימליים, כאשר מפרט מתח העומס שווה לדירוג המתח של הפאנל הסולארי, הפאנל פועל באופן אוטומטי ביעילות מקסימאלית וגשש ה- opamp נשאר רדום, אולם במקרה שמרגישים עומס עומס ללא תחרות או לא תואם, מתח הפאנל נוטה להיגרר עם רמת מתח העומס.

ניתן לעקוב אחר המצב בנקודה 2 אשר חווה גם ירידה במתח פרופורציונאלי, אך הפוטנציאל בפין 3 נשאר מוצק ולא זז עקב נוכחותו של הקבל 10uF, עד לרגע בו פוטנציאל הסיכה 2 נוטה לרדת מתחת לטיפת 3 דיודות המוצבת על פני פינ 3. . Pin3 מתחיל כעת לחזות בפוטנציאל עולה מאשר pin2, מה שמייצר באופן מיידי שיא ב- pin6 של ה- IC.

הגבוה הנמוך ב- pin6 שולח טריגר בבסיס הטרנזיסטור BC547 הממוקם על פני pin5 של IC555. זה מכריח את הנורא לסגור את עצמו ואת תפוקת הכסף, אשר בתורו הופכת את העומס ללא יעיל להחזיר את התקינות על פני הפאנל ושלב הגשש אופמפ ... המחזור ממשיך לעבור במהירות, מה שמבטיח מתח אופטימלי לעומס וכן מתח עומס מותאם לפאנל כך שהמתח שלו לעולם לא יירד מתחת לאזור הברך הקריטי שלו.

המשרן של שלב הממיר עשוי להיבנות באמצעות חוט מגנטי 22 SWG, עם כ -20 סיבובים מעל כל ליבת פריט מתאימה.

ניתן להשתמש בקביעה המוקדמת של 10k להתאמת מתח המתח לרמות הנדרשות בהתאם למפרט העומס.

כיצד להגדיר את המעגל

לאחר בנייתו, ניתן להגדיר את המטען הסולארי החכם שהוסבר לעיל לפי ההליכים הבאים:

1) אל תחבר שום עומס ביציאה.

2) החל זרם זרם חיצוני (זרם נמוך מאוד) על פני כניסת המעגל שבו הפאנל מיועד להיות מחובר. זרם זה צריך להיות ברמה השווה בערך למפרט מתח השיא שנבחר בפאנל.

3) התאם את ההגדרה הקבועה מראש של ה- 10amp כך שהפוטנציאל ב- pin2 יהפוך למעט נמוך יותר מהפוטנציאל ב- pin7 של ה- IC.

4) לאחר מכן, התאם את ההגדרה הקבועה מראש של 10k כך שהפלט מממיר ה- buck ייצר מתח שווה בדיוק לדירוג מתח העומס המיועד. אם זה טלפון סלולרי שצריך לטעון, המתח עשוי להיות מוגדר ל -5 וולט, עבור תא ליתיום הוא יכול להיות מוגדר ל -4.2 וולט וכן הלאה.

4) לבסוף חברו עומס דמה שעשוי להיות בעל דירוג מתח הפעלה נמוך בהרבה מזרם הכניסה, אך דירוג הזרם גבוה יותר מזרם הכניסה .... ובדוק את התגובה הכוללת מהמעגל.

על המעגל לייצר את התוצאות הבאות:

כאשר הזנת pin6 מחוברת עם pin5 BJT של ה- IC 555, DC לא אמור להראות ירידה של יותר מ -2 וולט מגודלו בפועל. משמע אם זרם הכניסה הוא 15 וולט והעומס הוא 6 וולט, ניתן לראות את הצניחה על פני כניסת הזרם הגבוהה מתחת ל 13 וולט.

לעומת זאת כאשר pin6 מנותק זה חייב ליפול ולהתיישר בהתאם למתח העומס, כלומר אם ה- DC הוא 15V והעומס הוא 6V, ניתן לראות את זרם הכניסה יורד ב -6 V.

התוצאות לעיל יאשרו תפקוד נכון ומיטבי של מעגל המטען הסלולרי הסלולרי החכם המוצע.

יש לבנות את השלבים, לבדוק אותם, לאשר אותם באופן שלב אחר שלב ואז לשלב אותם יחד.