9 circuitos simples de cargadores de baterías solares

9 circuitos simples de cargadores de baterías solares

Los cargadores solares simples son pequeños dispositivos que permiten cargar una batería de forma rápida y económica, mediante energía solar.

Un cargador solar simple debe tener incorporadas 3 características básicas:

  • Debería ser de bajo costo.
  • Laico amigable y fácil de construir.
  • Debe ser lo suficientemente eficiente como para satisfacer las necesidades fundamentales de carga de la batería.

La publicación explica de manera exhaustiva nueve circuitos de carga de batería solar mejores pero simples que utilizan el IC LM338, transistores, MOSFET, convertidor buck, etc.que pueden ser construidos e instalados incluso por un profano para cargando todo tipo de baterías y operar otros equipos relacionados



Visión general

Paneles solares no son nuevos para nosotros y hoy en día se emplea ampliamente en todos los sectores. La propiedad principal de este dispositivo para convertir la energía solar en energía eléctrica lo ha hecho muy popular y ahora está siendo considerado como la solución futura para todas las crisis o escaseces de energía eléctrica.

La energía solar puede usarse directamente para alimentar un equipo eléctrico o simplemente almacenarse en un dispositivo de almacenamiento apropiado para su uso posterior.

Normalmente, solo hay una forma eficiente de almacenar energía eléctrica, y es mediante el uso de baterías recargables.

Las baterías recargables son probablemente la mejor y más eficiente forma de recolectar o almacenar energía eléctrica para su uso posterior.

La energía de una celda solar o un panel solar también se puede almacenar de manera efectiva para que se pueda usar según sus propias preferencias, normalmente después de que el sol se ha puesto o cuando está oscuro y cuando la energía almacenada se vuelve muy necesaria para operar las luces.

Aunque pueda parecer bastante simple, cargar una batería desde un panel solar nunca es fácil, por dos razones:

El voltaje de un panel solar puede variar enormemente, dependiendo de los rayos solares incidentes, y

La corriente también varía debido a las mismas razones anteriores.

Las dos razones anteriores pueden hacer que los parámetros de carga de una batería recargable típica sean muy impredecibles y peligrosos.

ACTUALIZAR:

Antes de profundizar en los siguientes conceptos, probablemente pueda probar este cargador de batería solar súper fácil que garantizará la carga segura y garantizada de una pequeña batería de 12 V 7 Ah a través de un pequeño panel solar:

Piezas necesarias

  • Panel solar: 20 V, 1 amperio
  • IC 7812 - 1no
  • Diodos 1N4007 - 3nos
  • Resistencia 2k2 1/4 vatios - 1no

Eso se ve bien, ¿no? De hecho, el IC y los diodos ya podrían descansar en su caja de basura electrónica, por lo que es necesario comprarlos. Ahora veamos cómo se pueden configurar para el resultado final.

El tiempo estimado necesario para cargar la batería de 11 V a 14 V es de unas 8 horas.

Como sabemos, el IC 7812 producirá un 12V fijo en la salida que no se puede usar para cargar una batería de 12V. Los 3 diodos conectados a sus terminales de tierra (GND) se introducen específicamente para contrarrestar este problema y actualizar la salida del IC a aproximadamente 12 + 0,7 + 0,7 + 0,7 V = 14,1 V, que es exactamente lo que se requiere para cargar un 12 V batería completamente.

La caída de 0,7 V en cada diodo eleva el umbral de conexión a tierra del IC mediante el nivel estipulado que obliga al IC a regular la salida a 14,1 V en lugar de 12 V. La resistencia de 2k2 se usa para activar o polarizar los diodos para que pueda conducir y hacer cumplir la caída total prevista de 2,1 V.

Haciéndolo aún más simple

Si está buscando un cargador solar aún más simple, probablemente no pueda haber nada más sencillo que conectar un panel solar con la clasificación adecuada directamente con la batería correspondiente a través de un diodo de bloqueo, como se muestra a continuación:

Aunque el diseño anterior no incorpora regulador, seguirá funcionando ya que la salida de corriente del panel es nominal, y este valor solo mostrará un deterioro a medida que el sol cambie de posición.

Sin embargo, para una batería que no está completamente descargada, la configuración simple anterior puede causar algún daño a la batería, ya que la batería tenderá a cargarse rápidamente y continuará cargándose a niveles inseguros y por períodos de tiempo más largos.

1) Usando LM338 como controlador solar

Pero gracias a los chips modernos y altamente versátiles como el LM 338 y LM 317 , que puede manejar las situaciones anteriores de manera muy efectiva, haciendo que el proceso de carga de todas las baterías recargables a través de un panel solar sea muy seguro y deseable.

El circuito de un cargador de batería solar LM338 simple se muestra a continuación, utilizando el IC LM338:

El diagrama de circuito muestra una configuración simple usando el IC LM 338 que ha sido configurado en su modo estándar de fuente de alimentación regulada.

Uso de una función de control de corriente

La especialidad del diseño es que incorpora un Control actual característica también.

Significa que, si la corriente tiende a aumentar en la entrada, lo que normalmente podría ocurrir cuando la intensidad de los rayos solares aumenta proporcionalmente, el voltaje del cargador cae proporcionalmente, reduciendo la corriente de nuevo a la clasificación especificada.

Como podemos ver en el diagrama, el colector / emisor del transistor BC547 está conectado a través del ADJ y la tierra, se convierte en el responsable de iniciar las acciones de control de corriente.

A medida que aumenta la corriente de entrada, la batería comienza a consumir más corriente, lo que genera un voltaje en R3 que se traduce en una unidad base correspondiente para el transistor.

El transistor conduce y corrige el voltaje a través del C LM338, de modo que la tasa de corriente se ajusta según los requisitos de seguridad de la batería.

Límite actual Fórmula:

R3 se puede calcular con la siguiente fórmula

R3 = 0,7 / límite de corriente máxima

El diseño de PCB para el circuito de cargador de batería solar simple explicado anteriormente se muestra a continuación:

El medidor y el diodo de entrada no están incluidos en la PCB.

2) Circuito cargador de batería solar de $ 1

El segundo diseño explica un circuito de cargador solar económico pero efectivo, de menos de $ 1, económico pero efectivo, que puede ser construido incluso por un profano para aprovechar la carga eficiente de la batería solar.

Solo necesitará un panel de panel solar, un interruptor selector y algunos diodos para configurar un cargador solar razonablemente efectivo.

¿Qué es el seguimiento solar del punto de máxima potencia?

Para un lego, esto sería algo demasiado complejo y sofisticado de comprender y un sistema que involucra electrónica extrema.

En cierto modo, puede ser cierto y seguramente los MPPT son dispositivos sofisticados de gama alta que están destinados a optimizar la carga de la batería sin alterar la curva V / I del panel solar.

En palabras simples un MPPT rastrea el voltaje máximo disponible instantáneo del panel solar y ajusta la velocidad de carga de la batería de modo que el voltaje del panel no se vea afectado o no se cargue.

En pocas palabras, un panel solar funcionaría de manera más eficiente si su voltaje instantáneo máximo no se arrastra hacia abajo cerca del voltaje de la batería conectada, que se está cargando.

Por ejemplo, si el voltaje de circuito abierto de su panel solar es de 20 V y la batería a cargar tiene una potencia de 12 V, y si conecta los dos directamente, el voltaje del panel caerá al voltaje de la batería, lo que haría que las cosas fueran demasiado ineficientes. .

Por el contrario, si pudiera mantener inalterado el voltaje del panel y extraer la mejor opción de carga posible, el sistema funcionaría con el principio MPPT.

Por lo tanto, se trata de cargar la batería de manera óptima sin afectar ni disminuir el voltaje del panel.

Existe un método simple y de costo cero para implementar las condiciones anteriores.

Elija un panel solar cuyo voltaje de circuito abierto coincida con el voltaje de carga de la batería. Significado para un Batería 12V puede elegir un panel con 15V y eso produciría la máxima optimización de ambos parámetros.

Sin embargo, en la práctica, las condiciones anteriores podrían ser difíciles de lograr porque los paneles solares nunca producen salidas constantes y tienden a generar niveles de energía en deterioro en respuesta a las posiciones variables de los rayos solares.

Es por eso que siempre se recomienda un panel solar con una clasificación mucho más alta para que incluso en las peores condiciones diurnas mantenga la batería cargándose.

Dicho esto, de ninguna manera es necesario optar por sistemas MPPT costosos, puede obtener resultados similares gastando unos pocos dólares en ellos. La siguiente discusión aclarará los procedimientos.

Cómo funciona el circuito

Como se mencionó anteriormente, para evitar una carga innecesaria del panel, necesitamos tener condiciones que combinen idealmente el voltaje fotovoltaico con el voltaje de la batería.

Esto se puede hacer usando algunos diodos, un voltímetro barato o su multímetro existente y un interruptor giratorio. Por supuesto, con alrededor de $ 1, no puede esperar que sea automático, es posible que tenga que trabajar con el interruptor varias veces al día.

Sabemos que la caída de voltaje directo de un diodo rectificador es de alrededor de 0,6 voltios, por lo que al agregar muchos diodos en serie, es posible aislar el panel para que no se arrastre al voltaje de la batería conectada.

En referencia al diagrama de circuito que se muestra a continuación, se puede arreglar un pequeño cargador MPPT usando los componentes baratos que se muestran.

Supongamos en el diagrama que el voltaje del circuito abierto del panel es de 20 V y que la batería tiene una capacidad nominal de 12 V.

Conectarlos directamente arrastraría el voltaje del panel al nivel de la batería, lo que haría que las cosas fueran inapropiadas.

Al agregar 9 diodos en serie, aislamos efectivamente el panel para que no se cargue y se arrastre al voltaje de la batería y, sin embargo, extraemos la corriente de carga máxima.

La caída hacia adelante total de los diodos combinados sería de alrededor de 5 V, más el voltaje de carga de la batería de 14,4 V da alrededor de 20 V, lo que significa que una vez conectado con todos los diodos en serie durante el pico de sol, el voltaje del panel caerá marginalmente a alrededor de 19 V, lo que resulta en una eficiencia carga de la batería.

Ahora suponga que el sol comienza a descender, lo que hace que el voltaje del panel caiga por debajo del voltaje nominal, esto se puede monitorear a través del voltímetro conectado, y algunos diodos se saltan hasta que la batería se restablece y recibe la potencia óptima.

El símbolo de flecha que se muestra conectado con el voltaje positivo del panel se puede reemplazar con un interruptor giratorio para la selección recomendada de los diodos en serie.

Con la situación anterior implementada, se pueden simular condiciones claras de carga de MPPT de manera efectiva sin emplear dispositivos costosos. Puede hacer esto para todo tipo de paneles y baterías con solo incluir más diodos en serie.

cargador solar más simple que usa solo diodos

3) Cargador solar y circuito de controlador para LED SMD blanco de alta potencia 10W / 20W / 30W / 50W

La tercera idea nos enseña cómo construir un LED solar simple con circuito cargador de batería para iluminación LED de alta potencia (SMD) luces del orden de 10 vatios a 50 vatios. Los LED SMD están completamente protegidos térmicamente y contra sobrecorriente utilizando una etapa limitadora de corriente LM 338 de bajo costo. La idea fue solicitada por el Sr. Sarfraz Ahmad.

Especificaciones técnicas

Básicamente, soy un ingeniero mecánico certificado de Alemania hace 35 años y trabajé en el extranjero durante muchos años y me fui hace muchos años debido a problemas personales en casa.
Lamento molestarlo, pero conozco sus capacidades y experiencia en electrónica y sinceridad para ayudar y guiar los comienzos como yo. He visto este circuito en alguna parte para 12 vdc.

Me he conectado a SMD, 12v 10 vatios, cap 1000uf, 16 voltios y un rectificador de puente, puedes ver el número de pieza en eso.Cuando enciendo las luces, el rectificador comienza a calentarse y los dos SMD también. Me temo que si estas luces se dejan encendidas durante mucho tiempo, pueden dañar los SMD y el rectificador. No sé dónde está el problema. Puedes ayudarme.

Tengo una luz en el porche del coche que se enciende en el disco y se apaga al amanecer. Desafortunadamente, debido a la pérdida de carga cuando no hay electricidad, esta luz permanece apagada hasta que vuelve la electricidad.

Quiero instalar al menos dos SMD (12 voltios) con LDR para que tan pronto como se apague la luz, las luces SMD se encenderán. Quiero agregar dos luces similares en otro lugar en el porche del automóvil para mantener todo iluminado. Creo que si conecto estas cuatro luces SMD con una fuente de alimentación de 12 voltios, obtendrá la energía del circuito UPS.

Por supuesto, supondrá una carga adicional para la batería del SAI, que apenas está completamente cargada debido a los frecuentes cortes de carga. La otra mejor solución es instalar un panel solar de 12 voltios y conectar estas cuatro luces SMD con él. Cargará la batería y encenderá / apagará las luces.

Este panel solar debería ser capaz de mantener estas luces toda la noche y se apagará al amanecer. Por favor, ayúdame también y dame detalles sobre este circuito / proyecto.

Puede tomarse su tiempo para averiguar cómo hacerlo. Le escribo porque, lamentablemente, ningún vendedor de productos electrónicos o solares en nuestro mercado local está dispuesto a brindarme ayuda, ninguno de ellos parece estar calificado técnicamente y solo quiere para vender sus partes.

Sarfraz Ahmad

Rawalpindi, Pakistán

cargador solar controlado por corriente con banco LED

El diseño

En el circuito de luz LED solar SMD de 10 vatios a 50 vatios que se muestra arriba con cargador automático, vemos las siguientes etapas:

  • A solar panel
  • Un par de circuitos reguladores LM338 controlados por corriente
  • Un relé de cambio
  • Una batería recargable
  • y un módulo LED SMD de 40 vatios

Las etapas anteriores se integran de la siguiente manera explicada:

Las dos etapas del LM 338 están configuradas en modos de regulador de corriente estándar con el uso de las respectivas resistencias de detección de corriente para garantizar una salida controlada por corriente para la carga conectada relevante.

La carga para el LM338 izquierdo es la batería que se carga desde esta etapa LM338 y una fuente de entrada del panel solar. La resistencia Rx se calcula de manera que la batería reciba la cantidad estipulada de corriente y no se sobrecargue ni se sobrecargue.

El LM 338 del lado derecho se carga con el módulo LED y aquí también el Ry se asegura de que el módulo reciba la cantidad correcta de corriente especificada para proteger los dispositivos de una situación de fuga térmica.

Las especificaciones de voltaje del panel solar pueden estar entre 18 V y 24 V.

Se introduce un relé en el circuito y se conecta con el módulo LED de modo que se enciende solo durante la noche o cuando está oscuro por debajo del umbral para que el panel solar genere la energía requerida.

Mientras el voltaje solar esté disponible, el relé permanece energizado aislando el módulo LED de la batería y asegurando que el módulo LED de 40 vatios permanezca apagado durante el día y mientras se carga la batería.

Después del anochecer, cuando el voltaje solar se vuelve lo suficientemente bajo, el relé ya no puede mantener su posición N / O y cambia al cambio N / C, conectando la batería con el módulo LED e iluminando la matriz a través del dispositivo completamente cargado disponible. Potencia de la batería.

El módulo LED se puede ver adjunto con un disipador de calor que debe ser lo suficientemente grande para lograr un resultado óptimo del módulo y para garantizar una mayor vida útil y brillo del dispositivo.

Calcular los valores de resistencia

Las resistencias limitadoras indicadas se pueden calcular a partir de las fórmulas dadas:

Rx = 1,25 / corriente de carga de la batería

Ry = 1,25 / clasificación de corriente LED.

Suponiendo que la batería sea de plomo-ácido de 40 AH, la corriente de carga preferida debe ser de 4 amperios.

por lo tanto, Rx = 1.25 / 4 = 0.31 ohms

potencia = 1,25 x 4 = 5 vatios

La corriente del LED se puede encontrar dividiendo su potencia total por la tensión nominal, es decir, 40/12 = 3,3 amperios

por lo tanto Ry = 1,25 / 3 = 0,4 ohmios

potencia = 1,25 x 3 = 3,75 vatios o 4 vatios.

Las resistencias limitadoras no se emplean para los LED de 10 vatios ya que el voltaje de entrada de la batería está a la par con el límite de 12 V especificado del módulo LED y, por lo tanto, no puede exceder los límites de seguridad.

La explicación anterior revela cómo el IC LM338 se puede usar simplemente para hacer un circuito de luz LED solar útil con un cargador automático.

4) Circuito automático de luz solar mediante relé

En nuestro 4º circuito automático de luz solar incorporamos un único relé como interruptor para cargar una batería durante el día o mientras el panel solar esté generando electricidad, y para iluminar un LED conectado mientras el panel no está activo.

Actualización a un cambio de relé

En uno de mis artículos anteriores que explicaba un sencillo circuito de luz solar para jardín , empleamos un solo transistor para la operación de conmutación.

Una desventaja del circuito anterior es que no proporciona una carga regulada para la batería, aunque podría no ser estrictamente esencial, ya que la batería nunca se carga a su máximo potencial, este aspecto podría requerir una mejora.

Otra desventaja asociada del circuito anterior es su especificación de baja potencia que le impide usar baterías y LED de alta potencia.

El siguiente circuito resuelve eficazmente los dos problemas anteriores, con la ayuda de un relé y una etapa de transistor seguidor de emisor.

Diagrama de circuito

Circuito de luz solar automático controlado por relé

Cómo funciona

Durante un brillo solar óptimo, el relé recibe suficiente energía del panel y permanece encendido con sus contactos NA activados.

Esto permite que la batería obtenga el voltaje de carga a través de un regulador de voltaje seguidor de emisor de transistor.

los seguidor emisor El diseño se configura utilizando un TIP122, una resistencia y un diodo Zener. La resistencia proporciona la polarización necesaria para que el transistor conduzca, mientras que el valor del diodo zener fija el voltaje del emisor justo por debajo del valor de voltaje zener.

Por lo tanto, el valor de zener se elige apropiadamente para que coincida con el voltaje de carga de la batería conectada.

Para una batería de 6 V, el voltaje zener podría seleccionarse como 7,5 V, para una batería de 12 V, el voltaje zener podría ser de alrededor de 15 V y así sucesivamente.

El seguidor del emisor también se asegura de que nunca se permita que la batería se sobrecargue por encima del límite de carga asignado.

Durante la noche, cuando se detecta una caída sustancial de la luz solar, el relé se inhibe del voltaje de mantenimiento mínimo requerido, lo que hace que cambie de su contacto N / O a N / C.

El cambio de relé anterior revierte instantáneamente la batería del modo de carga al modo LED, iluminando el LED a través del voltaje de la batería.

Lista de piezas para un 6V / 4AH circuito de luz solar automático con cambio de relé

  1. Panel solar = 9 V, 1 amperio
  2. Relé = 6 V / 200 mA
  3. Rx = 10 ohmios / 2 vatios
  4. diodo Zener = 7,5 V, 1/2 vatio

5) Circuito controlador de cargador solar transistorizado

La quinta idea que se presenta a continuación detalla un circuito de cargador solar simple con corte automático usando solo transistores. La idea fue solicitada por el Sr. Mubarak Idris.

Objetivos y requisitos del circuito

  1. Por favor, señor, ¿puede hacerme una batería de iones de litio de 12v, 28.8AH, un controlador de carga automático que use un panel solar como suministro, que es de 17v a 4.5A a la luz solar máxima?
  2. El controlador de carga debe poder tener protección contra sobrecarga y corte de batería baja y el circuito debe ser fácil de hacer para principiantes sin ic o micro controlador.
  3. El circuito debe usar transistores de relé o bjt como interruptor y zener como referencia de voltaje, gracias señor, ¡espero tener noticias suyas pronto!

El diseño

cargador solar totalmente transistorizado con carga cortada

Diseño de PCB (lado del componente)

En referencia al circuito de cargador solar simple anterior que utiliza transistores, el corte automático para el nivel de carga completa y el nivel inferior se realiza a través de un par de BJT configurados como comparadores.

Recuerda lo anterior circuito indicador de batería baja mediante transistores , donde el nivel de batería bajo se indicó usando solo dos transistores y algunos otros componentes pasivos.

Aquí empleamos un diseño idéntico para la detección de los niveles de la batería y para hacer cumplir la conmutación requerida de la batería a través del panel solar y la carga conectada.

Supongamos que inicialmente tenemos una batería parcialmente descargada que hace que el primer BC547 de la izquierda deje de conducir (esto se establece ajustando el preajuste de la base a este límite de umbral) y permite que el siguiente BC547 conduzca.

Cuando este BC547 conduce, permite que el TIP127 se encienda, lo que a su vez permite que el voltaje del panel solar llegue a la batería y comience a cargarla.

La situación anterior, a la inversa, mantiene el TIP122 apagado, de modo que la carga no puede funcionar.

A medida que la batería comienza a cargarse, el voltaje a través de los rieles de suministro también comienza a aumentar hasta un punto en el que el BC547 del lado izquierdo apenas puede conducir, lo que hace que el BC547 del lado derecho deje de conducir más.

Tan pronto como esto sucede, el TIP127 se inhibe de las señales de base negativas y gradualmente deja de conducir de modo que la batería se corta gradualmente del voltaje del panel solar.

Sin embargo, la situación anterior permite que el TIP122 reciba lentamente un disparador de polarización de la base y comience a conducir ... lo que garantiza que la carga ahora pueda obtener el suministro necesario para sus operaciones.

El circuito de cargador solar explicado anteriormente que utiliza transistores y con cortes automáticos se puede utilizar para cualquier aplicación de controlador solar a pequeña escala, como para cargar baterías de teléfonos móviles u otras formas de baterías de iones de litio de forma segura.

Para consiguiendo un suministro de carga regulado

El siguiente diseño muestra cómo convertir o actualizar el diagrama de circuito anterior en un cargador regulado, de modo que la batería se suministre con una salida fija y estabilizada independientemente del aumento de voltaje del panel solar.

6) Circuito de luz LED de bolsillo solar

El sexto diseño aquí explica un circuito de luz LED de bolsillo solar de bajo costo que podría ser utilizado por la sección necesitada y desfavorecida de la sociedad para iluminar sus casas por la noche a bajo costo.

La idea fue solicitada por el Sr. R.K. Rao

Objetivos y requisitos del circuito

  1. Quiero hacer una luz LED SOLAR de bolsillo usando una caja de plástico transparente de 9 cm x 5 cm x 3 cm [disponible en el mercado por Rs.3 / -] usando un LED de un vatio / LED de 20mA alimentados por una batería de plomo-ácido sellada recargable de 4v 1A [SUNCA / VICTARI] y también con una provisión para cargar con un cargador de teléfono celular [donde haya corriente de red disponible].
  2. La batería debe ser reemplazable cuando esté muerta después de su uso durante 2/3 años / vida prescrita por el usuario rural / tribal.
  3. Esto está diseñado para que lo usen los niños tribales / rurales para iluminar un libro. Hay mejores luces LED en el mercado por alrededor de 500 rupias [d.light], por 200 rupias [Thrive].
  4. Estas luces son buenas excepto que tienen un mini panel solar y un LED brillante con una vida útil de diez años si no más, pero con una batería recargable sin una provisión para su reemplazo cuando mueren después de dos o tres años de uso. desperdicio de recursos y poco ético.
  5. El proyecto que estoy considerando es uno en el que la batería se puede reemplazar, estar disponible localmente a bajo costo. El precio de la luz no debe exceder de 100/150 rupias.
  6. Se comercializará sin fines de lucro a través de ONG en áreas tribales y, en última instancia, proporcionará kits a los jóvenes tribales / rurales para que los fabriquen en la aldea.
  7. Yo, junto con un colega, hice algunas luces con baterías de alta potencia de 7V EW y 2x20mA pirahna Leds y las probamos, duraron más de 30 horas de iluminación continua adecuada para iluminar un libro a medio metro de distancia y otro con una batería solar de 4v. y LED de 1 vatio 350 A que dan suficiente luz para cocinar en una cabaña.
  8. ¿Puedes sugerir un circuito con una pila recargable AA / AAA, mini panel solar para encajar en la tapa de la caja de 9x5cm y un amplificador DC-DC y leds de 20mA? Si quieres que vaya a tu casa para discutir, puedo.
  9. Puedes ver las luces que hemos hecho en las fotos de Google en https://goo.gl/photos/QyYU1v5Kaag8T1WWA Agradeciendo,

El diseño

Según la solicitud, los circuitos de luz LED de bolsillo solar deben ser compactos, trabajar con una sola celda de 1.5AAA utilizando un convertidor CC-CC y estar equipados con un circuito cargador solar autorregulable .

El diagrama de circuito que se muestra a continuación probablemente satisface todas las especificaciones anteriores y, sin embargo, se mantiene dentro del límite asequible.

Diagrama de circuito

Circuito de luz LED de bolsillo solar usando joule thief

El diseño es básico circuito de ladrón de julio usando una sola celda de linterna, un BJT y un inductor para alimentar cualquier LED estándar de 3.3V.

En el diseño se muestra un LED de 1 vatio, aunque podría usarse un LED más pequeño de 30 mA de alto brillo.

los circuito LED solar es capaz de exprimir la última gota de 'julio' o la carga de la celda y de ahí el nombre de ladrón de julio, lo que también implica que el LED se mantendrá iluminado hasta que prácticamente no quede nada dentro de la celda. Sin embargo, la celda que aquí es de tipo recargable no se recomienda descargarla por debajo de 1V.

El cargador de batería de 1.5V en el diseño está construido usando otro BJT de baja potencia configurado en su configuración de seguidor de emisor, lo que le permite producir una salida de voltaje de emisor que es exactamente igual al potencial en su base, establecido por el ajuste preestablecido de 1K. Esto debe configurarse con precisión de modo que el emisor no produzca más de 1,8 V con una entrada de CC de más de 3 V.

La fuente de entrada de CC es un panel solar que puede producir un exceso de 3 V durante la luz solar óptima y permite que el cargador cargue la batería con una salida máxima de 1,8 V.

Una vez que se alcanza este nivel, el seguidor del emisor simplemente inhibe cualquier carga adicional de la celda, evitando así cualquier posibilidad de sobrecarga.

El inductor para el circuito de luz LED solar de bolsillo consiste en un pequeño transformador de anillo de ferrita con 20:20 vueltas que podría modificarse y optimizarse adecuadamente para permitir el voltaje más favorable para el LED conectado que puede durar incluso hasta que el voltaje haya caído por debajo de 1.2V .

7) Cargador solar simple para farolas

El séptimo cargador solar discutido aquí es el más adecuado como sistema de alumbrado público LED solar diseñado específicamente para el nuevo aficionado que puede construirlo simplemente consultando el esquema pictórico presentado aquí.

Debido a su diseño sencillo y relativamente más económico, el sistema se puede utilizar adecuadamente para el alumbrado público de las aldeas o en otras áreas remotas similares; sin embargo, esto de ninguna manera impide que se utilice también en las ciudades.

Las principales características de este sistema son:

1) Carga controlada por voltaje

2) Operación LED controlada por corriente

3) No se utilizan relés, todo diseño de estado sólido

4) Corte de carga de voltaje crítico bajo

5) Indicadores de voltaje crítico y bajo voltaje

6) El corte de carga completa no está incluido por simplicidad y porque la carga está restringida a un nivel controlado que nunca permitirá que la batería se sobrecargue.

7) El uso de circuitos integrados populares como LM338 y transistores como BC547 garantizan una adquisición sin problemas

8) Etapa de detección de día y noche que garantiza el apagado automático al anochecer y el encendido al amanecer.

El diseño del circuito completo del sistema de alumbrado público LED simple propuesto se ilustra a continuación:

Diagrama de circuito

Cargador de controlador solar con transistores 2N3055

La etapa del circuito que comprende T1, T2 y P1 se configura en un simple sensor de batería baja, circuito indicador

También se puede ver una etapa exactamente idéntica justo debajo, utilizando T3, T4 y las partes asociadas, que forman otra etapa del detector de baja tensión.

La etapa T1, T2 detecta el voltaje de la batería cuando baja a 13V iluminando el LED adjunto en el colector de T2, mientras que la etapa T3, T4 detecta el voltaje de la batería cuando llega por debajo de 11V e indica la situación iluminando el LED asociado con el coleccionista de T4.

P1 se usa para ajustar la etapa T1 / T2 de manera que el LED T2 se ilumine a 12V, de manera similar P2 se ajusta para hacer que el LED T4 comience a iluminarse a voltajes por debajo de 11V.

IC1 LM338 está configurado como una fuente de alimentación de voltaje regulado simple para regular el voltaje del panel solar a 14V precisos, esto se hace ajustando el preajuste P3 apropiadamente.

Esta salida de IC1 se utiliza para cargar la batería de la farola durante el día y la luz solar máxima.

IC2 es otro LM338 IC, cableado en un modo de controlador de corriente, su pin de entrada está conectado con el positivo de la batería mientras que la salida está conectada con el módulo LED.

IC2 restringe el nivel de corriente de la batería y suministra la cantidad correcta de corriente al módulo LED para que pueda funcionar de forma segura durante el modo de respaldo nocturno.

T5 es un transistor de potencia que actúa como un interruptor y es activado por la etapa crítica de batería baja, siempre que el voltaje de la batería tiende a alcanzar el nivel crítico.

Siempre que esto sucede, la base de T5 se conecta a tierra instantáneamente por T4, apagándola instantáneamente. Con T5 apagado, el módulo LED está habilitado para iluminarse y por lo tanto también se apaga.

Esta condición evita y protege que la batería se descargue y se dañe en exceso. En tales situaciones, la batería puede necesitar una carga externa de la red eléctrica usando una fuente de alimentación de 24 V aplicada a través de las líneas de suministro del panel solar, a través del cátodo de D1 y tierra.

La corriente de este suministro podría especificarse en alrededor del 20% de AH de la batería, y la batería se puede cargar hasta que ambos LED dejen de brillar.

El transistor T6 junto con sus resistencias de base está posicionado para detectar el suministro del panel solar y garantizar que el módulo LED permanezca desactivado siempre que haya una cantidad razonable de suministro disponible en el panel, o en otras palabras, T6 mantiene el módulo LED cerrado. apagado hasta que esté lo suficientemente oscuro para el módulo LED y luego se enciende. Lo contrario sucede al amanecer cuando el módulo LED se apaga automáticamente. R12, R13 deben ajustarse o seleccionarse cuidadosamente para determinar los umbrales deseados para los ciclos de encendido / apagado del módulo LED

Cómo construir

Para completar con éxito este sencillo sistema de alumbrado público, las etapas explicadas deben construirse por separado y verificarse por separado antes de integrarlas juntas.

Primero ensamble la etapa T1, T2 junto con R1, R2, R3, R4, P1 y el LED.

A continuación, utilizando una fuente de alimentación variable, aplique 13 V precisos a esta etapa T1, T2 y ajuste P1 de modo que el LED se ilumine, aumente un poco el suministro para decir 13,5 V y el LED debería apagarse. Esta prueba confirmará el correcto funcionamiento de esta etapa indicadora de bajo voltaje.

Haga la etapa T3 / T4 de manera idéntica y configure P2 de manera similar para permitir que el LED brille a 11 V, que se convierte en el nivel crítico para la etapa.

Después de esto, puede continuar con la etapa IC1 y ajustar el voltaje en su 'cuerpo' y tierra a 14 V ajustando P3 en la medida correcta. Esto debe hacerse nuevamente alimentando un suministro de 20 V o 24 V a través de su pin de entrada y línea de tierra.

La etapa IC2 se puede construir como se muestra y no requerirá ningún procedimiento de configuración excepto la selección de R11 que se puede hacer usando la fórmula como se expresa en este artículo limitador de corriente universal

Lista de partes

  • R1, R2, R3 R4, R5, R6, R7 R8, R9, R12 = 10k, 1/4 VATIO
  • P1, P2, P3 = PREAJUSTES DE 10K
  • R10 = 240 OHMIOS 1/4 VATIO
  • R13 = 22K
  • D1, D3 = 6A4 DIODO
  • D2, D4 = 1N4007
  • T1, T2, T3, T4 = BC547
  • T5 = TIP142
  • R11 = VER TEXTO
  • IC1, IC2 = LM338 IC TO3 paquete
  • Módulo LED = Hecho conectando LED 24nos 1 WATT en conexiones en serie y en paralelo
  • Batería = 12V SMF, 40 AH
  • Panel solar = 20 / 24V, 7 amperios

Fabricación del módulo LED de 24 vatios

El módulo LED de 24 vatios para el sistema de alumbrado público solar simple anterior podría construirse simplemente uniendo LED de 24 nos 1 vatio como se muestra en la siguiente imagen:

8) Circuito convertidor Buck de panel solar con protección contra sobrecarga

El octavo concepto solar que se discute a continuación habla de un circuito convertidor reductor de panel solar simple que se puede utilizar para obtener cualquier voltaje bajo reductor deseado de entradas de 40 a 60V. El circuito asegura conversiones de voltaje muy eficientes. La idea fue solicitada por el Sr. Deepak.

Especificaciones técnicas

Estoy buscando un convertidor reductor CC - CC con las siguientes características.

1. Voltaje de entrada = 40 a 60 VCC

2. Voltaje de salida = 12, 18 y 24 VCC regulados (no se requiere salida múltiple del mismo circuito. También está bien un circuito separado para cada voltaje de o / p)

3. Capacidad de corriente de salida = 5-10A

4. Protección en la salida = Sobrecorriente, cortocircuitos, etc.

5. Un indicador LED pequeño para el funcionamiento de la unidad sería una ventaja.

Le agradecería que me ayudara a diseñar el circuito.

Atentamente,
Deepak

El diseño

El circuito convertidor reductor propuesto de 60 V a 12 V, 24 V se muestra en la siguiente figura, los detalles se pueden entender como se explica a continuación:

La configuración se puede dividir en etapas, a saber. la etapa de multivibrador astable y la etapa de convertidor reductor controlado por mosfet.

BJT T1, T2 junto con sus partes asociadas forman un circuito AMV estándar cableado para generar una frecuencia a una tasa de aproximadamente 20 a 50 kHz.

Mosfet Q1 junto con L1 y D1 forman una topología de convertidor reductor estándar para implementar el voltaje reductor requerido en C4.

El AMV es operado por la entrada 40V y la frecuencia generada se alimenta a la puerta del mosfet adjunto que instantáneamente comienza a oscilar a la corriente disponible de la entrada que controla la red L1, D1.

La acción anterior genera el voltaje reducido requerido en C4,

D2 se asegura de que este voltaje nunca exceda la marca nominal que puede fijarse en 30V.

Este voltaje de límite máximo de 30 V se alimenta a un regulador de voltaje LM396 que se puede configurar para obtener el voltaje final deseado en la salida a una tasa de 10 amperios como máximo.

La salida se puede utilizar para cargar la batería deseada.

Diagrama de circuito

Lista de piezas para la entrada anterior de 60 V, 12 V, 24 V convertidor reductor solar de salida para los paneles.

  • R1 --- R5 = 10K
  • R6 = 240 OHMIOS
  • R7 = BOTE 10K
  • C1, C2 = 2nF
  • C3 = 100 uF / 100 V
  • C4 = 100 uF / 50 V
  • Q1 = CUALQUIER MOSFET de canal P de 100V, 20AMP
  • T1, T2 = BC546
  • D1 = CUALQUIER DIODO DE RECUPERACIÓN RÁPIDA DE 10 AMP
  • D2 = 30V ZENER 1 VATIO
  • D3 = 1N4007
  • L1 = 30 vueltas de alambre de cobre súper esmaltado 21 SWG enrollado sobre una varilla de ferrita de 10 mm de diámetro.

9) Electricidad solar doméstica configurada para una vida fuera de la red

El noveno diseño único que se explica aquí ilustra una configuración calculada simple que se puede utilizar para implementar cualquier configuración de electricidad de panel solar del tamaño deseado para casas ubicadas remotamente o para lograr un sistema de electricidad fuera de la red de paneles solares.

Especificaciones técnicas

Estoy muy seguro de que debe tener listo este tipo de diagrama de circuito. Mientras revisaba su blog, me perdí y realmente no pude elegir el que mejor se ajustara a mis requisitos.

Solo estoy tratando de poner mi requisito aquí y asegurarme de que lo entendí correctamente.

(Este es un proyecto piloto para que me aventure en este campo. Puede contarme como un gran cero en conocimiento eléctrico).

Mi objetivo básico es maximizar el uso de la energía solar y reducir mi factura eléctrica al mínimo. (Me quedo en Thane. Así que pueden imaginarse las facturas de electricidad). Así que pueden considerar como si estuviera haciendo un sistema de iluminación con energía solar para mi hogar.

1. Siempre que haya suficiente luz solar, no necesito luz artificial. Siempre que la intensidad de la luz solar descienda por debajo de las normas aceptables, deseo que mis luces se enciendan automáticamente.

Sin embargo, me gustaría apagarlos durante la hora de dormir. Mi sistema de iluminación actual (que deseo iluminar) consiste en dos luces de tubo de luz brillante regular (36W / 880 8000K) y cuatro CFL de 8W.

Me gustaría replicar toda la configuración con iluminación LED basada en energía solar.

Como dije, soy un gran cero en el campo de la electricidad. Por lo tanto, ayúdeme también con el costo de instalación esperado.

El diseño

36 vatios x 2 más 8 vatios dan un total de alrededor de 80 vatios, que es el nivel de consumo total requerido aquí.

Ahora, dado que las luces están especificadas para funcionar a niveles de voltaje de la red, que es de 220 V en la India, es necesario un inversor para convertir el voltaje del panel solar a las especificaciones requeridas para que las luces se iluminen.

Además, dado que el inversor necesita una batería para funcionar, que se puede suponer que es una batería de 12 V, todos los parámetros esenciales para la configuración se pueden calcular de la siguiente manera:

El consumo total previsto es = 80 vatios.

La energía anterior se puede consumir de 6 am a 6 pm, que se convierte en el período máximo que se puede estimar, y eso es aproximadamente 12 horas.

Multiplicar 80 por 12 da = 960 vatios hora.

Implica que el panel solar necesitará producir esta cantidad de vatios hora durante el período deseado de 12 horas durante todo el día.

Sin embargo, dado que no esperamos recibir una luz solar óptima durante todo el año, podemos asumir que el período medio de luz natural óptima es de alrededor de 8 horas.

Dividir 960 por 8 da = 120 vatios, lo que significa que el panel solar requerido deberá tener una potencia nominal de al menos 120 vatios.

Si se selecciona que el voltaje del panel sea de alrededor de 18 V, las especificaciones actuales serían 120/18 = 6,66 amperios o simplemente 7 amperios.

Ahora calculemos el tamaño de la batería que se puede emplear para el inversor y que puede ser necesario cargar con el panel solar anterior.

Nuevamente, dado que el total de vatios hora de todo el día se calcula en alrededor de 960 vatios, dividiendo esto con el voltaje de la batería (que se supone que es de 12 V) obtenemos 960/12 = 80, eso es alrededor de 80 o simplemente 100 AH, por lo tanto la batería requerida debe tener una potencia nominal de 12 V, 100 AH para obtener un rendimiento óptimo durante todo el día (período de 12 horas).

También necesitaremos un controlador de carga solar para cargar la batería, y dado que la batería se cargaría durante un período de aproximadamente 8 horas, la tasa de carga deberá ser alrededor del 8% del AH nominal, que equivale a 80 x 8 % = 6,4 amperios, por lo tanto, el controlador de carga deberá especificarse para manejar cómodamente al menos 7 amperios para la carga segura requerida de la batería.

Eso concluye todos los cálculos del panel solar, la batería y el inversor que podrían implementarse con éxito para cualquier tipo de configuración similar destinada a un propósito de vida fuera de la red en áreas rurales u otras áreas remotas.

Para otras especificaciones V, I, las cifras pueden cambiarse en el cálculo explicado anteriormente para lograr los resultados apropiados.

En caso de que la batería se considere innecesaria y el panel solar también podría usarse directamente para operar el inversor.

En el siguiente diagrama se puede observar un circuito regulador de voltaje de panel solar simple, el interruptor dado se puede usar para seleccionar una opción de carga de la batería o conducir directamente el inversor a través del panel.

En el caso anterior, el regulador necesita producir alrededor de 7 a 10 amperios de corriente, por lo que se debe usar un LM396 o LM196 en la etapa del cargador.

El regulador de panel solar anterior puede configurarse con el siguiente circuito inversor simple que será bastante adecuado para alimentar las lámparas solicitadas a través del panel solar conectado o la batería.

Lista de piezas para el circuito inversor anterior: R1, R2 = 100 ohmios, 10 vatios

R3, R4 = 15 ohmios 10 vatios

T1, T2 = TIP35 en disipadores de calor

La última línea de la solicitud sugiere que se diseñe una versión LED para reemplazar y actualizar las lámparas fluorescentes CFL existentes. Lo mismo se puede implementar simplemente eliminando la batería y el inversor e integrando los LED con la salida del regulador solar, como se muestra a continuación:

El negativo del adaptador debe conectarse y hacerse común con el negativo del panel solar

Pensamientos finales

Amigos, estos fueron 9 diseños básicos de cargadores de baterías solares, que fueron seleccionados a mano de este sitio web.

Encontrará muchos más diseños mejorados basados ​​en energía solar en el blog para leer más. Y sí, si tiene alguna idea adicional, definitivamente puede enviármela, me aseguraré de presentarla aquí para el placer de la lectura de nuestros espectadores.

Comentarios de uno de los lectores ávidos

Hola Swagatam,

He encontrado su sitio y encuentro su trabajo muy inspirador. Actualmente estoy trabajando en un programa de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM) para estudiantes de los años 4-5 en Australia. El proyecto se centra en aumentar la curiosidad de los niños por la ciencia y cómo se conecta a las aplicaciones del mundo real.

El programa también introduce la empatía en el proceso de diseño de ingeniería en el que se presenta a los jóvenes estudiantes un proyecto real (contexto) y se relacionan con sus compañeros de la escuela para resolver un problema mundano. Durante los próximos tres años, nuestro enfoque es presentar a los niños la ciencia detrás de la electricidad y la aplicación del mundo real de la ingeniería eléctrica. Una introducción a cómo los ingenieros resuelven problemas del mundo real para el bien de la sociedad.

Actualmente estoy trabajando en contenido en línea para el programa, que se centrará en los estudiantes jóvenes (grados 4-6) que aprenden los conceptos básicos de la electricidad, en particular, las energías renovables, es decir, la energía solar en este caso. A través de un programa de aprendizaje autodirigido, los niños aprenden y exploran sobre la electricidad y la energía, a medida que se les presenta un proyecto del mundo real, es decir, proporcionar iluminación a los niños refugiados en los campos de refugiados de todo el mundo. Al finalizar un programa de cinco semanas, los niños se agrupan en equipos para construir luces solares, que luego se envían a los niños desfavorecidos de todo el mundo.

Como fundación educativa sin fines de lucro, buscamos su ayuda para diseñar un diagrama de circuito simple, que podría usarse para la construcción de una luz solar de 1 vatio como actividad práctica en clase. También hemos adquirido 800 kits de luz solar de un fabricante, que los niños ensamblarán, sin embargo, necesitamos que alguien simplifique el diagrama de circuito de estos kits de luz, que se utilizarán para lecciones sencillas sobre electricidad, circuitos y cálculo de potencia. voltios, corriente y conversión de energía solar en energía eléctrica.

Espero tener noticias tuyas y seguir con tu trabajo inspirador.

Resolver la solicitud

Agradezco su interés y sus sinceros esfuerzos por iluminar a la nueva generación con respecto a la energía solar.
He adjuntado el circuito controlador de LED más simple pero eficiente que se puede usar para iluminar un LED de 1 vatio desde un panel solar de manera segura con un mínimo de piezas.
Asegúrese de colocar un disipador de calor en el LED, de lo contrario, puede quemarse rápidamente debido al sobrecalentamiento.
El circuito está controlado por voltaje y corriente para garantizar una seguridad óptima para el LED.
Avísame si tienes más dudas.




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