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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Unidade de controle de energia solar. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa Existe a opinião de que um dia os painéis solares poderão complementar significativamente e até substituir as fontes de energia tradicionais. Então chegará a hora de um teste real das possibilidades das células solares. Neste capítulo, vamos olhar um pouco para o futuro e testar o potencial da energia fotovoltaica para trazer benefícios reais. Sem lembranças, sem brinquedos, apenas um trabalho modesto e mundano. Neste capítulo, o leitor espera saber como a energia solar nos ajudará em nossas tarefas domésticas diárias, incluindo alimentar uma serra potente, iluminar a sala, fornecer energia para vários dispositivos de entretenimento e muito mais. Este é o futuro da energia solar. No entanto, os detalhes de tais sistemas não serão descritos neste livro. Em vez disso, mostrará como controlar um sistema fotovoltaico já concluído. Este propósito é atendido pela unidade de controle de potência. Unidade de controle de energia Esta unidade foi projetada para controlar totalmente a vida útil dos painéis solares. A partir do controle remoto desta unidade, você pode facilmente controlar o fornecimento de energia para até quatro consumidores de energia. Além disso, um fusível é fornecido para proteger cada consumidor. Mas isso não é tudo. Como o desempenho do sistema certamente depende do estado de carga das baterias de chumbo-ácido, uma unidade de monitoramento do estado da bateria está diretamente integrada a este dispositivo. Olhando para o painel de controle, você pode avaliar imediatamente a condição de trabalho da fonte de energia. E se for insatisfatório, o fornecimento de energia atinge um nível perigoso, um sinal de alerta (buzzer) é dado. O que mais você poderia querer de um controlador? Dispositivo de controle e gerenciamento de distribuição de energia A principal tarefa da unidade de controle de energia é distribuir a energia fotovoltaica entre as diferentes partes do sistema. Ele também é projetado para economizar energia na reserva. Considere, por exemplo, a operação de um conversor de tensão, que converte a tensão de 12 V CC gerada pelos painéis solares em tensão CA de 110 V. Essa tensão é necessária para a operação de certos dispositivos, como uma serra elétrica. Mas o conversor de tensão consome energia o tempo todo, mesmo quando nenhuma carga está conectada a ele. Isso desperdiça energia que poderia ser melhor gasta. Portanto, é necessário fornecer uma chave seletora na unidade de controle de energia para desligar o inversor. Este bloco fornece a capacidade de desligar qualquer carga que esteja equipada com seu próprio interruptor. Para desconectar qualquer carga da fonte de alimentação, basta "tocar" o interruptor. Considerando a fig. 1, pode-se verificar que o bloco possui quatro circuitos separados, cada um com uma chave seletora montada no painel frontal. Acima de cada chave seletora há um pequeno LED. Quando o circuito é energizado, o LED correspondente acende para indicar que a energia está sendo fornecida para a carga selecionada.
No entanto, o controle sobre o fornecimento de energia à carga não é suficiente. Por motivos de segurança, é necessário monitorar a intensidade da corrente no circuito. É por isso que não são usados interruptores basculantes comuns como interruptores, mas disjuntores especiais. Ao contrário dos disjuntores convencionais, que se desgastam rapidamente quando usados como disjuntores, esses disjuntores são projetados para funcionar tanto como limitador quanto como chave. Tensão da bateria e dispositivo de monitoramento do estado de carga A unidade de controle contém um dispositivo de monitoramento de tensão que indica o estado (grau de carga) das baterias. Como mostrado no Cap. 6, a voltagem de uma bateria de chumbo-ácido depende da carga armazenada em suas células. Isso é claramente visto na Fig. 2, que mostra a relação entre a tensão e o estado de carga da bateria. Resulta da dependência que uma bateria totalmente carregada tem uma tensão de 13,2 V e uma totalmente descarregada - 10,5 V. Para determinar o grau de carga das células da bateria, é necessário medir a tensão da bateria e compará-la com o valor da fig. 2.
Isso é o que o monitor de bateria faz. No entanto, ele usa uma faixa de luz em vez de um medidor para indicar a tensão. A tensão da bateria monitorada é exibida por 10 LEDs. A escala de leitura é construída de forma que cada diodo subseqüente acenda com um aumento de tensão de 0,5 V. Se o primeiro diodo estiver ligado, a tensão é de 10,5 V, se o segundo for de 11 V, se o terceiro for de 11,5 V, etc. até 15 V. A unidade de exibição é feita em um circuito integrado separado LM3914. Dentro dele há uma série de comparadores que comparam a tensão de entrada com a tensão de referência da fonte e acendem a lâmpada correspondente à relação das tensões mencionadas. O princípio de operação do circuito de indicação é claro na Fig. 3. Os resistores R1, R2, R3 formam um divisor de tensão que reduz a entrada de 12V (da bateria) para os 2,5V necessários para alimentar o IC1. A escala de conversão de tensão de IC1 é definida pelo resistor variável VR1. Agora a tensão de entrada da bateria vai para os comparadores dentro do IC1, que decidem seu valor real. Este valor é então indicado por um dos 10 LEDs.
O status da bateria é exibido de duas maneiras usando LEDs codificados por cores. Por exemplo, um diodo de 13V é verde. Acredita-se que uma bateria com tensão de 12-14 V esteja funcionando, portanto, o diodo é verde. No entanto, se a tensão da bateria cair para 11,5 V e depois para 11 V, a carga será esgotada. Esses diodos são amarelos, indicando um problema que pode ocorrer no futuro. O último diodo de 10,5 V é vermelho. Se a voltagem da bateria cair para este nível, há pouca (ou nenhuma) energia armazenada na bateria. Um simples olhar é suficiente para descobrir não apenas o valor exato da tensão da bateria, mas também seu estado de carga (por mudança de cor). Na tabela. 1 é uma lista de LEDs com suas cores e as informações que eles exibem. Tabela 1. Informações exibidas pelos LEDs
Monitor de bateria O monitor de tensão da bateria também permite verificar o estado do circuito de carga. Em condições normais, a tensão de carga não deve exceder 15,5 V, caso contrário, a bateria pode ser danificada. Portanto, uma luz vermelha é reservada para o dispositivo indicador de 15 volts. Quando acende, não significa necessariamente que algo aconteceu, apenas que a tensão de carga está excessivamente alta por algum motivo. alarme E não é isso! Você sabia que deixar a carga da bateria abaixo de 10,5 V pode danificar a bateria? A sulfatação da placa ocorrerá e é imperativo que isso não aconteça. Um alarme foi adicionado ao circuito. Se por algum motivo a tensão do sistema cair abaixo de 10,5 V, um alarme soará. Também conectei a saída de 15 volts do indicador ao alarme para que o sinal também fosse dado em caso de sobrecarga da bateria. O sinal é controlado por dois elementos lógicos do chip IC2. A energia é fornecida ao microcircuito do diodo D1 projeto O dispositivo de monitoramento de tensão da bateria é feito usando fiação impressa. A figura PCB é mostrada na fig. 4. Lembre-se de que a lista de peças contém o endereço do fornecedor da placa de circuito finalizada para este dispositivo.
Os elementos do circuito são colocados de acordo com a fig. 5. Ao soldar componentes de rádio, preste atenção aos seguintes pontos.
Primeiro, para conectar os LEDs. A polaridade deve ser observada, nem sempre é fácil determinar qual terminal do diodo é o ânodo e qual é o cátodo. Se você conectar os LEDs na polaridade reversa, eles não acenderão. Também é necessário prestar atenção à correspondência de cores dos LEDs antes de soldar e não encurtar seus cabos. Em segundo lugar, observar a polaridade da inclusão do microcircuito IC1, pois uma inclusão incorreta levará ao seu fracasso. O microcircuito é um chip CMOS, muito sensível à carga eletrostática, portanto, é necessário prestar atenção a esse ponto. Os disjuntores automáticos são colocados no painel frontal da caixa de alumínio. Os disjuntores mencionados na lista de peças requerem furos com diâmetro de 10 mm. É necessário selecionar disjuntores para o sistema que passem constantemente a corrente necessária, mas desarmem quando sobrecarregados. Disjuntores com limite muito alto não devem ser usados. Os LEDs são colocados exatamente acima dos disjuntores. Furos com um diâmetro de 6 mm são perfurados sob sua caixa de suporte cromada. O diagrama de fiação de toda a unidade de controle de potência é mostrado na fig. 6.
Os resistores são conectados em série com quatro LEDs. Eles são simplesmente soldados entre os cátodos dos LEDs e as saídas desconectadas dos disjuntores. Para conectar dispositivos externos, um bloco adaptador é colocado na parede traseira do gabinete. Dispositivos externos incluem painéis solares e aparelhos comutados. Certifique-se de que os circuitos de alimentação usam um fio de diâmetro suficiente. Os condutores que levam ao monitor de tensão da bateria podem ter diâmetro menor. O monitor de tensão da bateria está localizado sob o disjuntor. A placa de circuito impresso é montada em racks de plástico paralelos ao fundo do gabinete. Os condutores do LED são dobrados de forma que os LEDs se projetem além da borda da placa, estando no mesmo plano. Em seguida, os LEDs são retirados do slot cortado sob os disjuntores. Se houver desejo, faremos inscrições sob os interruptores, você pode usar uma fonte traduzida para esse fim.
Verificando e configurando A verificação do dispositivo é bastante simples, basta conectar uma bateria de 12 volts à entrada. Você não precisa conectar mais nada para verificar. Clique no disjuntor e verifique o funcionamento do LED. O LED deve acender quando o disjuntor estiver ligado e apagar quando estiver desligado. O monitor de tensão da bateria deve primeiro ser calibrado. Ao conectar um voltímetro à entrada da bateria, é necessário medir sua tensão. Então, girando o resistor variável VR1, o LED acende correspondente à tensão medida. Isso conclui a calibração. Autor: Byers T.
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