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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Unidad de control de energía solar. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía Existe la opinión de que los paneles solares algún día podrán complementar significativamente e incluso reemplazar las fuentes de energía tradicionales. Entonces llegará el momento de una prueba real de las posibilidades de las células solares. En este capítulo, echaremos un pequeño vistazo al futuro y probaremos el potencial de la energía fotovoltaica para generar beneficios reales. No más recuerdos, no más juguetes, solo un trabajo modesto y mundano. En este capítulo, el lector espera saber cómo la energía solar nos ayudará con nuestras tareas domésticas diarias, incluida la alimentación de una potente sierra, la iluminación de la habitación, el suministro de energía a varios dispositivos de entretenimiento y mucho más. Este es el futuro de la energía solar. Sin embargo, los detalles de tales sistemas no se describirán en este libro. En su lugar, mostrará cómo controlar un sistema fotovoltaico ya completado. Este propósito es atendido por la unidad de control de potencia. Unidad de control de potencia Esta unidad está diseñada para controlar completamente la vida útil de los paneles solares. Desde el control remoto de esta unidad, puede controlar fácilmente el suministro de energía a hasta cuatro consumidores de energía. Además, se proporciona un fusible para proteger a cada consumidor. Pero eso no es todo. Dado que el rendimiento del sistema ciertamente depende del estado de carga de las baterías de plomo-ácido, una unidad de monitoreo del estado de la batería está integrada directamente en este dispositivo. Al mirar el panel de control, puede evaluar de inmediato las condiciones de trabajo de la fuente de energía. Y si no es satisfactoria, el suministro de energía alcanza un nivel peligroso, se emite una señal de advertencia (zumbador). ¿Qué más se puede pedir de un controlador? Dispositivo de gestión y control de distribución de energía La tarea principal de la unidad de control de potencia es distribuir la energía fotovoltaica entre las diferentes partes del sistema. También está diseñado para ahorrar energía en reserva. Considere, por ejemplo, el funcionamiento de un convertidor de voltaje, que convierte el voltaje de CC de 12 V generado por los paneles solares en un voltaje de CA de 110 V. Este voltaje es necesario para el funcionamiento de ciertos dispositivos, como una sierra eléctrica. Pero el convertidor de voltaje consume energía todo el tiempo, incluso cuando no se le conecta ninguna carga. Esto desperdicia energía que podría gastarse mejor. Por lo tanto, es necesario proporcionar un interruptor de palanca en la unidad de control de potencia para apagar el inversor. Este bloque brinda la capacidad de apagar cualquier carga que esté equipada con su propio interruptor de palanca. Para desconectar cualquier carga de la fuente de alimentación, simplemente "presione" el interruptor. Teniendo en cuenta la fig. 1, se puede encontrar que el bloque tiene cuatro circuitos separados, cada uno con un interruptor de palanca montado en el panel frontal. Encima de cada interruptor de palanca hay un pequeño LED. Cuando el circuito está energizado, el LED correspondiente se ilumina para indicar que se está suministrando energía a la carga seleccionada.
Sin embargo, el control sobre el suministro de energía a la carga no es suficiente. Por razones de seguridad, es necesario controlar la intensidad de la corriente en el circuito. Es por eso que no se utilizan interruptores de palanca ordinarios como interruptores, sino interruptores especiales. A diferencia de los interruptores convencionales, que se desgastan rápidamente cuando se usan como interruptores, estos interruptores están diseñados para funcionar tanto como limitadores como interruptores. Dispositivo de monitoreo de voltaje y estado de carga de la batería La unidad de control contiene un dispositivo de monitoreo de voltaje que indica el estado (grado de carga) de las baterías. Como se muestra en el Cap. 6, el voltaje de una batería de plomo-ácido depende de la carga almacenada en sus celdas. Esto se ve claramente en la Fig. 2, que muestra la relación entre el voltaje y el estado de carga de la batería. De la dependencia se deduce que una batería completamente cargada tiene un voltaje de 13,2 V y una completamente descargada: 10,5 V. Para determinar el grado de carga de las celdas de la batería, es necesario medir el voltaje en la batería y compararlo. con el valor de la fig. 2.
Esto es lo que hace el monitor de batería. Sin embargo, utiliza una tira de luz en lugar de un medidor para indicar el voltaje. El voltaje de la batería monitoreada se muestra mediante 10 LED. La escala de lectura está construida de modo que cada diodo subsiguiente se encienda con un aumento de voltaje de 0,5 V. Si el primer diodo está encendido, el voltaje es de 10,5 V, si el segundo es de 11 V, si el tercero es de 11,5 V, etc. hasta hasta 15 V. La unidad de visualización está hecha en un circuito integrado separado LM3914. En su interior hay una serie de comparadores que comparan el voltaje de entrada con el voltaje de referencia de la fuente y encienden la bombilla correspondiente a la relación de los voltajes mencionados. El principio de funcionamiento del circuito de indicación queda claro en la Fig. 3. Las resistencias R1, R2, R3 forman un divisor de voltaje que reduce la entrada de 12 V (de la batería) a los 2,5 V necesarios para alimentar IC1. La escala de conversión de voltaje de IC1 se establece mediante la resistencia variable VR1. Ahora el voltaje de entrada de la batería va a los comparadores dentro de IC1, que deciden su verdadero valor. A continuación, este valor se indica mediante uno de los 10 LED.
El estado de la batería se muestra de dos maneras utilizando LED codificados por colores. Por ejemplo, un diodo de 13V es verde. Se cree que una batería con un voltaje de 12-14 V está operativa, por lo tanto, el diodo es verde. Sin embargo, si el voltaje de la batería cae a 11,5 V y luego a 11 V, la carga se agota. Estos diodos son amarillos, lo que indica un problema que puede surgir en el futuro. El último diodo de 10,5 V es rojo. Si el voltaje de la batería cae a este nivel, hay poca (o ninguna) energía almacenada en la batería. Un simple vistazo es suficiente para conocer no solo el valor exacto del voltaje de la batería, sino también su estado de carga (por cambio de color). En mesa. 1 es una lista de LED con sus colores y la información que muestran. Tabla 1. Información mostrada por los LED
monitor de batería El monitor de voltaje de la batería también le permite verificar el estado del circuito de carga. En condiciones normales, el voltaje de carga no debe exceder los 15,5 V, de lo contrario, la batería podría dañarse. Por lo tanto, se reserva una luz roja para el dispositivo indicador de 15 voltios. Cuando se enciende, no significa necesariamente que haya sucedido algo, solo que el voltaje de carga es demasiado alto por alguna razón. alarma ¡Y eso no es todo! ¿Sabía que dejar que la batería se cargue por debajo de 10,5 V puede dañar la batería? Se producirá la sulfatación de la placa, y es imperativo que esto no suceda. Se ha añadido una alarma al circuito. Si por alguna razón el voltaje del sistema cae por debajo de 10,5 V, sonará una alarma. También conecté la salida de 15 voltios del indicador a la alarma para que también diera la señal en caso de sobrecarga de la batería. La señal está controlada por dos elementos lógicos del chip IC2. Se suministra energía al microcircuito desde el diodo D1 diseño El dispositivo de monitoreo de voltaje de la batería se fabrica mediante cableado impreso. La figura PCB se muestra en la fig. 4. Recuerde que la lista de piezas contiene la dirección del proveedor de la placa de circuito terminada para este dispositivo.
Los elementos del circuito se colocan de acuerdo con la fig. 5. Al soldar componentes de radio, preste atención a los siguientes puntos.
Primero, para conectar los LED. Se debe observar la polaridad, no siempre es fácil determinar qué terminal de diodo es el ánodo y cuál es el cátodo. Si conecta los LED en polaridad inversa, no se iluminarán. También es necesario prestar atención a la combinación de colores de los LED antes de soldar y no acortar sus cables. En segundo lugar, observar la polaridad de la inclusión del microcircuito IC1, ya que una inclusión errónea conducirá a su falla. El microcircuito es un chip CMOS, que es muy sensible a la carga electrostática, por lo que debe prestar atención a este punto. Los interruptores automáticos se colocan en el panel frontal de la caja de aluminio. Los rompedores mencionados en la lista de piezas requieren orificios con un diámetro de 10 mm. Es necesario seleccionar interruptores automáticos para el sistema que pasen constantemente la corriente requerida, pero que se disparen cuando se sobrecarguen. No se deben utilizar interruptores con un umbral demasiado alto. Los LED se colocan exactamente encima de los interruptores. Los agujeros con un diámetro de 6 mm están perforados debajo de su caja de soporte cromada. El diagrama de cableado de toda la unidad de control de potencia se muestra en la fig. 6.
Las resistencias están conectadas en serie con cuatro LED. Simplemente se sueldan entre los cátodos de los LED y las salidas desconectadas de los interruptores. Para conectar dispositivos externos, se coloca un bloque adaptador en la pared posterior de la carcasa. Los dispositivos externos incluyen paneles solares y electrodomésticos conmutados. Asegúrese de que los circuitos de alimentación utilicen un cable de diámetro suficiente. Los conductores que van al monitor de voltaje de la batería pueden tener un diámetro más pequeño. El monitor de voltaje de la batería está ubicado debajo del interruptor. La placa de circuito impreso está montada en bastidores de plástico paralelos a la parte inferior de la caja. Los cables de los LED están doblados para que los LED sobresalgan más allá del borde de la placa, estando en el mismo plano. Luego, los LED se sacan de la ranura cortada debajo de los interruptores. Si lo desea, haremos inscripciones debajo de los interruptores, puede usar una fuente traducida para este propósito.
Comprobación y ajuste Verificar el dispositivo es bastante simple, solo necesita conectar una batería de 12 voltios a la entrada. No necesita conectar nada más para verificar. Haga clic en el interruptor y verifique el funcionamiento del LED. El LED debe brillar cuando el interruptor está encendido y apagarse cuando está apagado. Primero se debe calibrar el monitor de voltaje de la batería. Al conectar un voltímetro a la entrada de la batería, es necesario medir su voltaje. Luego, al girar la resistencia variable VR1, el LED se ilumina correspondiente al voltaje medido. Esto completa la calibración. Autor: Byers T.
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