les sources d'énergie conventionnelles appauvrir de jour en jour, le recours à des sources d'énergie alternatives comme l'énergie solaire et l'énergie éolienne l'énergie est devenue nécessité de l'heure.
systèmes d'éclairage à énergie solaire sont déjà disponibles dans les zones rurales comme les zones urbaines. Il s'agit notamment de lanternes solaires, systèmes d'éclairage domestiques solaires, lampadaires solaires, lampes de jardin solaires et des blocs d'alimentation solaire. Tous se composent de quatre éléments: Module solaire photovoltaïque, batterie rechargeable, régulateur de charge solaire et la charge.
Dans le système d'éclairage à énergie solaire, régulateur de charge solaire joue un rôle important en tant que système global de succès dépend principalement de celui-ci. Il est considéré comme un lien indispensable entre le panneau, la batterie solaire et la charge.
Le contrôleur microcontrôleur de charge solaire décrite ici a les suivantes caractéristiques:
1. Automatique du crépuscule à l'aube fonctionnement de la charge
2. Built-in voltmètre numérique (0V-20V)
3. En parallèle ou en dérivation régulation de type
4. Protection contre la surcharge
5. Affichage de l'état du système sur l'écran LCD
6. Protection contre la décharge
7. Verrou de la batterie faible
8. Charge courant passe à 'impulsion' à pleine charge
9. Faible consommation de courant
10. Conception hautement efficace basé sur le microcontrôleur
11. Convient pour 10-40W panneaux solaires pour 10A de charge
figure1;Circuit microcontrôleur chargeur solaire
Le circuit du régulateur de charge solaire est montré dans la Fig. 1. Il comprend un microcontrôleur AT89C2051, serial analogique-numérique ADC0831, optocoupleur MCT2E, régulateur 7805, les MOSFET BS170 et IRF540N, transistor BC547, LCD et quelques composants discrets. Description des composants est donnée ci-dessous.
Microcontrôleur. AT89C2051 microcontrôleur est le coeur du circuit. Il s'agit d'une basse tension, haute performance, microcontrôleur 8-bits qui dispose de 2 ko de mémoire Flash, 128 octets de RAM, 15 entrées / sorties (I / O), deux lignes de 16-bit temporisateurs / compteurs, un vecteur de cinq l'architecture à deux niveaux d'interruption, un port série en duplex intégral, un comparateur analogique de précision, sur la puce d'oscillateur et un circuit d'horloge. Un cristal de 12MHz est utilisé pour fournir la fréquence d'horloge de base. Toutes les broches E / S sont réinitialisées à '1 'dès que la broche RST passe au niveau haut. Tenir pin RST élevé pour deux cycles de la machine, tandis que l'oscillateur est en marche, l'appareil se réinitialise. Réinitialisation de mise sous tension est dérivée de la résistance R1 et le condensateur C4. Basculer S2 est utilisé pour réarmement manuel.
série ADC. L'microcontrôleur surveille la tension de la batterie à l'aide d'un convertisseur analogique-numérique du convertisseur. Le ADC0831 approximatif 8-bit successif analogique-numérique avec une entrée / sortie série et le temps de conversion très faibles typiquement de 32 ms. L'entrée de tension différentielle analogique permet l'augmentation de la réjection en mode commun et la compensation de l'analogue de tension d'entrée nulle. En outre, la référence de tension d'entrée peut être réglée pour permettre le codage d'une tension analogique inférieure à portée les huit bits de pleins de résolution. Il est disponible dans un boîtier SOIC 8 broches, et peut être interfacé à l' microcontrôleur avec seulement trois fils.
module LCD. Le système d'état et tension de la batterie sont affichés sur un écran LCD HD44780 basée sur contrôleur. Le rétro-éclairage de l'écran LCD caractéristique rend lisible même en faible luminosité conditions. L'écran LCD est utilisé ici dans mode 4 bits à enregistrer le microcontrôleur broches du port. Habituellement, le 8-bit mode d'interfaçage avec un microcontrôleur nécessite onze broches, mais 4-bit mode de l'écran LCD peut être interfacé avec le microcontrôleur en utilisant seulement sept broches.
panneau solaire. L'énergie solaire panneau utilisé ici est destiné à charger une batterie 12V et la puissance peut varier de 10 à 40 watts. La tension de sortie maximale à vide du panneau solaire sera d'environ 19 volts. De plus grande puissance des panneaux peut être utilisé avec quelques modifications à l'unité de commande.
batterie rechargeable. L'énergie solaire est convertie en énergie électrique et stockée dans une batterie de 12V plomb-acide de la batterie. Les gammes de capacité ampère-heure à partir de 5 Ah à 100 Ah.
Dusk à l'aube du capteur. Normalement, dans un système solaire photovoltaïque basée sur l'installation, par exemple, la maison d'éclairage solaire système, lanterne solaire ou solaire lampadaire-la charge (la lumière) est allumé au crépuscule (le soir) et éteint à l'aube (matin). Pendant la journée, la charge est déconnectée de la batterie et la batterie se recharge avec courant du panneau solaire. Le microcontrôleur a besoin de connaître la présence de la tension de panneau solaire pour décider si la force doit être connecté à ou déconnecté de la batterie, ou si la batterie doit être en charge le mode de décharge ou le mode. Circuit de capteur simple, est construit en utilisant un diviseur de potentiel formée autour de résistances R8 et R9, ZD1 diode Zener et le transistor T1 de la présence de la tension du panneau.
Contrôle de charge. relais RL1 relie le panneau solaire à la batterie à travers la diode D1. Dans des conditions normales, il permet au courant de charge à partir du panneau de s'écouler dans la batterie. Lorsque la batterie est à pleine charge (14.0V), le courant de charge devient «pulsé». Pour maintenir la consommation globale actuelle du régulateur solaire faible, normalement fermé (N / C) contacts du relais sont utilisés et le relais est normalement en état désexcité.
Contrôle de la charge. respectivement une borne de la charge est connectée à la batterie via un fusible F1 et une autre borne de la charge à une puissance MOSFET à canal n T3. MOFETs sont axées tension les périphériques qui nécessitent pratiquement pas de lecteur en cours. Le courant de charge doit être limité à 10A. Un MOSFET supplémentaire est connecté en parallèle pour plus de 10 A de courant de charge.
Description du circuit
Fondamentalement, il existe deux méthodes de contrôle du courant de charge: la régulation série et en parallèle (shunt) la réglementation. Un régulateur série est insérée entre le panneau solaire et la batterie. Le type de série de la réglementation «déchets», une grande quantité d'énergie pendant le chargement de la batterie comme le circuit de commande est toujours actif et régulateur série nécessite la tension d'entrée à 3-4 volts supérieure à la tension de sortie. Le courant de sortie et la tension d'un panneau solaire est régi par l'angle d'incidence de la lumière, ce qui maintient variable.
réglementation parallèle est préférable dans le domaine solaire. En régulation parallèle, le circuit de commande permet le chargement en cours (même en mA) de s'écouler dans la batterie et arrêter la charge lorsque la batterie est complètement chargée. A ce stade, le courant de charge est gaspillée par la conversion en chaleur (courant passe à travers de faible valeur, à puissance élevée résistance); cette partie du règlement dissipe beaucoup de chaleur.
Dans ce projet, nous avons utilisé la technique de régulation parallèle, mais au lieu de gaspiller le courant de charge sous forme de chaleur, nous en avons fait pulsée et appliquée à la batterie pour maintenir la batterie sommet-up.
Après la mise sous tension, le microcontrôleur lit la tension de la batterie à l'aide de l'ADC et affiche les valeurs de la LCD. Il surveille le signal d'entrée du capteur du crépuscule à l'aube et active la charge ou la charge relais RL1 en conséquence. Le voltmètre numérique fonctionne à 20V. Que V ref de l'ADC est reliée à V CC (5 V), la tension d'entrée de l'ADC ne peut pas dépasser +5 V. Un diviseur de potentiel est utilisée à la broche 2 de l'ADC (IC2) à l'aide des résistances R5, R6 et R7 pour réduire la tension de 0V-20V à 0V-05V. La sortie du CAN est multiplié par quatre fois et s'affiche sur l'écran LCD tension de la batterie.
Lorsque la tension du panneau solaire est présent, le capteur du crépuscule à l'aube fournit un signal au microcontrôleur, qui affiche alors «charger» un message sur l'écran LCD. Pendant la charge, la tension de la batterie est contrôlé en permanence. Lorsque la tension atteint 14.0V, les interruptions du microcontrôleur du courant de charge en alimentant le relais, qui est reliée à MOSFET BS170 (T2), et lance un temporisateur 5-minute. Lors de cette étape, l'écran affiche "batterie pleine."
Au bout de cinq minutes, le relais se reconnecte le panneau à la batterie. De cette façon, le courant de charge est pulsé à des intervalles de cinq minutes et le cycle se répète jusqu'à ce que la tension du panneau est présent.
Lorsque la tension tombe en dessous du panneau de diodes Zener (ZD1) de tension du capteur du crépuscule à l'aube, les microcontrôleurs sens ce et active la charge en activant MOSFET T3 via optocoupleur IC3 et "charge" un message est affiché.
Dans ce mode, les moniteurs microcontrôleur de batterie faible. Lorsque la tension de la batterie descend en dessous de 10 volts, le microcontrôleur désactive la charge en éteignant MOSFET T3 et "batterie faible charger off" s'affiche.
Normalement, lorsque la charge est éteint, la tension de la batterie a tendance à augmenter en arrière et l' charge oscille entre «on» et «off» Etats. Pour éviter cela, le microcontrôleur utilise un contrôle d'hystérésis en concluant un «verrouillage» Mode au cours de batterie faible état et sort du mode de verrouillage lorsque le capteur du crépuscule à l'aube reçoit la tension du panneau (le lendemain matin). En mode verrouillage, le microcontrôleur maintient conversion de la valeur ADC et affiche la tension de la batterie sur l'écran LCD.
Construction et essais
configurations des broches du transistor BC547, BS170 MOSFET IRF540 MOSFET et sont présentés dans la figure. 2.
PCB pour le chargeur microcontrôleur solaire est montré dans la Fig. 3
Câblez le circuit sur le circuit imprimé. Avant d'insérer la programmationmicrocontrôleur dans le PCB, vérifiez les erreurs de soudage tels que courts-circuits et les connexions de l'aide d'un multimètre. IRF540 MOSFET de puissance sur une prise appropriée du dissipateur de chaleur. Avant la mise en marche de l'unité de commande, brancher les fils de la batterie, la charge et l'énergie solaire panneau aux endroits appropriés à l'conseil d'administration.
Allumez l'appareil et le message "Régulateur de charge solaire-EFY" est affiché sur l'écran LCD pendant deux secondes. Les messages d'état sont affichés sur la ligne 1 de l'écran LCD et la tension de la batterie est affichée sur la ligne 2.
Un petit graphique représentant l'état de la batterie est aussi affiché sur la ligne 2 de l'écran LCD.
noter EFY. 1. Si l'appareil est allumé sans le panneau solaire raccordé, le «Low Battery Charger-Off" un message est affiché quelle que soit la tension de la batterie. L'affichage passe à "charge" dès que le panneau est connecté.
2. Il y aura une légère variation dans la tension affichée à cause des niveaux de tolérance de risque de séparation de résistances dans la section ADC et V ref de l'ADC étant directement connectée à V CC (la sortie de 7805 a une précision de 2% -5%) au lieu de dédié à compensation de température de référence de tension.
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