Контроллер заряда аккумулятора
Данный контроллер заряда подойдет для заряда аккумулятора как от ветрогенератора, так и от солнечной батареи. В схеме используется операционный усилитель TL-084, реле и небольшое количество других радиоэлектронных компонентов. Схема используется для отсоединения источника заряда от аккумулятора, после его полной зарядки. Подойдет как для 12В, так и для 24В аккумуляторов.
В схеме зарядного устройства используется 2 подстроечных резистора для установки верхнего и нижнего предела напряжения. Когда напряжение аккумулятора превышает заданное значение, то на обмотки реле подается напряжение и оно включается. Реле будет включено, пока напряжение не понизится ниже заданного уровня.
Обычно, для ветряков и солнечных батарей используются аккумуляторы 12В, тогда верхний предел напряжения устанавливается на 15В, а нижний — 12В. Источник электроэнергии (ветрогенератор, либо солнечная панель) подключаются к аккумулятору через нормально замкнутые контакты реле. Когда напряжение аккумулятора превышает заданные 15В, контроллер замыкает контакты реле, тем самым переключая источник электроэнергии с аккумулятора на нагрузочный балласт (который не рекомендуется ставить для солнечных панелей, но который обязательно нужен для ветрогенераторов).
Когда напряжение падает ниже 12В (задается подстроечным резистором), контроллер отключает реле и источник подключается к аккумулятору для его заряда.
В устройстве используется 2 светодиода, один показывает наличие питания, второй светодиод (Dump On) загорается когда аккумулятор полностью заряжен и ток протекает через нагрузочный балласт.
Настройка
Для настройки устройства вам понадобится регулируемый источник питания и вольтметр.
Последовательность действий:
— подстроечный резистор Low V установите на минимум (выкрутите его до конца против часовой стрелки). Подстроечный резистор High V установите на максимум (выкрутите его до конца по часовой стрелке)
— подсоедините блок питания и установите на нем выходное напряжение, при котором реле будет отключать аккумулятор от источника электроэнергии. При 12В аккумуляторе, рекомендуется установить около 15В.
— медленно вращайте подстроечный резистор против часовой стрелки, пока не загорится светодиод Dump On и не переключится реле. Т.о. установлен верхний предел напряжения
— в регулируемом источнике питания установите нижний предел напряжения. Рекомендуется 12В.
— вращайте подстроечный резистор Low V по часовой стрелке, пока не погаснет светодиод и не переключиться реле. Нижний предел установлен.
— еще раз проверьте срабатывание контроллера. Настройка закончена.
Диапазон регулирования напряжения подстроечными резисторами составляет 11.5 — 18 Вольт.
Если планируется использовать 24В, то резистор R1 необходимо заменить на 22 кОм. Диапазон регулирования в таком случае будет 21 — 32 В. Катушку реле, также необходимо будет подобрать на 24В.
Новая версия контроллера (балластного регулятора напряжения) для ветрогенератора
В прошлых статьях я уже описывал схему изготовления контроллера для ветрогенератора на основе автомобильного реле-регулятора (РР). Также в тех статьях есть фото и видео работы этого балластного регулятора. Принцип работы очень простой, реле-регулятор автомобильный при 14.2 вольта отключает щетку генератора и он перестаёт заряжать аккумулятор в автомобиле и таким образом АКБ не перезаряжается. А для работы с ветрогенератором сигнал от РР используется для включения дополнительной нагрузки к АКБ, которая сжигает лишнюю энергию и не даёт напряжению выросли выше 14.2 вольта.
В оригинальной схеме балласт подключается с помощью транзистора. Реле-регулятор подключается к АКБ и пока напряжение ниже 14.2 вольта, то РР подаёт минусовое напряжение не затвор транзистора и он закрыт. А как только напряжение на АКБ достигнет 14.2 вольта, то РР отключает минус и транзистор открывается, и через него идет ток на балласт. При этом РР работает очень быстро и держит напряжение 14.2 вольта, оно несколько раз в секунду открывает и закрывает транзистор обеспечивая плавный отбор лишней мощности. И собственно по этому нельзя в этой схеме использовать обычное контактное реле, оно просто не выдержит частоту включения-выключения 10. 100Гц, будет сильно дребезжать контактами пока они не отгорят.
Сама схема выглядит вот так (ниже рисунок) дополнительное описание — Балластный регулятор для ветрогенератора схема и описание
Если у вас нет реле-регулятора с управлением по минусу то можно сделать балластный контроллер на основе реле генератора ВАЗ, и других автомобилей где реле отключает плюсовую щётку генератора и об этом далее.
Контроллер на реле ВАЗ, с управлением по плюсу
Ниже рисунок со схемой балластного контроллера с реле генератора ВАЗ. Так как выход реле на щётку плюсовой, то есть она отключает плюс, а не минус как реле ГАЗ, то нужно ставить два транзистора.
Когда напряжение ниже 14.2В то плюсовое напряжение подаётся на контакт «Ш», оно подаётся на затвор первого транзистора и он открывается (резистор затвора на минус подключается). Далее этот транзистор подаёт через себя минус (исток-сток) на затвор второго транзистора, и тот минусом закрывается, и через себя не пропускает минус на балласт.
А когда напряжение поднимается выше 14.2В то плюс пропадает с выхода реле регулятора. Первый транзистор закрывается разряжая затвор через резистор на минус. И на затвор второго транзистора перестаёт поступать минус, и он открывается заряжается затвор через резистор от плюса. И он на балласт подаёт минус, балласт включается. Ниже рисунок схемы на двух транзисторах и реле ВАЗ.
Из минусов такой схемы это некоторая сложность с подключением транзистора, хотя куда ещё проще, но всё-таки многие не могут и у них не получается. А так-же бывает что транзисторы сгорают, не понятно из-за чего, но такое случалось не только у меня. Вдаваться в описание возможных причин не будем, в общем я нашёл другой выход, и об этом далее.
Твёрдотельное реле вместо транзистора
Транзистор в схеме, которая выше я заменил на твёрдотельное реле и всё стало гораздо проще и надёжнее. Теперь для сборки самого контроллера надо приобрести всего две детали, ну ещё маленькую светодиодную лампочку и балласт. Принципиально схема выглядит вот так (ниже рисунок).
Для изготовления понадобятся:
1. Реле-регулятор любой с управлением по плюсу, это регуляторы ВАЗ например
2. Твёрдотельное реле на постоянный ток
3. Резистор или светодиодную лампочку маломощную
4. Балласт, в качестве которого лампочки или большой резистор
Ветрогенератор подключается напрямую на аккумулятор и с балластным контроллером никак не связан. А сам контроллер подключается тоже к аккумулятору, но с ветряком никак не связан, он просто отслеживает напряжение аккумулятора и при превышении 14.2 вольта включает балласт чтобы остановить рост напряжения и сжечь лишнюю энергию. Поэтому не важно что заряжает аккумулятор, это может быть ветрогенератор, солнечные батареи, или зарядное устройство, контроллер всё равно будет включать балласт при превышении 14.2 вольта. Таким образом можно излишки энергии использовать даже с солнечных батарей, и эти излишки можно пустить на подогрев воды заменив лампочки на водонагревательный ТЭН.
И если говорить о работе самого контроллера, то балласт он включает не резко, а мягко, импульсами, отбирая только лишнюю энергию. Ветрогенератор при этом не получает удары мощной нагрузкой, как это бывает с другими контроллерами. Контроллеры с мощными балластами обычно полностью подключают нагрузку и происходит резкий удар по ветряку, и он начинает замедляться и пока напряжение АКБ не просядет до заданного гистерезиса ветряк будет нагружен мощной нагрузкой и останавливается. И когда акб заряжены то ветряк может получать несколько таких ударов балласта, от этого нагрузки большие на лопасти и подшипники, обмотку генератора. Так-же есть контроллеры, которые просто тормозят генератор при превышении напряжения, и они тоже резко включают торможение практически замыкая генератор, что тоже очень плохо. А этот балластный регулятор работает как ШИМ(PWM) контроллер мягко скидывая только излишки на балласт, только здесь импульсный принцип работы.
Кстати потребление контроллера совсем небольшое, порядка 20мА, и реле твёрдотельное включается только во время скидывания лишней энергии и в отличие от контактных реле потребляет всего 15мА.
Для наглядности работы данной схемы контроллера я записал небольшое видео. На видео реальная работа контроллера с реальным ветрогенератором. Правда в в день съёмки ветерок был совсем небольшой, поэтому чтобы было видно как происходит сброс лишней энергии я отключил две из трёх лампочек балласта, чтобы было видно по яркости свечения лампочки.
На этом всё, всем удачи в повторении подобной конструкции балластного регулятора для ветряка. Ниже несколько фото этого контроллера.
Дополнительная информация по схеме и описания работы в других статьях:
Балластный регулятор для ветрогенератора
Самодельный контроллер, или балластный регулятор для моих ветрогенераторов. Ветрогенераторы исправно работают уже более полугода, но все это время я сам контролировал заряд аккумуляторов, и вот наконец собрал самый простой контроллер
Дополнение к статье о балластном регуляторе
Решил снова описать принцип работы балластного регулятора и добавил более понятный рисунок схемы балласта. В статье подробно описаны все элементы и принцип их работы, также фотографии + видео готового балластного регулятора
Контроллер для ветра и солнца
Небольшая модернизация балластного регулятора. Теперь слив энергии идет на четыре автомобильные лампочки. Транзистора два, установил их на новый общий радиатор. Проверка солнечными панелями прошла успешно, но транзисторы стали греться, поэтому решил оставить только две лампочки, подробнее.
Как я построил ветряной генератор. Часть 5. Контроллер заряда — схема
Генератор турбины подключается к контроллеру. От контроллера идут провода к аккумулятору. Туда же подключается и нагрузка. Если напряжение на аккумуляторе падает ниже 11.9 В, контроллер подключает генератор к аккумулятору, и последний начинает заряжаться. Если напряжение аккумулятора достигает 14 В, контроллер подключает к нему дополнительную нагрузку. Оба пороговых напряжения, 11.9 В и 14 В, можно изменять подстроечными резисторами. Интересуясь в Интернете, какими же должны быть эти пороги для свинцовых аккумуляторов, я обнаружил некоторые расхождения у различных авторов. Для своей схемы я взял усредненные значения.
При напряжении аккумулятора между 11.9 В и 14 В, контроллер может переключать систему между зарядом и отдачей тока в нагрузку. Пара кнопок позволяет мне делать эти переключения в любое время, независимо от контроллера. Очень удобно при наладке устройства.
Желтый светодиод зажигается во время зарядки аккумулятора. Когда аккумулятор заряжен, и избыточная мощность отводится в дополнительную нагрузку, загорается зеленый светодиод. Таким образом, я имею минимальную обратную связь, позволяющую понять, что происходит в системе. Кроме того, с помощью мультиметра я могу измерять напряжения в любых точках. Все это не очень удобно.
Как только у меня дойдут руки до того, чтобы упаковать конструкцию в подходящий корпус, я непременно добавлю вольтметр и амперметр, возможно, от автомобильного приборного щитка.
Я использовал свою собранную на листе фанеры схему, что бы с помощью внешнего источника питания имитировать различные режимы заряда и разряда аккумулятора, и настроить контроллер. Устанавливая напряжение 11.9 В, а затем 14 В, я выставил подстроечными резисторами требуемые пороги. Сделать это следовало до отъезда, так как заниматься настройкой в поле никакой возможности у меня не было бы.
Доработка
Исследовав подробнее правила заряда свинцовых аккумуляторов, верхний порог я установил равным 14.8 В. Кроме того, от брата мне достались герметичные свинцовые аккумуляторы, которыми я и заменил обычные, использовавшиеся первоначально.
Важно !
Я понял, что в первую очередь, надо подключать к контроллеру аккумулятор, и только потом ветрогенератор или солнечную батарею. Если генератор подключить первым, волны напряжения не будут сглаживаться аккумулятором, контроллер будет работать неправильно, реле хаотически переключаться, а броски напряжения, в конце концов, приведут к выходу из строя микросхем. Короче, всегда подключайте аккумуляторную батарею первой, а ветрогенератор вслед за ней. И наоборот, разбирая систему, убедитесь в первую очередь, что генератор отключен. Батарею отключайте последней.
Наконец, представлю вам принципиальную схему. Она лишь немного отличается от прототипа, ссылку на который я приводил выше. Как я говорил раньше, некоторые детали я заменил на те, которые уже были у меня, чтобы не тратиться на покупку новых. Советую вам поступать также. Совершенно не обязательно повторять схему один в один.
Перевод текстов на рисунке
Note: IC3c & IC3d are unused.
Ground their inputs and leave
the outputs unconnected.
Замечание: C3c и IC3d не используются.
Заземлите их входы,
а выходы оставьте свободными.
IC1 LM7808 +8V Voltage Regulator
IC1 LM7808 стабилизатор напряжения +8 В
IC2 LM1458 Dual operational amplifier
IC2 LM1458 сдвоенный операционный усилитель
IC3 4001 Quad 2-input NOR Gate
IC3 CD4001 4 логических элемента «2И-НЕ»
Q1 IRF540 MOSFET
D1-3 Blocking diodes rated for the maximum current each source could produce
D1…D3 блокировочные диоды, рассчитанные на максимальный ток подключаемых источников
LED1 Yellow LED
LED1 желтый светодиод
LED2 зеленый светодиод
F1 Fuse rated at total expected current all sources combined will produce
F1 предохранитель, рассчитанный на максимальный суммарный ток всех подключаемых источников
F2 1 Amp Fuse for controller electronics
F2 предохранитель 1 А в шине питания электроники контроллера
RLY1 40 Amp SPDT automotive relay
RLY1 автомобильное реле на коммутируемый ток 40 А
PB1-2 Momentary contact NO pushbuttons
PB1-2 кнопки без фиксации
All resistors are % Watt 10%
Все резисторы ¼ Вт 10%
Test Point A should read 7.4V
Контрольная точка A. Напряжение в точке 7.4 В
Test Point B should read 5.95V
Контрольная точка B. Напряжение в точке 5.95 В
Наконец, проект завершен. До моего отъезда осталась всего неделя. Пролетела она быстро. Я разобрал турбину и тщательно упаковал все детали и инструменты, необходимые, чтобы собрать турбину после поездки через всю страну. Погрузив все в машину, я во второй раз поехал на свой участок в Аризоне, на этот раз с надеждой, что хоть какое-то электричество у меня там будет.
Продолжение читайте здесь
Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Источник https://cxem.net/greentech/greentech18.php
Источник http://e-veterok.ru/kontroller-glya-vetrogeneratora-svoimi-rukami_4.php
Источник https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=61489