Контроллер заряда аккумулятора

Можно ли сделать своими руками

Наша страна всегда славилась тем, что у нас есть много толковых изобретателей и рационализаторов, людей творческих и пытающихся сделать своими руками и из подручных средств устройства различного типа и предназначения.

«Самоделкины» не обошли стороной и МРРТ контроллеры, которые при наличии навыков работы паяльником и начальных знаний в области электротехники, можно изготовить своими руками.

Одним из вариантов подобного устройства, изготовленного самостоятельно, может быть прибор, собранный по ниже приведенной схеме:

Собранный по данной схеме контроллер, будет иметь напряжение на выходе – 14,0 Вольт и обладать настройками режимов работы по напряжению отключения и включения аккумуляторных батарей.

Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте , Если статья Вам понравилась!

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:        

ALTER220 Портал о альтернативную энергию

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!

Популярные модели

На рынке товаров, используемых для производства электрической энергии посредством использования альтернативных источников, представлено достаточно большое количество моделей контроллеров данного типа, различающихся по техническим характеристикам, стоимости и бренду производителя.

В настоящее время, среди пользователей, популярностью пользуются модели отечественных и зарубежных производителей, это:

• Модель КЭС 100/20 MPPT (Россия) – рассчитана на максимальный ток заряда до 20 А, напряжение на выходе до 100 В.
• Модель КЭС DOMINATOR MPPT 250/60 (Россия) – максимальный ток заряда до 60 А, напряжение на выходе до 250 В.
• Модель Epsolar MPPT TRACER-2215BN 20А 12/24В (Китай) – максимальный ток заряда 20А, напряжение на выходе до 150 В.
• Модель IT6415ND 60A 12V/24V/36 В (Китай) – максимальный ток заряда 60 А, напряжение на выходе до 150 В.
• Модель Victron BlueSolar 100/15 12/24В 15А (Голландия) – максимальный ток заряда 15А, напряжение на выходе 100 В.
• Модель Victron BlueSolar 150/70 12/24/48В 70А (Голландия) – максимальный ток заряда 70 А, напряжение на выходе 150 В.

Кроме выше приведенных моделей, к реализации предлагается еще большое количество устройств данного типа, поэтому есть возможность выбрать модель, отвечающую предъявляемым к ней требованиям и личным предпочтениям пользователя.

Как осуществить подключение самостоятельно

Подключить контроллер заряда MPPT для солнечных батарей достаточно просто. Для этого следует понимать принципиальную схему подключения, уметь в ней разбираться и ориентироваться, а также соединить все провода и элементы с полным соблюдением полярности, то есть «плюс» соединить с «плюсом», а «минус» с «минусом».

На рисунке ниже можно увидеть специальные отверстия с «плюсом» и минусом», собственно следует правильно засунуть в них нужные провода.

Более подробная схема представлена ниже.

Схема подключения довольно-таки проста, важно соединить все элементы, соблюдая полярность, а также необходимо учесть, чтобы они безопасно располагались в доме и не угрожали жизни. Справиться с такой задачей сможет каждый

Возможно подключение нескольких аккумуляторов, однако здесь присоединять необходимо смешанным способом, а именно: группа аккумуляторных батарей подключается между собой параллельно, а к контроллеру последовательно. Подобную схему можно увидеть на рисунке ниже.

Как видно из схемы, количество аккумуляторов не ограничено. Однако, следует понимать, что при таком числе необходимо приобрести соответствующий инвертор, который будет способен справиться с такой большой нагрузкой.

Назначение и схема зарядного контролера

Предлагаемый к самостоятельной сборке контроллер чрезвычайно простой, и поэтому безотказный. Он прекрасно дополняет альтернативные источники энергии, такие как ветрогенераторы или солнечные панели. Особых знаний в схемотехнике и пайке не потребуется. Разумеется, что если паяльник вы не пользовались по назначению, то лучше потренироваться на каких-то ненужных проводках, чтобы случайно не перегреть рабочие детали.

В базовую схему добавлены несколько элементов, которые делают работу контролера более стабильной. Например, сопротивления 15-18, подбирались эмпирически. Они устранили спонтанный нагрев таймера-микросхемы (3) и сделали установку значений подстроечных резисторов (1 и 2) более точной. Дополнительно, реле (10) было припаяно «навесным монтажом». Для неопытных радиолюбителей это будет существенным подспорьем в работе, и такой вариант делает плату универсальной, т.е. с реле можно экспериментировать в процесс эксплуатации.

Установка полевого транзистора IRF 540 обусловлена тем, что сигнал от таймера NE 555 выходит с напряжением 5V, а реле 1N4007 12-тивольтовое.

Принципы работы контроллера заряда АКБ

После выставления нужных параметров на подстроечных резисторах и включении прибора в систему, работа контроллера происходит следующим образом:

1. Аккумулятор получает зарядный ток до достижения выставленного уровня напряжения. Затем зарядка останавливается, а напряжение с альтернативного источника энергии направляется только к потребителю.
2. При разрядке аккумулятора до нижнего предела, выставленного в подстроечном резисторе (1), автоматически включается зарядка.

Обратите внимание, что в автоматическом режиме, во время зарядки питание к потребителю от АКБ не подаётся. Для того чтобы подать напряжение, есть кнопки 11 и 13, которые работают в ручном режиме

Список деталей контроллера зарядки АКБ

Каждая деталь пронумерована в снимке, а на схеме видно размещение резисторов 12 и 12/1, они припаяны с обратной стороны платы.

1 Подстроечный резистор (установка нижнего предела ≈11,8 V);

2 Подстроечный резистор (установка верхнего предела ≈14,4 V (оба резистора на 10 kOm);

3 Таймер — Микросхема NE 555 + гнездо для микросхемы;

4 Стабилизатор напряжения LM7805 (5V);

5 Конденсатор неполярный 330 nF (на вход);

6 Конденсатор неполярный 100 nF (на выход);

7 Полевой транзистор IRF 540;

8 Биполярный NPN транзистор 2N3904;

9 Светодиоды индикации: синий и красный;

10 Реле 1N4007 (12 вольт 10 ампер);

11 Резистор 300 Om + провод для отключения «Режима заряда»(оформляется на корпусе);

12/12-1 Резисторы 100 Om + 330 Om (припаяны с обратной стороны);

13 На кнопку включения «Режима зарядки» (оформляется на корпусе);

14 Радиатор;

15 Резистор 1,5 kOm;

16 Резистор 39 kOm;

17 Резистор 6,2 kOm;

18 Резистор 30 kOm;

19/20/21 Резистор 1 kOm;

На этой схеме обозначены места фиксации каждой детали.

Что такое MPPT контроллер

МРРТ контроллер – это электронное устройство, работающее в составе комплектов солнечных электростанций и ветровых установок, обеспечивающее режим работы системы с максимально возможным коэффициентом полезного действия на выходе преобразовательного устройства (солнечная батарея, ветровой генератор).

Аббревиатура МРРТ, произошла от английских слов — maximum power point tracking, что обозначает — максимальной возможная мощность на выходе.

Работа МРРТ котроллера заключается в том, что устройство отслеживает силу тока и напряжение на источнике электрического тока (солнечная батарея, ветровой генератор) и определяет их соотношение, при котором значение мощности на выходе будет максимальным. Эту способность прибора можно описать как – поиск точки максимальной мощности.

Кроме этого контроллер следит за зарядом аккумуляторных батарей, которые являются накопителем электрической энергии, и определяет режим их работы (накопление энергии, насыщение, выравнивание, поддержка), что в итоге определяет силу тока, подаваемого на аккумулятор.

Контроллеры заряда для солнечных батарей EPSolar

Компания «Одно солнце» предлагает купить контроллер заряда для солнечных батарей EPSolar, предназначенные для установки в фотоэлектрических системах. Мы поставляем и реализуем качественное солнечное оборудование и комплектующие к нему по самым низким ценам с доставкой по Москве и всей России.

Контроллеры заряда для солнечных батарей необходимы для управления процессом подзарядки/зарядки аккумулятора в электронных схемах систем преобразования солнечной энергии в электрическую.

Оборудование марки EPSolar представляют собой новое поколение устройств с обновленным дизайном корпуса и надежной электронной «начинкой», которая обеспечивает эффективное подключение к маломощным системам, ток заряда АКБ в которых не превышает 20 А.

Для чего нужны контроллеры заряда для солнечных батарей?

Основными функциями контроллеров являются:

• обеспечение регулирования подачи величины тока, компенсирующего саморазряд и предотвращающего разрушение аккумулятора;

• реализация необходимых для установленных в системе типов аккумулирующих устройств (NiMH, Ni-Cd, Li-Ion) алгоритмов разряда/заряда в соответствии с химическим составом компонентов;

• измерение температурного режима, с помощью термодатчика, для предотвращения перегрева в теплое время года или аварийного отключения системы в зимний период;

• компенсация разницы между потребляемой энергией, используемой для зарядки аккумулирующих блоков и снабжением электро потребляющих устройств системы;

• измерение с помощью датчика, давления возникающего в случаях утечки газов или аварийного отключения цикла зарядки, для предотвращения утечек и взрыва аккумуляторного блока;

• балансировка схемы заряда многобаночных устройств (литий-ионных), при которой заряжаются только незаряженные банки.

В технической схеме изделий используется обновленный автоматизированный алгоритм оптимизации и отслеживания режимов работы всех типов фотопанелей и получения максимума, вырабатываемой электроэнергии. В результате использования устройств в системах преобразования солнечной энергии в электрическую, контроллеры EPSolar обеспечивают:

• повышение КПД системы;

• регулировку напряжений;

• модуляцию тока зарядки в четырех режимах (поддерживающий, насыщающий, выравнивающий и форсированный);

• температурную компенсацию;

• повторное автоподключение нагрузки и ручное выключение;

• выбор батарей по типу;

• автоматическое распознавание день/ночь, с включением освещения;

• защиту электроцепей.

Электронная схема контроллера обеспечивает:

1. отключение нагрузки при падении напряжения заряда или при полном заряде АКБ;

2. защиту от переполюсовки при подключении к электропитанию или включению в схему отдельных элементов;

3. защиту от КЗ на входе или к нагрузке, а так же от перегрева;

4. защиту от обрыва цепи;

5. автоматическое восстановление всех параметров электро системы после срабатывания защитных устройств.

Как срабатывают солнечные контроллеры заряда EPSolar?

Принцип работы приборов заключается в том, что при выходе из строя этого устройства, происходит:

1. превышение величины зарядного тока и напряжения в системе и как следствие разрушение банок АКБ;

2. перезаряд АКБ, с последующим ростом давления и температуры электролита, закипание которого способствует разрушению корпуса аккумулятора и может вызывать взрыв;

3. критическая деградация блока аккумулирующих устройств, которым необходима постоянная подзарядка.

В новой серии контроллеров, компания EPSolar выпустила устройства без монитора и с удобным графическим дисплеем, на котором высвечиваются все необходимые параметры.

Изготовление платы

Для работы потребуется:

• Стеклотекстолит фольгированный;
• Наждачная бумага (очень мелкозернистая и нулёвка);
• Растворитель для обезжиривания;
• Глянцевая бумага для лазерного принтера (1 лист);
• Утюг;
• Лимонная кислота;
• Перекись водорода;
• Соль пищевая;

Для платы понадобится кусок текстолита размером 4Х6 сантиметра. Обрезать её в нужный размер лучше ножовкой по металлу. Потому что при работе ножницами текстолит может расслоиться и появятся грубые заусенцы.

Обязательно обрабатываем кромку мелкой наждачной шкуркой. Чтобы снять слой оксидной плёнки, очень аккуратно обрабатываем поверхность нулёвкой.

Последний подготовительный этап – обезжиривание. Но это перед тем как приложить распечатанную схему.

На лазерном принтере, перед распечаткой схемы, надо убрать функцию «Экономия тонера», чтобы отпечаток был насыщенным. Использование глянцевой бумаги предпочтительнее потому, что она менее гигроскопичная, и тонер не будет впитываться в структуру материала.

Полученное изображение обрезаем в размер, не касаясь пальцами лицевой стороны снимка.

Расстелите на ровный стол салфетку, совместите снимок с текстолитом и аккуратно уложите этот «бутерброд» на подготовленную подложку.

Максимально разогретым утюгом придавите на 30-40 секунд заготовку. Без всяких движений, чтобы не было смещения, поднимите утюг. Теперь накройте бумажной салфеткой в 3-4 слоя, и ещё раз прижмите утюгом, примерно на 1 минуту.

Затем можно сделать несколько разглаживающих движений. Утюг снимаем, текстолит с пристывшим к нему листом фотобумаги на 2-3 минут опускаем в тёплую воду, чтобы отмокла целлюлозная основа.

Аккуратно снимаем бумагу и ватной палочкой смоченной в спирте удаляем её остатки. На фольгированном стеклотекстолите должен остаться тонер на месте будущих дорожек.

Травление платы контроллера зарядки АКБ

Предлагаемый состав для травления состоит из наиболее доступных реактивов и обладает хорошей химической активностью. Единственный его недостаток перед растворами на основе хлорного железа и медного купороса, это невозможность длительного хранения.

В 100 мл перекиси сначала растворяют 30 гр. лимонной кислоты, затем добавляют поваренную соль и перемешивают до тех пор, пока не останется кристаллов.

Готовый реактив наливаем в пластиковый контейнер и аккуратно опускаем заготовку платы.

Лучше её положить лицевой стороной вверх, потому что образующиеся газовые пузырьки будут изменять скорость реакции на разных участках текстолита.

Рекомендуется чуть шевелить заготовку, касаясь её края зубочисткой или соломинкой. Можно чуть «помочь» травлению кисточкой. При температуре раствора 25-30˚C, процесс занимает 25-35 минут.

Протравленную заготовку промываем под струёй холодной воды, высушиваем и удаляем тонер нулёвкой. Работать абразивной шкуркой надо без нажима и фанатизма. Достаточно нескольких лёгких движений.

ВАЖНО: следите чтобы не удалить слой медной фольги!

Можно сделать несколько движений наждачной бумагой, а потом тщательно протереть поверхность салфеткой смоченной в уайт-спирите.

Финишная подготовка платы

Для сверления отверстий используют сверло 0,8 мм. Стеклотекстолит сверлиться достаточно легко, но всё равно следите, чтобы дрель была направлено строго вертикально, а рука не дрожала.

СОВЕТ: положите плату на деревянный брусок, просверлите два угловых отверстия по диагонали и через них зафиксируйте заготовку тонким сапожным гвоздиком или отточенной скрепкой. Остальные отверстия можно сверлить, удерживая дрель двумя руками.

После сверления нулёвкой надо аккуратно удалить заусенцы.

Для более лёгкого лужения дорожек, рекомендуется приготовить спирто-канифольный флюс. Для этого 5 гр. порошка канифоли, растворяют в 20 мл. спирта. Удобнее это делать в пузырьке от «лака для ногтей».

Спирто-канифольным флюсом покрывают всю поверхность платы, а затем тонким слоем наносят припой на медные дорожки.

По окончании лужения, канифоль необходимо удалить с поверхности платы. Так как канифоль на 90% состоит из дитерпеновых кислот, то её остатки вызывают коррозию металлов. Удаляют канифоль спиртом или ацетоном.

Как выбрать контроллер для солнечной батареи?

Это очень важное устройство, которое достаточно сложно правильно подобрать среди великого многообразия. Чтобы взять то что действительно нужно придерживайтесь следующих данных:

• Мощность батареи. На выходе общая мощность не должна быть больше показателя тока.
• Уровень входящего напряжения. Он должен быть больше на 20% чем U АКБ, которое производится преобразователями света в ток.

Контроллер заряда солнечной батареи на данный момент выпускается всех мастей. Он может обладать защитой от плохих погодных условий, больших нагрузок, замыканий, перегреваний и даже от неправильного включения. Например, такое может случится, когда путаете полярность. В результате брать нужно такое устройство, которое будет иметь несколько уровней защиты.

Популярные компании производители

1. Автоматика-с.
2. Эмикон.
3. Овен.
4. SLC 500
5. Allen-Bradleo.
6. Micro Logix

Данные изготовители занимаются производством подобных приспособлений уже много лет.

МРРТ контроллер для солнечных батарей

В солнечных электростанциях контроллер обеспечивает работу комплекта оборудования в автоматическом режиме, отслеживая режим заряда аккумуляторных батарей. Режим заряда зависит от зарядки батарей и соответствует выдаваемой мощности солнечных панелей в конкретный момент времени, которая зависит от погодных условий и пространственного места расположения солнца.

Схематично, расположение контроллера в схеме солнечной электростанции выглядит следующим образом:

Режимы работы контроллера для солнечных батарей:

• Заряд аккумуляторных батарей в зависимости от состояния их заряда;
• Автоматическое отключение полностью заряженного аккумулятора от источника энергии (солнечной батареи);
• Отключение нагрузки (потребителей), в случае, когда заряд аккумулятора падает ниже критической отметки;
• Автоматическое включение нагрузки, после заряда аккумулятора;
• Автоматическое включение солнечных батарей, после того, как заряд аккумуляторной батареи станет меньше установленных значений, определяющих необходимость его зарядки.

Использование МРРТ контроллеров в системах солнечной генерации, позволяет увеличить производительность солнечных электростанций, что в свою очередь снижает сроки окупаемости приобретенного оборудования.

Основными техническими характеристиками, определяющими параметры использования конкретного прибора, являются:

• Электрическая мощность;
• Номинальное напряжение на входе устройства;
• Максимальный ток заряда аккумулятора;
• Максимальное напряжение на выходе устройства;
• Диапазон регулировки напряжения;
• Температурный режим работы;
• Габаритные размеры;
• Вес устройства.

Средние цены

Для того, чтобы понять в каком ценовом диапазоне находятся МРРТ контроллеры различных производителей, можно рассмотреть стоимость моделей, приведенных выше, это:

• КЭС 100/20 MPPT – от 10000,00 рублей;
• КЭС DOMINATOR MPPT 250/60 – от 40000,00 рублей;
• Epsolar MPPT TRACER-2215BN 20А 12/24В – от 9000,00 рублей;
• IT6415ND 60A 12V/24V/36 В – от 30000,00 рублей.
• Victron BlueSolar 100/15 12/24В 15А – от 11000,00 рублей;
• Victron BlueSolar 150/70 12/24/48В 70А – от 55000,00 рублей.

Как видно из приведенных цифр, наиболее дешевые, это модели китайского производства, а наиболее дорогие – европейских производителей.

Продукция отечественных предприятий несколько дороже устройств, произведенных в Китае, но дешевле изготовленных в Европе.

Сравнение контроллеров MPPT и PWM (ШИМ)

В солнечных и ветровых установках по производству электрической энергии используются два вида контроллеров, это МРРТ, о которых было написано выше и PWM (ШИМ) котроллеры.

ШИМ аппараты являются более дешевыми устройствами, принцип действия которых основан на использовании широтно-импульсной модуляции. Устройства данного типа подразделяются на шунтовые и последовательные.

Для того, чтобы выбрать наиболее подходящий для конкретной системы, нужно их сравнить, чтобы изучить достоинства и недостатки каждого типа подобных устройств.

Достоинства устройств разного типа:

1. МРРТ контроллеры.

• Возможность использования в различных системах, различающихся по источнику получения энергии (солнечные, ветровые, комбинированные системы)
• Высокий КПД.
• Создание оптимальных условий работы для аккумуляторных батарей позволяет продлить сроки их эксплуатации.
• Высокое напряжение на входе позволяет уменьшить сечение кабелей и проводов, используемых для соединения элементов системы или увеличить расстояние от источника энергии до контроллера.
• Использование устройств данного типа позволяют увеличить эффективность использования солнечных батарей, что обусловлено возможностью заряда аккумуляторов при низкой освещённости.

1. PWM контроллеры.

• Низкая стоимость.
• Последовательные модели: позволяют использовать одновременно различные источники энергии и создают низкий нагрев во время регулирования;
• Шунтовые модели: незначительные потери мощности в процессе работы, слабые электромагнитные помехи и низкий уровень падения напряжения в ключах.

Недостатки устройств разного типа:

1. МРРТ контроллеры.

• Высокая стоимость.
• Более сложная технология, в равнении с аналогами.

1. PWM контроллеры.

• Последовательные модели: при полном заряде источник энергии отключается, значительные потери в последовательных ключах, электромагнитные помехи.
• Шунтовые модели: значительный нагрев во время работы, невозможность использования с иными источниками энергии, кроме солнечных панелей.