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無線電子工学および電気工学の百科事典 太陽光発電制御ユニットです。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
ソーラーパネルはいつか従来のエネルギー源を大幅に補完し、さらには置き換えることができるようになるという意見があります。 そして、太陽電池の可能性を本格的に試す時が来ます。 この章では、将来を少し見て、実際のメリットをもたらす太陽光発電の可能性をテストします。 もうお土産もおもちゃもありません。ただ地味で平凡な仕事だけです。 この章では、読者は、強力な鋸の動力、部屋の照明、さまざまな娯楽機器への電力の供給など、太陽エネルギーが私たちの日常の家事にどのように役立つかを知ることを期待しています。 これが太陽エネルギーの未来です。 ただし、このようなシステムの詳細については、本書では説明しません。 代わりに、すでに完成した太陽光発電システムを制御する方法を示します。 この目的は、電力制御ユニットによって実現されます。 パワーコントロールユニット このユニットは、ソーラーパネルの寿命を完全に制御するように設計されています。 本機のリモコンから最大 XNUMX 台のエネルギー需要家への電力供給を簡単に制御できます。 さらに、各消費者を保護するためにヒューズが提供されています。 しかし、それだけではありません。 システムのパフォーマンスは鉛酸バッテリーの充電状態に確実に依存するため、バッテリー状態監視ユニットがこのデバイスに直接統合されています。 コントロールパネルを見るだけで、エネルギー源の動作状態をすぐに評価できます。 そして、それが不十分であり、エネルギー供給が危険なレベルに達すると、警告信号（ブザー）が発せられます。 コントローラーにこれ以上何が必要ですか? 配電制御・管理装置 電力制御ユニットの主なタスクは、システムの異なる部分に太陽光エネルギーを分配することです。 また、予備エネルギーを節約するように設計されています。 たとえば、ソーラー パネルで生成された 12 V DC 電圧を 110 V AC 電圧に変換する電圧コンバータの動作を考えてみましょう。この電圧は、電動のこぎりなどの特定のデバイスの動作に必要です。 ただし、電圧コンバータは、負荷が接続されていない場合でも、常に電力を消費します。 これにより、もっと有効に使えるはずのエネルギーが無駄になります。 そのため、パワーコントロールユニットにインバータをオフにするトグルスイッチを設ける必要があります。 このブロックは、独自のトグル スイッチを備えた負荷をオフにする機能を提供します。 電源から負荷を切断するには、スイッチを「フリック」するだけです。 図を考慮すると。 図 1 を見ると、ブロックには XNUMX つの個別の回路があり、それぞれの回路がフロント パネルにトグル スイッチを備えていることがわかります。 各トグル スイッチの上には小さな LED があります。 回路に通電すると、対応する LED が点灯し、選択した負荷に電力が供給されていることを示します。
しかし、負荷へのエネルギー供給の制御だけでは十分ではありません。 安全上の理由から、回路内の電流強度を監視する必要があります。 そのため、スイッチとして通常のトグルスイッチではなく、特殊なブレーカーが使用されます。 ブレーカーとして使用するとすぐに消耗してしまう従来のブレーカーとは異なり、このブレーカーはリミッターとスイッチの両方の機能を備えた設計になっています。 電池電圧・充電状態監視装置 コントロールユニットには、バッテリーの状態（充電度）を示す電圧監視装置が内蔵されています。 第 6 章に示すとおり。 図2に示すように、鉛蓄電池の電圧はそのセルに蓄えられた電荷に依存します。 これは図から明らかです。 図２は、電圧とバッテリの充電状態との関係を示している。 依存関係から、完全に充電されたバッテリの電圧は 13,2 V、完全に放電されたバッテリの電圧は 10,5 V になることがわかります。バッテリ セルの充電度を判断するには、バッテリの電圧を測定し、比較する必要があります。図の値を使用します。 2.
これがバッテリーモニターの機能です。 ただし、電圧を示すためにメーターの代わりにライトストリップを使用します。 監視しているバッテリーの電圧を10個のLEDで表示します。 読み取りスケールは、電圧が 0,5 V 増加するにつれて後続のダイオードが点灯するように構成されています。最初のダイオードがオンの場合、電圧は 10,5 V、11 番目のダイオードが 11,5 V、15 番目のダイオードが XNUMX V などになります。最大XNUMXVまで。 表示ユニットは別個の集積回路 LM3914 上に作られています。 内部には、入力電圧を電源の基準電圧と比較し、前述の電圧の比率に応じて電球を点灯する多数のコンパレータがあります。 指示回路の動作原理は図から明らかです。 3. 抵抗 R1、R2、R3 は、(バッテリーからの) 12V 入力を IC2,5 への電力供給に必要な 1V に下げる分圧器を形成します。 IC1の電圧変換スケールは可変抵抗VR1により設定されます。 ここで、バッテリからの入力電圧が IC1 内のコンパレータに送られ、そこでその真の値が決定されます。 この値は、10 個の LED の XNUMX つによって示されます。
バッテリーの状態は、色分けされた LED を使用して 13 つの方法で表示されます。 たとえば、12V のダイオードは緑色です。 電圧が 14 ～ XNUMX V のバッテリーは動作していると考えられているため、ダイオードは緑色です。 ただし、バッテリ電圧が 11,5 V に低下し、さらに 11 V に低下すると、充電がなくなります。 これらのダイオードは黄色で、将来発生する可能性のある問題を示しています。 最後の 10,5V ダイオードは赤色です。 バッテリー電圧がこのレベルまで低下すると、バッテリーに蓄えられたエネルギーはほとんど (またはまったく) なくなります。 一目見るだけで、バッテリー電圧の正確な値だけでなく、充電状態（色の変化による）も知ることができます。 テーブル内。 図 1 は、LED とその色および表示される情報のリストです。 表 1. LED によって表示される情報
バッテリーモニター バッテリー電圧モニターにより、充電回路の状態を確認することもできます。 通常の状態では、充電電圧は 15,5 V を超えてはなりません。そうしないと、バッテリーが損傷する可能性があります。 したがって、赤色ライトは 15 ボルト表示装置用に確保されています。 点灯した場合は必ずしも何かが起こっているわけではなく、何らかの理由で充電電圧が異常に高くなっているだけです。 警報 それだけではありません！ 10,5V未満でバッテリーを充電するとバッテリーが損傷する可能性があることをご存知ですか。 プレートの硫酸化が発生するため、これが起こらないようにすることが不可欠です。 アラームが回路に追加されました。 何らかの理由でシステム電圧が 10,5V を下回ると、アラームが鳴ります。 また、インジケーターの 15 ボルト出力をアラームに接続し、バッテリーの過充電が発生した場合にも信号が送られるようにしました。 信号は、IC2 チップの 1 つのロジック要素によって制御されます。 電力はダイオードDXNUMXから超小型回路に供給されます デザイン 電池電圧監視装置はプリント配線を使用して製作されています。 図 PCB を図に示します。 4. 部品リストには、このデバイスの完成した回路基板の供給者の住所が含まれていることを覚えておいてください。
回路要素は図に従って配置されます。 5. 無線部品をはんだ付けする際は、次の点に注意してください。
まずはLEDを接続します。 極性を観察する必要がありますが、どのダイオード端子がアノードでどちらがカソードであるかを判断するのは必ずしも簡単ではありません。 LED を逆極性に接続すると点灯しません。 また、はんだ付け前にLEDの色のマッチングに注意し、リード線を短くしないようにする必要があります。 第二に、IC1 マイクロ回路の組み込みの極性を観察します。これは、誤った組み込みは故障につながるためです。 マイクロ回路は CMOS チップであり、静電気に非常に敏感であるため、この点に注意する必要があります。 アルミケースの前面パネルに自動ブレーカーを配置しています。 部品リストに記載されているブレーカーには、直径 10 mm の穴が必要です。 システムには必要な電流を常に流し、過負荷になるとトリップする回路ブレーカーを選択する必要があります。 しきい値が高すぎるブレーカーは使用しないでください。 LED はブレーカーの真上に配置されています。 クロームメッキのホルダーケースの下に直径6mmの穴が開けられています。 パワーコントロールユニット全体の配線図を図に示します。 6.
抵抗は XNUMX つの LED と直列に接続されています。 これらは、LED のカソードとブレーカーの切断された出力の間に単にはんだ付けされるだけです。 外部デバイスを接続するために、アダプター ブロックがケースの後壁に配置されます。 外部デバイスには、ソーラー パネルやスイッチ付きアプライアンスが含まれます。 電源回路には十分な直径の電線が使用されていることを確認してください。 バッテリー電圧モニターにつながる導体の直径は小さくてもよい。 バッテリー電圧モニターはブレーカーの下にあります。 プリント基板は、ケースの底部と平行なプラスチック製のラックに取り付けられています。 LED リードは、LED が基板の端を越えて突き出るように曲げられ、同じ平面内にあります。 次に、LED をブレーカーの下に切られたスロットから引き出します。 ご希望があれば、スイッチの下に文字を入れます。この目的には翻訳されたフォントを使用できます。
確認と設定 デバイスのチェックは非常に簡単で、12 ボルトのバッテリーを入力に接続するだけです。 確認するために他に何も接続する必要はありません。 ブレーカーをクリックして LED の動作を確認します。 ブレーカーがオンになると LED が点灯し、オフになると消灯します。 最初にバッテリー電圧モニターを校正する必要があります。 電圧計をバッテリー入力に接続して、その電圧を測定する必要があります。 次に、可変抵抗器 VR1 を回転させると、測定された電圧に応じて LED が点灯します。 これでキャリブレーションは完了です。 著者：バイヤーズT。
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