El artículo analiza exhaustivamente un circuito cargador de teléfono celular solar inteligente basado en MPPT. La idea fue solicitada por uno de los ávidos lectores de este blog.
Especificaciones técnicas
Soy un estudiante de último año de electricidad y electrónica. El título de mi proyecto de último año es Cargador solar inteligente para teléfonos móviles. Esperaba que el señor pudiera ayudarme a hacer que un cargador solar sea inteligente.
Algo que encontré fue el uso de la interfaz de usuario, como el led de uso, para informar al usuario si la radiación solar es suficiente para cargar el cargador o algo así. Pero no estoy seguro de cómo se verá el circuito y qué componentes se necesitan. Esperando ayuda del señor.
Estaba pensando en usar la interfaz de usuario para hacer que el cargador solar sea 'inteligente'. Con una función que informa al usuario si la cantidad de luz solar es suficiente para una carga eficiente. Por ejemplo, si la radiación de la luz es demasiado baja, se informará al usuario mediante un LED iluminado o una pantalla de visualización.
Y cuando el cargador solar está completamente cargado, se enciende un LED para informar al usuario que el cargador solar está listo para su uso.
Eso es lo que he pensado desarrollar hasta ahora señor. Pero no estoy seguro de la complejidad del mismo, por lo que estoy abierto a cualquier nueva sugerencia para mejorar este diseño.
También he leído algunos artículos en el blog de sir sobre mppt. No estoy seguro de si debería considerar agregar eso en este diseño, ya que no estoy familiarizado con la complejidad de construir este circuito.
Se supone que debo desarrollar un cargador solar inteligente portátil para teléfonos móviles . Por lo tanto, consideré utilizar la interfaz de usuario para informar a los usuarios como un método 'inteligente'. Espero que sir pueda ayudarme con el desarrollo de este circuito. También estoy abierto a nuevas sugerencias, señor.
Gracias por sus comentarios rápidos y realmente agradezco su ayuda, señor.
Que tenga un gran día señor.
El diseño
En referencia al circuito de cargador solar inteligente anterior, el diseño se puede dividir en tres etapas fundamentales:
1) El mosfet basado convertidor de moneda etapa.
2) La etapa astable IC 555, y
3) El opamp basado seguidor solar MPPT etapa.
Las etapas están diseñadas para operar de la siguiente manera:
El convertidor reductor se compone básicamente de un mosfet de canal P, un diodo de respuesta rápida y un inductor. Esta etapa se incluye para lograr la cantidad deseada de voltaje reducido con la máxima eficiencia, ya que las pérdidas en forma de calor y otros parámetros son mínimas utilizando una topología reductora.
La etapa IC 555
La etapa IC 555 está diseñada para generar una frecuencia para el convertidor reductor mosfet y también como un regulador de voltaje constante a través de su pin de control 5. El BJT en su pin5 conecta a tierra y apaga la frecuencia del convertidor reductor cada vez que recibe una señal de activación base, ya sea desde la etapa del rastreador opamp o desde la retroalimentación establecida a través de la salida del convertidor reductor a través del preajuste de 10k.
Al llegar a la etapa de opamp, sus entradas pueden verse configuradas de tal manera que el potencial en la entrada inversora del IC permanece un pellizco más alto que su entrada no inversora debido a la presencia de los tres diodos de caída 1N4148.
El ajuste preestablecido de 10k se ajusta de manera que a voltaje pico, el voltaje solar de muestra en el pin2 se mantiene justo por debajo del voltaje de suministro en el pin 7, esto es esencial ya que la alimentación de entrada no debe ser mayor que el voltaje de suministro del IC según las reglas estándar y especificaciones del IC.
En la situación anterior, el pin6 de salida del opamp se mantiene a potencial cero debido al potencial más bajo del pin3 que el del pin2.
La optimización MPPT
En condiciones de carga óptimas, cuando la especificación de voltaje de carga está a la par con la clasificación de voltaje del panel solar, el panel funciona automáticamente con la máxima eficiencia y el rastreador opamp permanece inactivo, sin embargo, en caso de que se detecte una sobrecarga inigualable o incompatible, el voltaje del panel tiende bajar con el nivel de voltaje de carga.
La situación se rastrea en el pin2, que también experimenta una caída de voltaje proporcional, pero el potencial en el pin3 permanece sólido e inmóvil debido a la presencia del capacitor de 10uF, hasta el momento en que el potencial del pin2 tiende a bajar por debajo de la caída de 3 diodos establecida en el pin3. . Pin3 ahora comienza a presenciar un potencial creciente que el pin2, que instantáneamente genera un alto en el pin6 del IC.
El alto anterior en el pin 6 envía un disparador en la base del transistor BC547 colocado a través del pin 5 del IC555. Esto obliga al astable a apagarse a sí mismo y a la salida reductora, lo que a su vez hace que la carga sea ineficaz restaurando la normalidad a través del panel y la etapa del rastreador opamp ... el ciclo sigue cambiando rápidamente, asegurando un voltaje optimizado para la carga, así como un carga optimizada para el panel para que su voltaje nunca caiga por debajo de su zona crítica de 'rodilla'.
El inductor de la etapa del convertidor puede construirse utilizando alambre magnético 22 SWG, con alrededor de 20 vueltas sobre cualquier núcleo de ferrita adecuado.
El preajuste de 10k se puede utilizar para ajustar el voltaje reductor a los niveles requeridos según las especificaciones de carga.
Cómo configurar el circuito
Una vez construido, el cargador solar inteligente explicado anteriormente se puede configurar con los siguientes procedimientos:
1) No conecte ninguna carga en la salida.
2) Aplique una CC externa (corriente muy baja) a través de la entrada del circuito donde se pretende conectar el panel. Esta CC debe estar a un nivel aproximadamente igual a las especificaciones de voltaje pico del panel seleccionado.
3) Ajuste el preajuste de 10k del opamp de modo que el potencial en el pin2 sea ligeramente más bajo que el potencial en el pin7 del IC.
4) A continuación, ajuste el otro preajuste de 10k de manera que la salida del convertidor reductor produzca un voltaje exactamente igual al voltaje nominal de carga previsto. Si es un teléfono celular que necesita cargarse, el voltaje puede establecerse en 5V, para una celda de iones de litio puede establecerse en 4.2V y así sucesivamente.
4) Por último, conecte una carga ficticia que puede tener una tensión de funcionamiento mucho más baja que la CC de entrada pero una corriente nominal más alta que la CC de entrada ... y compruebe la respuesta general del circuito.
El circuito debe producir los siguientes resultados:
Con la alimentación pin6 conectada con pin5 BJT del IC 555, la CC no debería mostrar una caída de más de 2V que su magnitud real. Lo que significa que si la entrada de CC es de 15 V y la carga es de 6 V, la caída en la entrada de CC puede no exceder los 13 V.
A la inversa, con el pin 6 desconectado, este debe caer y alinearse de acuerdo con el voltaje de carga, es decir, si la CC es de 15 V y la carga es de 6 V, se puede ver que la CC de entrada cae a 6 V.
Los resultados anteriores confirmarían un funcionamiento correcto y óptimo del circuito cargador de teléfono celular solar inteligente propuesto.
Las etapas deben construirse, probarse, confirmarse paso a paso y luego integrarse.
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