Niemal każde nowoczesne urządzenie jest wyposażone w baterię, z której działa. Aby zapobiec przeciążeniom i zminimalizować awarię sprzętu AGD, telefonów i bardziej skomplikowanych systemów technicznych, w każdym takim urządzeniu instalowany jest kontroler ładowania baterii.
Co to jest kontroler ładowania akumulatora i jakie funkcje pełni?
Kontroler ładowania baterii to specjalne urządzenie, które automatycznie dostosowuje poziom prądu i napięcia w urządzeniu. Poziom naładowania akumulatora zależy od różnicy napięć między dwoma zaciskami. W ten sposób kontroler chroni baterię przed nadmiernym przepięciem, a tym samym przed uszkodzeniem.
Jednak logicznie rzecz biorąc, wiele urządzeń może z łatwością obejść się bez kontrolera. Jeśli podłączysz urządzenie bezpośrednio do źródła napięcia, jednocześnie monitorując natężenie i wartość napięcia, można uniknąć uszkodzeń. Chociaż w tym przypadku ładunek urządzenia będzie niższy - 70% całkowitej pojemności urządzenia pamięci masowej. W ten sposób możemy stwierdzić, że kontroler ładowania pozwala naładować urządzenie do 100%.
Jeśli mówimy o tym, jakie zadania wykonuje kontroler, możemy powiedzieć:
- Moduł ochrony baterii optymalizuje cały system zasilania, dzięki czemu urządzenie oszczędza swoje wewnętrzne zasoby.
- Ponadto sterownik zapobiega przeciążaniu systemu, co może prowadzić do awarii głównych mechanizmów.
Co to jest kontroler i jakie są rodzaje tego urządzenia?
Nie ma standardowych obwodów sterujących, ale wszystkie mają podobne cechy. Zazwyczaj większość z nich zawiera dwa rezystory dostrajające, które kontrolują wysokie i niskie napięcie. Dodatkowo każdy sterownik posiada cewkę przekaźnika, która steruje zakresem limitów. Tak więc, jeśli bateria ma maksymalny limit 15 V, urządzenie nie będzie w stanie wygenerować energii powyżej tego limitu.
W zależności od konstrukcji kontrolerami mogą być:
- prosty kontroler lub uniwersalny;
- sterownik hybrydowy.
Wśród urządzeń, które pozwalają kontrolować te parametry wyróżnia się:
- kontrolery ON/OFF;
- Kontroler modulacji szerokości impulsu (PWM) lub modulator szerokości impulsu;
- Kontroler śledzenia punktu mocy maksymalnej (MPPT) lub kontroler, który monitoruje kierunek promieni słonecznych.
Kontrolery ON/OFF
Moduł ten pełni funkcję odłączania akumulatorów od źródła przy pełnym obciążeniu. Dziś te kontrolery są rzadko używane i są uważane za jedne z najbardziej prymitywnych. Zasada działania sterownika opiera się na stałym monitorowaniu pewnych wartości generatora i ramienia urządzenia akumulacyjnego. Sterownik włącza się, gdy napięcie akumulatora jest poniżej wartości nominalnej lub mieści się w parametrach napięcia. Urządzenie wyłącza się, jeśli napięcie przekroczy limit obciążenia, który kontroler może wytrzymać. Takie sterowniki znajdują szerokie zastosowanie w systemach o przewidywalnym obciążeniu, np. w systemach oświetlenia awaryjnego i alarmowego (sterownik ładowania-rozładowania hcx-2366).
Kontroler PWM
Mikroukłady sterujące typu PWM są najnowocześniejsze i wielofunkcyjne z technicznego punktu widzenia. Takie urządzenia umożliwiają automatyczne monitorowanie wartości napięcia i prądu. Po osiągnięciu maksymalnej możliwej wartości sterownik mocuje ją na płytce, aby ustabilizować akumulator. Zapewnia to maksymalną pojemność baterii. Ten typ kontrolera ma inną nazwę, która jest bardziej powszechna - są to kontrolery PWM. Jeśli odszyfrujesz skrót, otrzymasz coś takiego jak modulator szerokości impulsu. Najczęściej takie urządzenia znajdują się w inżynierii telewizyjnej i radiowej. Ponadto można je znaleźć w niektórych urządzeniach gospodarstwa domowego i zasilaczach impulsowych.
Napięcie ze standardowego panelu słonecznego przechodzi przez dwa przewody do elementu stabilizującego. Z tego powodu następuje wyrównanie potencjału napięcia wejściowego. Następnie napięcie trafia do tranzystorów, które stabilizują przychodzące napięcie i prąd. Cały system jest kontrolowany przez kierowcę. Schemat urządzenia zawiera czujnik temperatury i sterownik. Urządzenia te sterowane są tranzystorami mocy, których liczba zależy od mocy urządzenia. Czujnik temperatury odpowiada za stan nagrzania elementów sterownika. Zwykle znajduje się na radiatorach tranzystorów mocy lub wewnątrz obudowy. Nie zmienia to jego funkcjonalności. Jeśli temperatura przekroczy ustawione limity, urządzenie automatycznie się wyłączy.
Modulator szerokości impulsu
Sterownik MPPT to moduł sterowania energią elektryczną, który służy do wytwarzania energii w elektrowniach słonecznych. Mikroukład urządzenia działa z maksymalnymi wartościami wydajności i zapewnia wysoką wydajność. Mikroukład, który zawiera kontroler tego typu, jest dość złożony i zawiera szereg urządzeń, które budują niezbędną kolejność sterowania. Ta sekwencja umożliwia ciągłe monitorowanie poziomów napięcia i prądu przy jednoczesnym maksymalizacji mocy wyjściowej urządzenia. Główna różnica w konfiguracji modulatora szerokości impulsu od urządzeń PWM polega na tym, że są one w stanie aktywować swój moduł słoneczny na warunki pogodowe. W ten sposób moc przy każdej pogodzie będzie maksymalna, niezależnie od długości czasu na słońcu.
Jak wybrać odpowiedni kontroler ładowania akumulatora?
Aby wybrać żądany sterownik, należy zdecydować o funkcji, jaką będzie pełnić to urządzenie oraz o skali całej instalacji. Jeśli planowany jest montaż małego systemu słonecznego, który będzie sterował urządzeniami gospodarstwa domowego o mocy nie większej niż dwa kilowaty, wystarczy zainstalować kontroler PWM. Jeśli mówimy o mocniejszym systemie, który będzie kontrolował energię elektryczną sieci i pracował w trybie autonomicznym, to konieczna jest instalacja kontrolera MTTP. Wszystko zależy od napięcia, które trafia do kontrolera urządzenia pamięci masowej. Kontrolery PWM są w stanie wytrzymać do 5 kW, podczas gdy moduły MTTP mogą wytrzymać do 50 kW.
Jak działają elektroniczne moduły słoneczne?
Mikrokontrolery lub moduły elektroniczne, które są integralną częścią ogniwa słonecznego, są zaprojektowane do wykonywania wielu funkcji w celu oszczędzania energii z panelu słonecznego. Wytwarzanie energii przez baterię słoneczną jest spowodowane padaniem promieni słonecznych na jej powierzchnię. Dzięki fotokomórkom światło słoneczne generuje prąd elektryczny. Otrzymana energia jest przesyłana do kontrolera ładowania akumulatora, który monitoruje zużycie energii. To urządzenie reguluje i ustawia aktualną wartość graniczną i przekazuje ją do akumulatora. Teoretycznie można zrezygnować z kontrolera ładowania. W ten sposób cała otrzymana energia trafiłaby bezpośrednio do akumulatora. jednak wiązałoby się to z ryzykiem trwałego przeciążenia systemu, co spowodowałoby szybkie wyłączenie urządzenia. Najbardziej uderzającym przykładem takiego urządzenia jest bateria litowo-jonowa, która jest instalowana w telefonach, tabletach, ładowarkach do laptopów i innych nowoczesnych gadżetach.
