ソーラーバッテリー充電回路：動作、用途、ステップバイステップガイド

ソーラーパネルは近年非常に人気です。主な理由は、光電池を使用して太陽エネルギーを電気に変換するシンプルなデバイスだからです。また、ソーラーバッテリー充電回路も見逃せません。バッテリーをソーラー電力で素早く充電でき、コスト効果的だからです。回路が簡単に構築できるだけでなく、バッテリーの基本的なニーズを満たすのに十分な効率を持ちます。

さらに、ソーラーバッテリー充電器は制御回路を充電するために定電圧を作成して動作します。

この効率的なデバイスの構築方法を学びたいなら、幸運です。この記事では必要なすべてのステップをハイライトしています。

進みましょう！

ソーラーバッテリー充電回路とは？

ソーラーバッテリー充電回路

出典：Wikimedia Commons

ソーラーバッテリー充電回路は制御回路のように振る舞うデバイスです。異なるバッテリー（4～12V範囲）の充電方法を追跡・制御するのを助けます。

また、デバイスには入力源として機能する光起電力ソーラーパネルが付属。バッテリー充電方法を助けます。興味深いことに、デバイスはかなり経済的で、シンプルな電子部品から簡単に構築できます。

回路の動作は二つの主要因に依存します：

1. ソーラーパネル端子負荷電圧が入力端子とどう一致するか。

2. 電圧レギュレーター（電流制限付き）を介して出力回路に充電できる正しいバッテリーセルユニット数。これにより、発熱制限、高速充電、ロータリースイッチが可能。

ロータリースイッチは、太陽光強度に基づいて適切な電圧を素早く選択するのを助けます。

ソーラーバッテリー回路の動作原理

ソーラーバッテリー充電回路構造

出典：Wikimedia Commons

ソーラーバッテリー回路の動作原理はシンプルです！ 定電圧を生成します。充電電流はまず電圧レギュレーターを経由してD1に流れます。

その後、電圧レギュレーターがピンを調整して出力電流と電圧を制御。結果として、同様のドラフトでバッテリーが充電されます。

ソーラーバッテリー充電回路の設計

ソーラーバッテリー充電回路

出典：CircuitDiagram

まず、このセットアップに必要な回路コンポーネントを見てから、回路設計を見ていきます：

設計に必要なコンポーネント

• 接続ワイヤー
• DCバッテリー
• ポテンショメータ (2kΩ)
• ソーラーパネル (18V)
• コンデンサ (0.22μF)
• 電圧レギュレーター (LM317)
• 抵抗 (470Ω, 100Ω, 120Ω)
• ショットキーダイオード (3A, 50V)
• ダイオード (1N4001)

ソーラーバッテリー充電回路－回路設計

LM317を使用する目的は、回路に可変電圧レギュレーターを与えること。調整可能な電圧レギュレーターはコースに必須です。LM317は1.25～37Vの電圧範囲を生成。最大電流1.5Aを生成します。

また、電圧レギュレーターの電圧降下範囲は2～2.5V。したがって、負荷が少なく電圧の高いソーラーパネルを選択する必要があります。したがって、18Vソーラーパネルで作業します。

バッテリーが充電されていないとき、ソーラーパネルとLM317に逆電圧が影響しないようにする最良の方法はショットキーダイオードを使用することです。

また、12V/1.3Ah仕様の鉛酸バッテリーが必要。セットアップには任意の3Aダイオードを使用できます。

12Vバッテリーの充電方法

まず、出力電圧が14.5Vに設定されていることを確認。充電電流はソーラーパネルのワット数を電圧で割ったものです。

このセットアップでは、ソーラーパネルワット数は5、電圧は18。

充電電流 = 5/18 = 0.28A。

それだけではありません。

LM317は約1.5Aを生成できるため、より多くの電流が必要なら高ワット数パネルを使用することが重要。ただし、バッテリーが1.5A以上の初期電流を必要とする場合、LM317は理想的な電圧レギュレーターではありません。

充電にはどのくらい時間がかかりますか？

充電時間 = 1.3Ah / 0.29A = 4.4時間。

ソーラーパネルの電力損失は5ワット。バッテリーに入る電力は4W、レギュレーターに入るエネルギーは1W。

ヒント：バッテリー充電前に必要なすべてのパラメータを考慮してください。

6V用途でソーラーバッテリー充電回路を使うには？

バッテリーの仕様を見て、出力電圧 (7.5～8V) を設定。上記の参照で電力損失と充電電流を計算。

このプロジェクトは電力制限の問題を抱えていることに注意。ヒートシンクと電圧レギュレーターの熱抵抗のせいです。温度が125℃以下に保たれるよう電力を約10Wに制限する必要があります。

さらに、電圧レギュレーターは熱くなりすぎると自動的にシャットダウンする可能性があります。温度制限回路を持っているためです。

したがって、バッテリー充電を開始するとヒートシンクに多少の暖かさがあります。しかし、最大電圧で充電完了するとヒートシンクは熱くなります。これは充電時に不要な余剰電力による発熱です。

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では、どう電流を制限するか？ ソーラーパネルが定電流を提供傾向にあるため、電流リミッターとして機能します。

したがって、回路に電流リミッターは不要です。

ソーラーバッテリー充電回路－ソーラー充電器の仕様

• 最大電流1.5A（内部で2.2Aに制限）
• 最大電力損失10W（ショットキーダイオードの電力損失を含む）
• 電圧調整精度 ±100mV
• ソーラーパネル定格 10W (6V) または 20W (12V)
• 典型的なドロップアウト値 2～2.75V
• Vout範囲 5～14V

ソーラーバッテリー充電回路－この回路の使用手順

1. 上記回路図に注意し、接続をそれに従って行う。

2. ソーラーパネルを日光の当たる場所に置く。

3. ポテンショメータRV1を調整して出力電圧を設定。

4. デジタルマルチメーターでバッテリー電圧を確認。

また、LM338でソーラーバッテリー充電回路を構築することもできます。

LM338を使ったソーラーバッテリー充電回路の作成

LM338バッテリーソーラー充電回路

出典：Flickr

プロジェクトに必要な材料：

• LM338
• 鉛酸バッテリー
• R1 (120Ω)
• R3 (0.7/充電電流)
• アンメーター (0～10A)
• ソーラーパネル
• トランジスタ BC547
• P1 (10kΩ)

LM338は充電プロセスを便利に処理できるもう一つの多機能チップです。プロセスは安全です。回路は標準的な調整済み電力を供給するシンプルなセットアップを表します。

設計には電流制御機能が組み込まれています。このセットアップを使用すると、入力電流が上昇します。これは太陽光強度が比例して増加したときに起こります。充電器の電圧が比例して低下し、電流を指定定格に減らします。

BC547のエミッタをADJとグランド間に接続すると、電流制御アクションを活性化するのに役立ちます。入力電流が増加すると、バッテリーが追加電流を引き始めます。

したがって、R3に電圧蓄積が生じます。これがトランジスタの対応するベースドライブを生成。トランジスタはLM338を使用して導通し、電圧を補正。これにより、電流がバッテリーの安全要件に基づいて調整されます。

R3または電流制限は、0.7を最大電流制限で割ることで計算できます。

すなわち、R3 = 0.7 / 電流制限 (最大)

また、銀行を破産させずに安価なソーラーバッテリー充電回路設計を構築することもできます。

シンプルで安価なソーラーバッテリー充電回路の構築

必要な材料：

• ダイオード (1N5408) – 9個
• ボルテメーター
• バッテリー (12V)

非常に安価で効果的なオプションを探している場合、このタイプの回路が最適です。しかし、セットアップはかなり技術的です。また、レイアウトにはいくつかのダイオードとボルテメーターが必要。またはロータリースイッチとマルチメーターを使用できます。

九個のダイオードを直列に追加する必要があります。これにより、パネルがバッテリー電圧に接続されるのを保護し、最大充電電流を除去します。

その後、いくつかのコンポーネントでMPPT充電器を配置。結合ダイオード順方向降下を計算すると約5Vになります。14.4V充電電圧を加えると、合計は約20Vの見積もりになります。

ピーク日照時にダイオードを直列接続すると、パネル電圧が19Vに低下する可能性があります。これは効率的なバッテリー充電を表します。太陽が弱まると、パネル電圧は定格電圧以下に低下します。

したがって、バッテリーが最適な電力で回復するまで、いくつかのダイオードをスキップできます。

ソーラーバッテリー回路の用途

• Ni-Cdバッテリー
• 鉛酸バッテリー

ソーラーバッテリー充電回路－ソーラーバッテリー回路の利点

• コスト効果的でシンプル
• 出力電圧を調整可能
• 一般的な部品で使用可能
• 日光がないときバッテリー放電なし

まとめ

ソーラーバッテリー回路で太陽エネルギーを取得。回路がそれを電気エネルギーに変換し、タブレット充電など様々な用途で繰り返し再利用できます。

実質的に、フリーエネルギー収集の面では優れたオプションです。

どの回路を構築する予定ですか？ ご質問やご提案があれば、お気軽にご連絡ください。