Solarregler

Der Regler basiert auf einem einfachen Trennen der Solarzelle von der Batterie sobald eine einstellbare Maximalspannung der Batterie (typ. 14,1 - 14,4V) erreicht ist. Sobald die Bateriespannug dann etwa ein halbes Volt gesunken ist (die Größe der Hysterese wird durch den Widerstand R1 festgelegt) wird die Solarzelle und die Batterie wieder zusammengeschaltet.
Die Schaltung ist recht simpel, es wird mittels dem Vorwiderstand R4 und der Zehnerdiode D1 eine Referenzspannung erzeugt. Ich habe die 5,6 V Diode gewählt, weil diese eine sehr geringe Temperaturdrift hat und daher die Umgebungstemperatur die Abschaltspannung nur sehr gering variiert.
Diese Referenzspannung wird mittels des Spannungsteilers R2/R3 auf etwa 2V heruntergeteilt die dann am nichtinvertierenden Eingang des OPV (LM358) steht. Am invertierenden Eingang liegt über den Spannungsteiler R5/R6/R7 die heruntergeteilte Batteriespannung. Die Abschaltspannung kann mittels des Spindeltrimmers (R7) genau eingestellt werden. Übersteigt jetzt die Batteriespannung die eingestellte Abschaltspannung (je nach Batterietyp 14,1 bis 14,4V) dann schaltet der Ausgang des OPVs (Pin 1) von HIGH (ca. 12V) auf LOW (ca. 0V). Damit sperren die Beiden Transistoren (Q2 und Q3) und der Leistungs FET (Q1) schaltet in einen hochohmigen Zustand und trennt damit die Solarzellen von der Batterie - die LED ist aus.

Sobald die Spannung der Batterie wieder unter die Abschaltspannung gesunken ist, wechselt der Ausgang des OPVs (Pin 1) wieder auf HIGH, die Transistoren Q2 und Q3 schalten durch, ziehen das Gate des Leistungs FETs (Q1) auf Masse und setzt diesen in einen niederohmigen Zustand. Dadurch kann jetzt der Strom aus der Solarzelle über den FET Q1 und die Dioden D2/D3 in die Batterie fließen - die LED ist an. Die Dioden D2 und D3 dienen übrigens dazu einen Stromfluss in die entgegengesetzte Richtung (von der Batterie in die Solarzelle) während der Nachtstunden (oder bei Bewölkung) zu verhindern. Übrigens werden hier Schottky Dioden verwendet - die haben den Vorteil, daß der Spannungsabfall nur etwa 0,4V statt der 0,7V bei Siliziumdioden beträgt. Durch den geringeren Spannungsabfall wird der Strom aus dem Solarmodul besser genutzt und die Dioden entwickeln auch weniger Hitze.
Die 3 Leistungsbauteile (Q1, D2 und D3) sind bei ausreichender Kühlung für Ströme bis zu 20A leicht ausreichend stark dimensioniert.
Weiters ist darauf zu achten, daß bei einem Aufbau auf Lochrasterplatte die Leitungen welche den Ladestrom führen müssen ausreichend dick ausgeführt werden.
Der Nachbau des Solarreglers ist ausdrücklich erlaubt – aber natürlich auf eigene Gefahr und ohne Gewähr von meiner Seite, ihr müsst selber wissen was ihr tut.
Hier sind noch die Links zu den Eagle Dateien des Projekts. Einmal der Schaltplan und einmal das Layout der Platine.


Aufbau mit Kühlkörper - gezeigt ist die 15A Version mit nur einer Leistungsdiode

4 Kommentare:

  1. Nur so als Tipp wenn die Anlage mal erweitert/neu gemacht werden sollte: Um noch etwas Strom sparen zu können, könnte mann von der ZD für die Referenzspannung den Vorwiderstand etwas vergrößern und den übriggebliebenen OPV als Impendanzwandler nutzen. D2 und D3 könnte mann auch durch einen verkehrherum eingebauten Mosfat ersetzen. Und das Gate vom Mosfet mit einer ZD schützen. Ein Überspannungspeak reicht schon u.U. aus um ihn immer leiten zu lassen.

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  2. Die Lösung mit dem höheren Vorwiderstand und dem Impedanzwandler ist sicher eine Verbesserung. Den Solarregler habe ich mal auf die schnelle gebaut als unser alter in Polynesien kaputt gegangen ist und leider nicht reparierbar war (vergossenes Gehäuse) - der ist sicher nicht perfekt und da gibt es sicher noch einige Verbesserungen. Auf der anderen Seite ist er klein, billig, simpel und er funktioniert seit über 3 Jahren sehr zuverlässig und das ist auf einem Boot ja auch nicht selbstverständlich.
    Zur Zeit bin ich aber am überlegen ob ich einen MPPT Solarregler selber bauen kann, wie aufwendig das wird und ob sich das mit meiner Zeit ausgeht.
    Heinz

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  3. es gibt einfachere Loesung als ihres, wobei man weniger komponenten nutzt. aber trotzdem schoen, dass Sie eine neue Version gebaut haben. So hat man mehr vielfalt und evt ist ihres stabiler. muesste man beide mal testen und vergleichen. hier der link, irgendwo mitte auf der seite ist der schaltplan.
    http://talkingelectronics.com/projects/200TrCcts/200TrCcts.html
    ps. evt kann auf dem schiff noch ein paar kleine windgeneratoren bauen, damit sie noch mehr stromproduzieren.

    gruss kindskopp

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  4. Der Solarregler auf http://talkingelectronics.com/projects/200TrCcts/200TrCcts.html habe ich mir angeschaut - und ja, er kommt mit weniger Bauteilen aus. ABER - ich wollte kein Relais in meinem Regler, die machen immer wieder Probleme in Anwendungen mit zyklischen Schaltbetrieb. Weiters gibt der OPV einen wesentlich genaueren Abschaltpunkt, der Regler kann daher also höher eingestellt werden was zu einer volleren Batterie führt. Auch wird das Ein- und Ausschalten durch die Hysterese am OPV auf ein Minimum reduziert. Das sind für mich 3 gute Gründe ein paar Bauteile mehr zu verbauen.

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