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Impianto solare per baite 3/3

Impianto solare per baite

Questo componente indica dunque che il pannello sta ricaricando la batteria. Il transistor T1 (un PNP tipo BC557) è normalmente in conduzione in quanto la sua base è collegata a massa tramite la resistenza R8. Per bloccare la conduzione è necessario che una qualsiasi delle uscite dei due operazionali presenti un livello alto, livello che viene applicato alla base di T1 tramite i diodi D2 e D3.

Vediamo quando ciò avviene occupandoci innanzitutto del circuito che fa capo al primo operazionale (U2a). All’ingresso invertente (pin 2) di questo operazionale viene applicata la tensione a 5 volt fornita dal regolatore U1 mentre all’ingresso non invertente (pin 3) viene applicata, mediante il trimmer R2, parte della tensione presente ai capi della batteria. Quando questa tensione supera quella applicata sul pin 2, l’uscita dell’operazionale (normalmente a livello basso) si porta ad un livello alto bloccando il mosfet ed attivando il led verde LD2.

E’ evidente che il trimmer va regolato in modo da ottenere la commutazione quando la tensione della batteria raggiunge un livello di 14,2÷14,4 volt (batteria completamente carica).

La resistenza R4 introduce una leggera isteresi in modo da modificare la soglia di commutazione ed evitare che l’operazionale entri in oscillazione. In pratica, per ottenere la commutazione dell’operazionale da 0 a 1, è necessario che la batteria raggiunga un potenziale di 14,4 volt mentre, con l’uscita a livello alto, per ottenere la commutazione da 1 a 0, la tensione della batteria deve scendere a 13,5 volt. Dunque questo stadio blocca la corrente quando la batteria è completamente carica.

Vediamo cosa succede con l’altro operazionale. Questo presenta un livello alto in uscita quando la tensione del pannello solare è inferiore a quella della batteria; in questo caso si accende il led rosso LD3 ed il mosfet viene bloccato.

impianto_solare_elenco_componenti

Al contrario, quando il pannello è illuminato e la sua tensione è sufficiente per caricare la batteria, il led è spento ed il mosfet è chiuso. Ricapitolando, dunque, il led giallo (LD1) segnala che il pannello sta ricaricando la batteria, quello rosso (LD3) che l’insolazione è insufficiente per poter attivare il circuito di ricarica ed infine, quello verde (LD2), che la batteria è completamente carica. Questo regolatore di carica può essere utilizzato con pannelli che erogano una corrente massima di 3÷5 ampère; è possibile tuttavia, sostituendo semplicemente il diodo D4, aumentare fino a 10÷20 ampère la corrente di lavoro. Ma ritorniamo al nostro impianto e soffermiamo la nostra attenzione sul piano di cablaggio generale il quale evidenzia i collegamenti da effettuare tra i vari elementi. I pannelli fotovoltaici vanno collegati in parallelo avendo l’accortezza di utilizzare due diodi da 3 A (tipo 1N5404) in serie a ciascuna linea positiva. In pieno sole ogni pannello eroga una tensione di 20÷21 volt con una corrente di 700÷800 mA.

Per quanto riguarda l’accumulatore è consigliabile fare uso di una batteria ermetica al piombo simile a quella utilizzata nel prototipo (una Yuasa da 38Ah). Per aumentare le prestazioni del nostro impianto è sufficiente utilizzare un pannello più potente (magari un monocristallino da una cinquantina di watt) ed una batteria di maggior capacità (da 60÷80Ah). A proposito della batteria, ricordiamo che anche in questo caso, per evitare fenomeni di scarica reciproca, non è possibile collegare in parallelo tra loro più elementi.

IN PRATICA

A questo punto non resta che occuparci della realizzazione del regolatore di carica. A tale scopo abbiamo realizzato un’apposito circuito stampato di dimensioni particolarmente contenute sul quale abbiamo montato tutti i componenti. Il mosfet va fissato ad una piccola aletta di raffreddamento mentre il doppio operazionale va montato su uno zoccolo a 8 pin. Al fine di consentire una facile regolazione della soglia di intervento del primo operazionale, è consigliabile fare ricorso per R2 ad un trimmer multigiri. La basetta utilizza una morsettiera alla quale fanno capo tutti i collegamenti.

La verifica del funzionamento del circuito e la taratura si possono effettuare al banco. A tale scopo, senza batteria né pannelli, collegate al posto della batteria un alimentatore in grado di erogare una tensione continua di 14,4 volt esatti. In questo stato il led rosso LD3 è sicuramente acceso in quanto la tensione del pannello (che non c’è) è nulla. Questo stadio inibisce il funzionamento del mosfet per cui il led giallo LD1 è sicuramente spento. Il led verde può invece essere acceso o spento a seconda di come è regolato il trimmer R2. Se il led è acceso, ruotate il trimmer R2 sino ad ottenere lo spegnimento del segnalatore, quindi ruotate lentamente il cursore nella direzione opposta sino all’accensione. Se invece il led è già spento, ruotate il cursore sino ad ottenerne l’accensione. A questo punto collegate la batteria ed utilizzate l’alimentatore al posto del pannello solare collegando il positivo ed il negativo rispettivamente ai morsetti +SOL e -SOL.

Aumentate a poco a poco la tensione sino ad ottenere lo spegnimento del led rosso e l’accensione di quello giallo. Quest’ultimo non si accende se anche il led verde è acceso. L’alimentatore utilizzato per questa prova deve essere munito di protezione amperometrica per evitare una eccessiva corrente di carica (la protezione va regolata a 1÷2 ampère). Non resta ora che mettere in opera l’impianto. A tale proposito ricordiamo che, nel nostro emisfero, i pannelli solari vanno sempre rivolti a sud ed inclinati di circa 45 gradi. Raccomandiamo anche, specie se la zona è molto ventosa, di utilizzare degli idonei supporti per fissare i pannelli alla struttura del tetto o del balcone. Ricordiamo infine di utilizzare dei cavi di diametro adeguato alle correnti in circolazione onde ridurre al minimo le perdite dovute ai collegamenti elettrici. Il nostro impianto è in grado di alimentare direttamente tutti i dispositivi funzionanti in c.c. a 12 volt. Nel caso di apparecchiature funzionanti a 220 volt è necessario ricorrere agli appositi inverter (meglio se funzionanti in PWM) che consentono di ottenere, dai 12 volt continui, una tensione alternata a 220 volt adatta allo scopo.

Il kit è disponibile da Futura Elettronica

 

 

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