Quasi tutti i dispositivi moderni sono dotati di una batteria da cui funziona. Al fine di prevenire sovraccarichi e ridurre al minimo il guasto di elettrodomestici, telefoni e sistemi tecnici più complessi, in ciascuno di questi dispositivi è installato un controller di carica della batteria.
Che cos'è un controller di carica della batteria e quali funzioni svolge?
Il controller di carica della batteria è un dispositivo speciale che regola automaticamente il livello di corrente e tensione nel dispositivo. La carica della batteria è determinata dalla differenza di tensione tra i due terminali. Pertanto, il controller protegge la batteria da sovratensioni eccessive e, di conseguenza, danni.
Logicamente, tuttavia, molti dispositivi possono facilmente fare a meno di un controller. Se si collega il dispositivo direttamente a una sorgente di tensione durante il monitoraggio dell'amperaggio e del valore di tensione, è possibile evitare danni. Sebbene in questo caso la carica del dispositivo sarà inferiore - 70% della capacità totale del dispositivo di archiviazione. Pertanto, possiamo concludere che il controller di carica consente di caricare il dispositivo al 100%.
Se parliamo di quali compiti svolge il controller, possiamo dire:
- Il modulo di protezione della batteria ottimizza l'intero sistema di alimentazione, consentendo al dispositivo di conservare le proprie risorse interne.
- Inoltre, il controller evita il sovraccarico del sistema, che può portare a guasti dei principali meccanismi.
Che cos'è un controller e quali tipi di questo dispositivo esistono?
Non ci sono circuiti di controllo standard, ma tutti hanno caratteristiche simili. In genere, la maggior parte di questi include due resistori di regolazione che controllano gli alti e i bassi della tensione. Inoltre, ogni controller dispone di una bobina relè che controlla l'intervallo dei limiti. Pertanto, se la batteria ha un limite massimo di 15 V, il dispositivo non sarà in grado di generare energia al di sopra di questo limite.
A seconda della struttura, i controllori possono essere:
- controller semplice o universale;
- controllore ibrido.
Tra i dispositivi che consentono di controllare questi parametri si distinguono:
- controllori ON/OFF;
- Controller di modulazione di larghezza di impulso (PWM) o modulatore di larghezza di impulso;
- Controller MPPT (Maximum Power Point Tracking) o controller che monitora la direzione dei raggi solari.
Controllori ON/OFF
Questo modulo svolge la funzione di scollegare le batterie dalla sorgente a pieno carico. Oggi questi controller sono usati raramente e sono considerati uno dei più primitivi. Il principio di funzionamento del controller si basa sul monitoraggio costante di determinati valori del generatore e del braccio del dispositivo di accumulo. Il controller si accende quando la tensione della batteria è inferiore al valore nominale o rientra nei parametri di tensione. Il dispositivo si spegne se la tensione supera il limite di carico che il controller può sopportare. Tali controller sono ampiamente utilizzati in sistemi con carico prevedibile, ad esempio nei sistemi di illuminazione di emergenza e di allarme (controller di carica-scarica hcx-2366).
Controllore PWM
I microcircuiti di controllo di tipo PWM sono i più moderni e multifunzionali dal punto di vista tecnico. Tali dispositivi consentono il monitoraggio automatico dei valori di tensione e corrente. Una volta raggiunto il valore massimo possibile, il controllore lo fissa sulla scheda per stabilizzare l'accumulatore. Ciò garantisce la massima capacità della batteria. Questo tipo di controller ha un altro nome, che è più comune: sono i controller PWM. Se decifri l'abbreviazione, ottieni qualcosa come un modulatore di larghezza di impulso. Molto spesso, tali dispositivi si trovano nell'ingegneria televisiva e radiofonica. Inoltre, possono essere trovati in alcuni elettrodomestici e alimentatori a commutazione.
La tensione di un pannello solare standard passa attraverso due conduttori all'elemento stabilizzatore. A causa di ciò, si verifica l'equalizzazione del potenziale della tensione di ingresso. Successivamente, la tensione passa ai transistor, che stabilizzano la tensione e la corrente in ingresso. L'intero sistema è controllato dal conducente. Il diagramma del dispositivo include un sensore di temperatura e un driver. Questi dispositivi sono controllati da transistor di potenza, il cui numero dipende dalla potenza del dispositivo. Il sensore di temperatura è responsabile dello stato di riscaldamento degli elementi del controller. Di solito si trova sui radiatori dei transistor di potenza o all'interno del case. Ciò non ne modifica la funzionalità. Se la temperatura supera i limiti impostati, il dispositivo si spegne automaticamente.
Modulatore di larghezza di impulso
Il controller MPPT è un modulo di controllo dell'elettricità utilizzato per generare energia nelle centrali solari. Il microcircuito del dispositivo funziona con i massimi valori di efficienza e offre elevate velocità di uscita. Il microcircuito, che include un controller di questo tipo, è piuttosto complesso e include una serie di dispositivi che creano l'ordine di controllo necessario. Questa sequenza consente di monitorare continuamente i livelli di tensione e corrente massimizzando al contempo l'uscita del dispositivo. La principale differenza nella configurazione del modulatore di larghezza di impulso dai dispositivi PWM è che sono in grado di attivare il loro modulo solare per le condizioni meteorologiche. Pertanto, la potenza in qualsiasi condizione atmosferica sarà massima, indipendentemente dalla durata del tempo al sole.
Come scegliere il giusto controller di carica della batteria?
Per selezionare il controller desiderato, è necessario decidere la funzione che svolgerà questo dispositivo e la scala dell'intera installazione. Se si prevede di assemblare un piccolo sistema solare che controllerà gli elettrodomestici con una potenza non superiore a due kilowatt, è sufficiente installare un controller PWM. Se stiamo parlando di un sistema più potente che controllerà l'elettricità di rete e funzionerà in modalità autonoma, è necessaria l'installazione di un controller MTTP. Tutto dipende dalla tensione che va al controller del dispositivo di archiviazione. I controller PWM sono in grado di sopportare fino a 5 kW, mentre i moduli MTTP possono resistere fino a 50 kW.
Come funzionano i moduli solari elettronici?
I microcontrollori, o moduli elettronici, che sono parte integrante di una cella solare, sono progettati per una serie di funzioni per risparmiare energia dal pannello solare. La generazione di energia da parte di una batteria solare è causata dalla caduta dei raggi solari sulla sua superficie. Grazie alle fotocellule, la luce solare genera una corrente elettrica. L'energia risultante viene inviata al controller di carica della batteria, che monitora il consumo di energia. Questo dispositivo regola e imposta il valore limite di corrente e lo trasmette all'accumulatore. In teoria, si potrebbe fare a meno di un controller di carica. Quindi, tutta l'energia ricevuta andrebbe direttamente alla batteria. tuttavia, ciò comporterebbe il rischio di un sovraccarico permanente del sistema, che disabiliterebbe rapidamente il dispositivo. L'esempio più eclatante di un tale dispositivo è la batteria agli ioni di litio, che è installata in telefoni, tablet, caricabatterie per laptop e altri gadget moderni.
