7/25/2019 Cargador de Bateras Con Paneles Solares

1/218 elektor, electronics worldwide - 7-8/2008

Cargador de bateras con paneles solares

Por C.Tavernier

Mucho antes de que el entusiasmo actualpor el desarrollo de las energas renova-bles hiciese florecer los paneles sola-res en los tejados y las terrazas, muchosusuarios itinerantes lo utilizaban ya, biensobre caravanas o bien sobre barcos derecreo. En una situacin as, su principalpapel no es el de revender la energaa un suministrador de electricidad localsino ms bien al contrario, es decir, elde recargar las bateras a fin de poderbeneficiarse de una fuente de electrici-dad una vez que ha cado la noche.Incluso si una operacin de este tipopuede parecer trivial, y sobre todocuando se analizan ciertos esquemaselctricos de cargadores, la cosa esbastante ms compleja si queremos pre-ocuparnos y ocuparnos de las bateras.En efecto, la solucin que consiste encablear en paralelo las bateras, la cargaa alimentar y los paneles solares, inclusosi funciona, est lejos de ser satisfactoriaen, como mnimo, dos situaciones.La primera de ellas es cuando la cargaa alimentar por las bateras consume

muy poco o prcticamente nada (lo quequiere decir que stas ltimas estn yabien cargadas) y que la radiacin solares fuerte. Esto nos lleva derechos a unasobrecarga de dichas bateras que, como

batera se puede medir gracias a AN2y al puente divisor fijo por R1 y R2. Eldiodo zner D5 protege el microcontro-lador de toda tensin parsita externaque pueda aparecer en los bornes de lospaneles solares en presencia, por ejem-plo, de tormentas.En funcin de estos umbrales, el micro-controlador controla, a travs de lostransistores Q1 y Q2, los rels Rel1 yRel2. El primero de ellos sirve a conec-tar los paneles solares a la batera. Aspues, dicho rel estar cerrado mientrasno haya sobrecarga sobre la batera; yabierto en caso contrario. El segundorel sirve para conectar la batera a lacarga que es alimentada. En es te caso,el rel estar cerrado mientras la bate-ra no est demasiado descargada; yabierto en el caso contrario.En cuanto al diodo D1, que debe serobligatoriamente un modelo del tipoSchottky para minimizar la cada detensin en sus ex tremos, evita que, enperodos de baja radiacin solar, labatera no pueda descargarse sobre elpanel solar.Hay que sealar, en la parte baja de

la figura, la presencia del conector decuatro terminales. Dicho conector per-mite conectar a este cargador el mdulode iluminacin automtico por panelessolares descrito en otro artculo de este

78L05

IC1

C4

10n

C3

220n

C1

47025V

PIC12C671

GP0/AN0

GP1/AN1

GP2/AN2

GP4/AN3

IC2

GP5

GP3

2

1

5

7

8

4

3 6

R1

15k

R2

5k6

C2

100n

D5

4V7400mW

R4

5k6

Q2

BC548

Rel1

Rel2

D2

1N4148

D3

1N4148

R3

5k6

Q1

BC5484321

D4

1N4004

+5V

2A

F1

D1

1N5821

C5

100n

R5

2k2

C6

100n

R7

2k2

R8

820

R6

820

P1

1k

P2

1k

C7

1025VSOLAR

SOLAR

BAT

BAT

080225 - 11

Conector para la iluminacin automtica

Puntear si se usa solo

CARGA

CARGA

ALIMENTACINDETENER

DETENERRECARGA

todo el mundo sabe, reduce considera-blemente su vida til.La segunda de ellas, y opuesta a la pri-mera, se da cuando la carga a alimentarpor las bateras consume mucho y que laradiacin solar que llega es baja o nula.En este caso, las bateras pueden encon-trarse completamente descargadas, unasituacin que tambin es perjudicial parala duracin de la vida de las bateras.Sin embargo, es suficiente con unpuado de componentes para reali-zar nuestro regulador inteligente, cuyoesquema elctrico se propone en stapgina. Dicho circuito utiliza un micro-controlador PIC 12C671 que presenta, almismo tiempo, la ventaja de estar reco-gido en un encapsulado de 8 terminalesy de contener un conversor analgico/digital de varias entradas.Gracias a AN0 y al puente divisor for-mado por R6, P2 y R7, se determinaa partir de que tensin, presente enlos bornes de la batera, es necesa-rio detener su carga evitando as cual-quier sobrecarga. Gracias a AN1 y alpuente divisor formado por R8, P1 y R5,se determina (esta vez por la parte de

abajo) a qu tensin presente en los bor-nes de la batera conviene detener la ali-mentacin de la carga, de modo que seevite toda descarga excesiva.La tensin presente en los bornes de la

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nmero. En su ausencia, basta con unirpor un puente los puntos 1 y 2, tal ycomo se indica en la figura.Para poder proporcionar una realiza-cin fcil de este montaje os hemos pro-puesto el diseo de la placa de circuitoimpreso. ste circuito ha sido diseadopara trabajar con rels del tipo Finder1 RT de 10 A, lo que nos deja muchalibertad para la eleccin de los panelessolares y de la batera. En la concepcinde este cargador hemos previsto unacorriente mxima de bateras de 2 A, taly como se puede suponer y adivinar por

el rango del fusible elegido, pero nadanos impide el poder el ir ms lejos encuanto a la corriente, siempre y cuandolo permita nuestra economa en lo quese refiere a los precios de la batera y delos paneles solares.El fichero hexadecimal a programarsobre el microcontrolador PIC 12C671est disponible, de modo gratuito, enel servidor de Elektor as como en lapgina web del autor de este artculo(ver referencia al final de este artculo).Una vez que hemos acabado el montajeel ajuste del circuito es bastante elemen-

tal y slo exige el uso de un voltmetro encontinua y de una fuente de alimentacinajustable. Sin conectar ningn elementoexterno al cargador, sustituir la baterapor nuestra fuente de alimentacin esta-bilizada y ajustarla a 12 V, en cuyos extre-

mos colocaremos el voltmetro.A continuacin, aumentaremos la tensinde la fuente hasta los 14,5 V y ajustaremosel potencimetro P2 hasta el punto justoen que el rel Rel1 se abre. Seguidamente,disminuiremos la tensin poco a pococon la intencin de ver que el rel Rel1 sevuelve a cerrar a una tensin compren-dida entre los 12,8 V y los 13 V (en funcinde la tolerancia de los componentes).Continuaremos disminuyendo esta ten-sin hasta los 10,5 V. A esta tensin ajus-taremos el potencimetro P1 hasta con-seguir abrir el rel Rel2. Verificaremosque, aumentando esta tensin, el relRel2 se cierra de nuevo en torno a los 12V o justo un poco menos. Los potenci-metros P1 y P2 no tienen ninguna inte-raccin entre ambos, por lo que debeser posible ajustarlos de manera inde-pendiente sin ninguna dificultad.Finalizado el ajuste, bloquearemos loscursores de los potencimetros P1 y P2con un poco de barniz y procederemosa montar todo nuestro equipo sobre unacaja, que deberemos proteger contrala humedad s va a ser utilizada en elexterior. Una caja de conexin elctricaestanca hace maravillas en este tipo desituaciones por un precio irrisorio.

www.tavernier-c.com (080225-I)

DescargasLos ficheros de cdigo fuente y hexadecimales de este

proyecto, localizados en el fichero 080225-11.zip, as

como el diseo de la placa de circuito impreso estn

disponibles en nuestra pgina web www.elektor.es.

Lista de materiales

Resistencias:R1 = 15 k

R2 R4 = 5k6R5,R7 = 2k2R6,R8 = 820 P1,P2 = potencimetro 1 k

Condensadores:C1 = 470 F/25 VC2,C5,C6 = 100 nF

C3 = 220 nFC4 = 10 nFC7 = 10 F/25 V

Semiconductores:D1= 1N5821D2,D3 = 1N4148D4 = 1N4004

D5 = diodo zner de 4V7/400 mWQ1,Q2 = BC548

IC1 = 78L05IC2 = PIC12C671 (programado, ver Descargas)

Varios:Rel1,Rel2 = rels 1RT 10 AF1 = fusible de 2 A1 conector tipo pinheader SIL de 4 contactos6 bornes de conexin de 5 mm

1 puente de cableado (strap)

SOLAR

SOLAR

BATT

BATT

LOAD

LOAD