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05/10/2015 #1

Avatar de 666hellyeah

Sistema fotovoltaico de bajo consumo.
Hola quiero hacer el diseño de un sistema fotovoltaico con las siguientes características:
Voltaje de salida de 12v-9v-5v-3.3v
Me surgieron algunas dudas y las he respondido con respecto a mis conocimientos, sin embargo siempre se puede más, además no soy dueño de la verdad.

¿Es conveniente que tenga salidas que van desde los 12v hasta los 3.3v?
R: Lo digo porque porque quizás tener una fuente de 12v para llegar a los 3v puede tener
poca eficiencia por pérdidas de calor en las familias 78xx, aunque usaré fuentes switching que tienen una eficiencia mayor y no necesitan el disipador. Quizás ahí está la respuesta.

Me surge otra duda ¿Puedo alimentar un equipo de 12v con una batería de 12v?
R: Si, no creo que haya problema. Me entra en duda ya que la batería no siempre está con la carga de 12v.

¿Qué diodo utilizar para evitar el retorno de la energía desde la bateria hacia el panel?
R: Por lo que he leído se utiliza un diodo schottky, supongo que debe tener unas características de 20v y 2A por lo menos.

¿Cuáles serían las características del panel solar?
R: Hasta ahora lo que me entra en duda es lo del voltaje, ya que leí que es necesario un voltaje mayor al de la batería, por tanto pienso en un panel de unos 18v. Lo de la potencia tendré que estudiarlo porque debo tener en cuenta los dispositivos que alimentaré, así que eso lo veré más adelante.

¿Cuáles serían las características de la batería?
R: Pienso que una batería de 12v está bien ya que ese es el mayor voltaje a alimentar. Lo de los Ah también lo estudiaré con respecto a los dispositivos. De igual forma me gustaría saber el tipo, Ni-Cd, litio, lead acid, etc.

¿Es necesario utilizar un regulador de carga?
R: El uso de un regulador de carga sería un consumo más, ya que estos al tener la característica MPPT funcionan con un microcontrolador para poder generar PWM sin embargo cuan necesario es, la idea es que el sistema sea lo más eficiente posible.

He visto la posibilidad de utilizar reguladores de voltaje conmutados ¿está bien ésta elección?,
R: Si, por su eficiencia.

¿Hay que considerar el voltaje de entrada al igual que la familia 78xx?
R: Pienso que no es necesario por la eficiencia, además leí en el datasheet que no utiliza componentes externos. En el caso en que si, habría que reevaluar el voltaje de la bateria o quizás crear un método en el cual se puedan ganar un par de volts.

¿Es necesario utilizar un regulador de carga y además cuáles deberían ser sus características?
R: Quizás no sea tan importante ya que se trabaja con bajo consumo.

- El datasheet de la fuente switching se encuentra como oki-78sr, no pude adjuntarlo.

- Adjunto imagen del sistema sin el regulador de carga.

Bueno, espero puedan orientarme, decirme si están correctas o no mis respuestas, estaré atento a sus aportes y si avanzo iré subiendo detalles.
07/10/2015 #2

Avatar de Scooter

Necesitas regular la carga con ese esquema puedes sobrecargar la batería.
07/10/2015 #3

Avatar de dearlana

Hola 666hellyeah.

La solución más barata para que no se te sobrecargue la batería:

Diodos serie IN4007 en serie entre si y en antiparalelo con la batería.

Por ejemplo: Si la batería es de plomo-ácido y de 12 Voltios:

13,85 : 0,6 = 23 X 1N4007 en serie. Eso en antiparalelo con la batería...A 4 céntimos cada uno = 0,92 euros.

-------------------------------------------------

Si la placa solar es de las grandes y caras ( De las que miden un metro o más) ( = 2 Amperios ):

Doblas el quiosco anterior para que soporte dos Amperios en vez de uno.

No necesitas ni regulador ni más nada. La batería se va a conservar a óptima carga incluso a pleno sol.

¡Suerte!.

---------- Actualizado después de 11 minutos ----------

---------------------

Más cosas:

Voltajes ideales:

1,5 Voltios. ( "Zener": 3 diodos 1N4007 = 1,8 Voltios ).

3 Voltios ( = 3,3 V por lo de los valores estándar de los diodos zener ).

3,6 Voltios ( = 6 diodos 1N4007 serie, en inversa ).

4,5 Voltios ( 1 Zener de 3,3 Voltios + 2 diodos 1N4007 ).

6 Voltios. ( Los mismo trucos usando Zeners más 1N4007 )

7,5 Voltios. " "

9 Voltios. " "

12 Voltios. " "

-------------------------------------

El truco más barato, efectivo y económico:

20 diodos 1N 4007 en serie:

Sacas los voltajes que quieras de 0.6 Voltios en 0.6 Voltios mediante un conmutador rotativo de 1 Circuito y 12 Posiciones.

--------------------------------

Me surge otra duda ¿Puedo alimentar un equipo de 12v con una batería de 12v?
R: Si, no creo que haya problema. Me entra en duda ya que la batería no siempre está con la carga de 12v.

----------------------------------

Lo normal es que los equipos de 12 Voltios. Sobre todo los diseñados para ser usados en los coches: Aguantan hasta 17 Voltios sin estropearse... O sea : Sí.

---------- Actualizado después de 6 minutos ----------

¿Qué diodo utilizar para evitar el retorno de la energía desde la bateria hacia el panel?
R: Por lo que he leído se utiliza un diodo schottky, supongo que debe tener unas características de 20v y 2A por lo menos.
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1 Diodo Schottky de 3 Amperios.

---------- Actualizado después de 2 minutos ----------

¿Cuáles serían las características del panel solar?
R: Hasta ahora lo que me entra en duda es lo del voltaje, ya que leí que es necesario un voltaje mayor al de la batería, por tanto pienso en un panel de unos 18v. Lo de la potencia tendré que estudiarlo porque debo tener en cuenta los dispositivos que alimentaré, así que eso lo veré más adelante.
------------------------------


El panel solar debe dar 21 Voltios "en vacío" por aquello de "los días nublados".

El resto: Poco eficientes.
12/10/2015 #4

Avatar de 666hellyeah

Hola, disculpen la demora en la respuesta, me he dedicado a estudiar las respuestas que me dieron.
Respecto a la primera respuesta:
Si, le pondré un regulador de carga, ya que si no lo implemento expongo a disminuir la vida útil a la batería.


La solución más barata para que no se te sobrecargue la batería:

Diodos serie IN4007 en serie entre si y en antiparalelo con la batería.

Por ejemplo: Si la batería es de plomo-ácido y de 12 Voltios:

13,85 : 0,6 = 23 X 1N4007 en serie. Eso en antiparalelo con la batería...A 4 céntimos cada uno = 0,92 euros.
-------------------------------------------------
El método de los diodos es una solución, eso sí demasiado carnaza, está claro que no sobrepasará nunca los 14v el potencial entre los diodos esto no quiere decir que no sobrecargará la batería, la batería se llenará y el panel fotovoltaico seguirá inyectando voltaje incluso cuando el panel esté entregando 5v. Muchas gracias dearlana pero descartaré este método.

Si la placa solar es de las grandes y caras ( De las que miden un metro o más) ( = 2 Amperios ):
Será una placa chica, será de 18V y no creo que supere los 5W.


---------- Actualizado después de 11 minutos ----------

---------------------

Más cosas:

Voltajes ideales:

1,5 Voltios. ( "Zener": 3 diodos 1N4007 = 1,8 Voltios ).

3 Voltios ( = 3,3 V por lo de los valores estándar de los diodos zener ).

3,6 Voltios ( = 6 diodos 1N4007 serie, en inversa ).

4,5 Voltios ( 1 Zener de 3,3 Voltios + 2 diodos 1N4007 ).

6 Voltios. ( Los mismo trucos usando Zeners más 1N4007 )

7,5 Voltios. " "

9 Voltios. " "

12 Voltios. " "

-------------------------------------

El truco más barato, efectivo y económico:

20 diodos 1N 4007 en serie:

Sacas los voltajes que quieras de 0.6 Voltios en 0.6 Voltios mediante un conmutador rotativo de 1 Circuito y 12 Posiciones.
--------------------------------
Con respecto a los voltajes ideales también he decidido no utilizar los diodos zener ya que para que estos funcionen requieren una resistencia antes que de por sí ya tiene un consumo de corriente, por tanto quita eficiencia al sistema, usaré reguladores buck.

Me surge otra duda ¿Puedo alimentar un equipo de 12v con una batería de 12v?
R: Si, no creo que haya problema. Me entra en duda ya que la batería no siempre está con la carga de 12v.

----------------------------------

Lo normal es que los equipos de 12 Voltios. Sobre todo los diseñados para ser usados en los coches: Aguantan hasta 17 Voltios sin estropearse... O sea : Sí.

---------- Actualizado después de 6 minutos ----------

¿Qué diodo utilizar para evitar el retorno de la energía desde la bateria hacia el panel?
R: Por lo que he leído se utiliza un diodo schottky, supongo que debe tener unas características de 20v y 2A por lo menos.
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1 Diodo Schottky de 3 Amperios.
Por qué?no creo que pase más de un Ampere por el sistema. Eso si, en cuanto a valor son similares, así que no me hago problema.
---------- Actualizado después de 2 minutos ----------

¿Cuáles serían las características del panel solar?
R: Hasta ahora lo que me entra en duda es lo del voltaje, ya que leí que es necesario un voltaje mayor al de la batería, por tanto pienso en un panel de unos 18v. Lo de la potencia tendré que estudiarlo porque debo tener en cuenta los dispositivos que alimentaré, así que eso lo veré más adelante.
------------------------------


El panel solar debe dar 21 Voltios "en vacío" por aquello de "los días nublados".

El resto: Poco eficientes.
He visto y muchos sistemas usan paneles de 18v, usaré estos ya que me son más accesibles.

Muchas gracias

---------- Actualizado después de 44 minutos ----------

Bueno, adjuntaré lo que he estudiado y avanzado acerca del tema.

Primero me propuse implementar un regulador de carga que se encargara de que la batería esté en su carga óptima y sin sobrecargas.

Buscando reguladores de carga encontré los reguladores PWM y los reguladores MPPT, encontrando bastantes diferencias, el PWM es bastante recomendado para sistemas de baja potencia, por lo que pensé en que era el correcto, sin embargo al estudiar finalmente me terminé convenciendo por el MPPT por la eficiencia ya que aprovecha de mejor manera la potencia del panel. Encontré algunos IC´s que cumplen con la característica de MPPT me llamó la atención hacerlo, busqué las piezas y luego busqué por las paginas de compras a China y encontré el sistema armado mucho más barato que ensamblarlo yo mismo, así que me decidí por esa opción por el tiempo y el dinero, hasta ahora pienso que el sistema andará bien con uno de 12V y 5W.

Sin embargo si tienen un sistema regulador de carga MPPT de fácil implementación y acorde al sistema fotovoltaico propuesto espero puedan compartirlo

Respecto a los reguladores de tensión que van hacia la alimentación pensé en usar unos Recom o unos murata (mencionados en el primer post), que funcionan de igual manera que los 78xx, con mayor eficiencia y sin disipadores, además de no usar componentes externos. Eso si, por el precio también descarté la posibilidad.Y escogí unas fuentes switching buck que son muy utilizadas por quienes hacen proyectos con arduino, trabajan con el LM2596. También había visto la posibilidad de implementarlo yo pero por tiempo y dinero también lo descarté.

Bueno eso es todo lo que puedo aportar por ahora.
Adjunto:
- Datasheet de IC regulador de carga con MPPT. Al final sale el sistema Lead-acid 12V.
- Datasheet de 78xx series de regulador de voltaje Recom.
- Datasheet de LM2596. IC utilizado en la fuente switching step-down.
- Nuevo sistema.

No hay ni una duda, sin embargo cualquier ayuda, comentario, será estudiado, analizado y agradecido.
Imágenes Adjuntas
Tipo de Archivo: png Nuevo sistema.png (6,4 KB (Kilobytes), 6 visitas)
Archivos Adjuntos
Tipo de Archivo: pdf 3652fd.pdf (275,2 KB (Kilobytes), 1 visitas)
Tipo de Archivo: pdf LM2596-D.PDF (449,4 KB (Kilobytes), 1 visitas)
Tipo de Archivo: pdf 0900766b8135ee2f.pdf (90,1 KB (Kilobytes), 1 visitas)
13/10/2015 #5

Avatar de Scooter

Lo de los diodos no me gusta mucho.
Primera será en paralelo; en antiparalelo no harían nada.
Segunda, si fuesen cuatro diodos vale, pero para esa cantidad de diodos mejor poner un operacional y un transistor o algo así más elaborado.

En el último esquema está mal el diodo de la batería, ahí no puede ir. Va entre el panel y el regulador.
13/10/2015 #6


los diodos conducirian al pasar los 13,85 haciendo un cortocircuito y se quemarian todos
15/10/2015 #7

Avatar de Scooter

No hacen corto. Solamente conducen, aunque como ya dije antes es un sistema que no me gusta nada.
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