|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Máy thử pin mặt trời. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Nguồn năng lượng thay thế Bạn có thể sử dụng pin mặt trời giống như bất kỳ nguồn năng lượng nào khác. Mỗi trong số chúng được thiết kế để duy trì cường độ dòng điện nhất định ở một điện áp nhất định. Tuy nhiên, không giống như nguồn điện thông thường, đặc tính đầu ra của pin mặt trời phụ thuộc vào lượng ánh sáng tới. Ví dụ: một đám mây đến có thể giảm hơn 50% công suất đầu ra.
Hơn nữa, không phải tất cả các ô đều cung cấp năng lượng giống nhau trong cùng điều kiện ánh sáng, ngay cả khi các ô có kích thước và thiết kế giống hệt nhau. Sự sai lệch trong chế độ công nghệ có thể dẫn đến sự chênh lệch đáng kể về dòng điện đầu ra của các phần tử trong cùng một lô. Các yếu tố này phải được tính đến khi thiết kế và sản xuất các cấu trúc bằng pin mặt trời. Do đó, nếu bạn muốn tận dụng tối đa bộ chuyển đổi quang điện, bạn cần kiểm tra tất cả các yếu tố. Để hiểu rõ hơn những thông số nào cần xác minh, trước tiên chúng ta xem xét các đặc tính của pin mặt trời silicon. Đặc điểm của bộ chuyển đổi quang điện Khi làm việc với bất kỳ nguồn điện nào, cần hình dung mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện, cũng như sự phụ thuộc của chúng vào tải. Trong hầu hết các trường hợp, mối quan hệ được xác định bởi định luật Ohm. Thật không may, pin mặt trời silicon là thiết bị phi tuyến tính và hoạt động của chúng không thể được mô tả bằng một công thức đơn giản. Thay vào đó, có thể sử dụng một họ các đường cong dễ hiểu (Hình 1) để giải thích các đặc điểm của phần tử.
100 mW / cm2 tương ứng với năng lượng chiếu sáng được tạo ra bởi dòng bức xạ mặt trời trực tiếp trên bề mặt trái đất và ở mực nước biển vào buổi trưa trên bầu trời quang đãng; 75 mW/cm2 tương ứng với 3/4; 50 mW/cm2 - 1/2; 25 mW/cm2 là 1/4 lượng chiếu sáng này. Có thể nghiên cứu chi tiết hơn các đặc tính dòng điện-điện áp (Hình 1) bằng cách sử dụng mạch như trong Hình. 2. Mạch đo điện áp đầu ra và dòng điện chạy qua tải có điện trở thay đổi. Chúng tôi sẽ giả định rằng cường độ ánh sáng không đổi trong quá trình đo. Đầu tiên, sử dụng chiết áp để đặt giá trị điện trở tối đa. Trong trường hợp này, trên thực tế, không có dòng điện trong mạch và điện áp đầu ra thu được có thể được coi là bằng với điện áp mạch hở, là điện áp mà phần tử tạo ra khi không có tải nào được kết nối với nó. Đó là khoảng 600 mV (0,6 V). Độ lớn của điện áp này có thể thay đổi một chút khi di chuyển từ phần tử này sang phần tử khác trong một đợt và từ nhà sản xuất này sang nhà sản xuất khác. Khi điện trở của điện trở giảm, phần tử được tải ngày càng nhiều. Như với một loại pin thông thường, điều này gây ra sự gia tăng mức tiêu thụ hiện tại. Đồng thời, điện áp đầu ra giảm nhẹ, giống như với nguồn điện không được kiểm soát. Cho đến nay, điều này không có gì đáng ngạc nhiên. Sau đó, một cái gì đó kỳ lạ xảy ra. Một tình huống xảy ra khi dòng điện đầu ra không còn tăng khi điện trở tải giảm. Không có gì có thể gây ra sự gia tăng dòng điện, thậm chí không phải là đoản mạch. Trong thực tế, dòng điện này được gọi đúng là dòng điện ngắn mạch. Về bản chất, máy phát điện năng lượng mặt trời đã trở thành một nguồn điện một chiều. Câu hỏi đặt ra: còn điện áp thì sao? Điện áp sẽ liên tục giảm tỷ lệ thuận với sự gia tăng tải.
Ngay khi điện trở tải bằng không, điện áp giảm xuống bằng không. Nhân tiện, ngắn mạch của bộ chuyển đổi quang điện không dẫn đến hỏng hóc. Lượng dòng điện mà một phần tử có thể phát triển phụ thuộc vào cường độ ánh sáng. Đối với phép đo đầu tiên, chúng tôi tùy ý chọn mức bức xạ cao nhất, tương ứng với đường cong trên (Hình 1). Mỗi đường cong tiếp theo thu được trên cùng một phần tử với cường độ ánh sáng giảm dần. đường cong quyền lực Nếu cần vẽ biểu đồ công suất đầu ra so với điện áp, thì kết quả có thể tương tự như trong Hình. 3. Ở một đầu của đồ thị, có dòng điện cực đại ở điện áp bằng không. Tất nhiên, không có năng lượng nào được giải phóng vào thời điểm này do thiếu điện áp. Ở đầu kia của đồ thị, có một điện áp cực đại ở dòng điện bằng XNUMX, dẫn đến cũng không có điện năng nào được giải phóng. Giữa hai giới hạn này, khi bộ chuyển đổi quang điện hoạt động trong tải, công suất được giải phóng và công suất cực đại chỉ được giải phóng tại một điểm. Chính trong đó, sự kết hợp của tất cả các yếu tố đảm bảo lựa chọn năng lượng lớn nhất từ pin mặt trời. Công suất cực đại tương ứng với điện áp khoảng 450 mV (0,45 V), trùng hợp ngẫu nhiên với độ uốn của đường cong dòng điện được hiển thị trong Hình. 1. Thực tế là họ các đường cong dòng điện có cùng hình dạng có nghĩa là chúng ta sẽ luôn nhận được công suất cực đại ở cùng một điện áp, bất kể độ sáng của mặt trời. Tất nhiên, công suất thực tế sẽ phụ thuộc vào cường độ bức xạ mặt trời tại một thời điểm nhất định, tuy nhiên, công suất cực đại sẽ được quan sát thấy ở cùng một điện áp. Như vậy, để đánh giá chính xác chất lượng của pin mặt trời silicon, cần phải nạp sao cho điện áp đầu ra là 0,45 V, sau đó đo công suất đầu ra. Phương pháp này không chỉ hiệu quả để so sánh các phần tử với nhau trong cùng điều kiện mà còn để đánh giá chất lượng của từng phần tử riêng lẻ.
Phát triển sơ đồ thử nghiệm Như đã đề cập, để kiểm tra pin mặt trời, bạn có thể sử dụng mạch như trong Hình. 2. Nhân tiện, đây là một cách nhanh chóng và dễ dàng, theo đó, sau khi kết nối phần tử với mạch đã chỉ định, bạn chỉ cần đặt điện áp thích hợp bằng chiết áp và lấy số đọc từ các thiết bị đo điện áp và dòng điện. Bằng cách nhân điện áp và dòng điện, bạn có thể nhận được lượng điện năng. Tuy nhiên, tất cả các phần tử đều hơi khác nhau và do đó điện trở tương ứng với công suất cực đại của từng phần tử cũng sẽ khác nhau. Và theo đó, cần phải thay đổi điện trở tải mỗi lần để khôi phục điện áp hoạt động cần thiết. Ngoài ra, năng lượng do pin mặt trời tạo ra bị tiêu tán hoàn toàn trong chiết áp, khiến nó nóng lên và không ổn định. Giải pháp gốc cho vấn đề này là thay thế điện trở tải trong mạch. Điều gì có thể tốt hơn một bóng bán dẫn? Đây là một sự thay thế tuyệt vời. Trong ứng dụng cụ thể này, bóng bán dẫn có thể được coi là một điện trở động. Một dòng cơ sở bóng bán dẫn nhỏ, được đặt như trong hình. 4 gây ra sự thay đổi đáng kể trong dòng thu. Dòng cơ sở thực sự thay đổi điện trở của bóng bán dẫn, do đó được sử dụng làm tải cho pin mặt trời.
Thật không may, bóng bán dẫn có nhược điểm giống như chiết áp, tức là cần điều chỉnh dòng cơ sở khi thay đổi phần tử được thử nghiệm. Thao tác này không khó với số lượng phần tử ít, nhưng giả sử bạn cần kiểm tra 30, 40 phần tử trở lên. Điều này sẽ mất quá nhiều thời gian. Sẽ thật tuyệt nếu tìm ra cách tự động điều chỉnh dòng cơ sở mà không cần phải đặt thủ công mỗi lần. Sẽ rất mong muốn có một bộ điều chỉnh điện áp song song. Bộ điều chỉnh điện áp song song là bộ điều chỉnh được bao quanh bởi một vòng phản hồi sử dụng điện áp đầu vào để điều khiển dòng cơ sở. Bất kể điện áp đầu vào ban đầu là bao nhiêu, bộ điều chỉnh song song thay đổi điện trở song song để điện áp đầu ra được duy trì ở mức mong muốn. Nguyên lý hoạt động của mạch Kết quả là, chúng tôi đi đến sơ đồ được hiển thị trong Hình. 5, sử dụng op-amp để điều khiển dòng cơ sở của bóng bán dẫn. Điện trở 220 ohm phục vụ để hạn chế dòng cơ sở. Bộ điều chỉnh so sánh điện áp đầu vào từ bộ chuyển đổi quang điện với điện áp tham chiếu. Thông thường, một mạch diode zener được sử dụng làm nguồn điện áp tham chiếu. Tuy nhiên, trong trường hợp của chúng tôi, sẽ cần một điốt zener có điện áp ổn định cực thấp, tốt nhất là dưới 1 V. Thật không may, điốt zener cho điện áp như vậy hoặc rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ hoặc đắt tiền (thường là cả hai). Mặt khác, một diode silicon phân cực thuận có thể đóng vai trò là một tham chiếu điện áp thấp tuyệt vời.
Điốt D1, phân cực thuận được đặt bởi điện trở R1, xác định dải điện áp của bộ điều chỉnh, giới hạn điện áp trên điện trở điều chỉnh "hiệu chuẩn". Điện áp tham chiếu từ thanh trượt của chiết áp này được đưa đến đầu vào không đảo của bộ khuếch đại. Điện áp của bộ chuyển đổi quang điện được đặt vào đầu vào đảo ngược của bộ khuếch đại thông qua điện trở R3. Điện trở R4 đặt mức tăng của bộ khuếch đại hoạt động (trong trường hợp này là 100). Do tính đặc thù của nó, op-amp cố gắng cân bằng điện áp trên các đầu vào đảo ngược và không đảo ngược của nó bằng cách điều khiển dòng điện chạy qua bóng bán dẫn điều chỉnh song song Q1. Bóng bán dẫn giảm điện áp đầu vào xuống giá trị sao cho bằng với điện áp ở đầu điện trở VR1. Điện áp này có thể được điều chỉnh trong khoảng 0-0,7 V. Tuy nhiên, trên thực tế, một bóng bán dẫn không thể có điện trở bằng 150, điện trở này cần thiết để đưa điện áp xuống bằng không. Cho dù bạn cố gắng thế nào, bóng bán dẫn vẫn sẽ có một điện áp dư nhỏ khoảng 0,15 mV. Điều này giới hạn phạm vi điều chỉnh trong khoảng 0,7-XNUMX V. Thiết bị kiểm soát Điện áp trên pin mặt trời được đo bằng vôn kế M1 và dòng điện chạy qua bóng bán dẫn song song được đo bằng ampe kế M2. Công suất (tính bằng watt) được xác định bằng cách nhân số lần đọc của cả hai thiết bị. Vôn kế được kết nối trực tiếp với phần tử. Nó là một đồng hồ bảng 1mA với một điện trở giới hạn sê-ri cho phép nó hiển thị 1V ở toàn thang đo. Mặt khác, một bộ khuếch đại hoạt động được sử dụng cùng với ampe kế M2 để đo dòng điện. Mạch được thiết kế sao cho dòng phát của bóng bán dẫn Q1 phải chạy qua điện trở R13. Dòng điện này tương ứng với dòng điện do pin mặt trời tạo ra. Khi dòng điện chạy qua điện trở R13, một sự sụt giảm điện áp nhỏ được tạo ra. Nó được khuếch đại bởi một bộ khuếch đại vi sai có đầu vào đảo ngược và không đảo ngược được cung cấp năng lượng thông qua các điện trở R6 và R7 tương ứng. Giá trị khuếch đại được điều khiển bởi các điện trở R8-R10. Điện trở R8 được kết nối vĩnh viễn giữa đầu ra và đầu vào đảo ngược. Điện trở của nó là 3 MΩ và mức tăng tương ứng là 300. Khi dòng điện 13 mA chạy qua điện trở R100, điện áp đầu ra của bộ khuếch đại là 1 V. Điện áp đầu ra của bộ khuếch đại vi sai được đo bằng một vôn kế giống với M1. Dụng cụ này được hiệu chỉnh theo đơn vị dòng điện. Trong trường hợp của chúng tôi, điện áp 1 V tương ứng với dòng điện 100 mA. Khi kết nối điện trở R8 song song với điện trở R10, mức tăng giảm xuống 60. Trong trường hợp này, điện áp 1 V ở đầu ra của bộ khuếch đại tương ứng với dòng điện 500 mA chạy qua R13. Vì vậy, chúng tôi đã mở rộng phạm vi của dòng điện đo được, bao gồm các giá trị 100-500 mA. Tương tự, khi mắc điện trở R9 song song với điện trở R8, có thể đo được dòng điện trong khoảng 0-3 A. thiết kế thử nghiệm Mặc dù máy kiểm tra pin mặt trời có thể được chế tạo theo bất kỳ cách nào, nhưng chúng tôi rất khuyến khích sử dụng dây in. Bảng mạch in được hiển thị trong hình. 6. Đặt các chi tiết của mạch theo hình. 7 và hàn chúng, quan sát cực tính của chất bán dẫn. Lưu ý rằng bóng bán dẫn shunt Q1 nằm ở mặt giấy bạc của bo mạch. Bóng bán dẫn phải được vặn cẩn thận vào một miếng đồng lớn hoạt động như một bộ tản nhiệt. Trong trường hợp này, không bắt buộc phải cách ly vỏ bóng bán dẫn.
Lý tưởng nhất là các điện trở R6 và R7 sẽ tạo thành một món quà phù hợp. Tuy nhiên, điện trở chính xác rất đắt và khó kiếm. Do đó, tôi khuyên bạn nên lấy một nhóm nhỏ gồm các điện trở 10 kΩ và đo chúng bằng đồng hồ vạn năng kỹ thuật số. Không mất nhiều thời gian để tìm hai điện trở phù hợp. Các thành phần còn lại có thể được sử dụng như điện trở R2 và R3. Mặt khác, điện trở R13 không phải là điện trở thông thường. Tôi nghi ngờ rằng bạn sẽ có thể tìm thấy một điện trở như vậy trong một cửa hàng tổng hợp. Nhưng nó có thể được làm từ một đoạn dây dài 10 cm và đường kính 0,26 mm, thường được sử dụng để cuộn dây. Quấn dây xung quanh khung (bút chì) để cuộn dây thu được khớp chính xác trên bảng. Độ chính xác của phép đo dòng điện phụ thuộc vào độ chính xác của việc chọn giá trị của điện trở R13. Để tăng độ chính xác, bạn có thể bắt đầu với một đoạn dây dài hơn 10 cm một chút và rút ngắn nó lại, kiểm soát cường độ dòng điện bằng ampe kế M2. Hai đồng hồ đo, bộ điều khiển "hiệu chỉnh" và bộ chọn phạm vi, được đặt cùng với bảng mạch in trong bất kỳ vỏ bọc phù hợp nào. Khi kết nối các thành phần này, cực tính phải được quan sát. Để cấp nguồn cho thiết bị, cần có hai nguồn cung cấp 12 volt có dây dẫn dương và âm và một dây nối đất chung. Loại nguồn điện và độ lớn của điện áp không quan trọng. Nếu muốn, máy thử có thể được cấp nguồn bằng hai pin 9 volt cho máy thu bóng bán dẫn. Sơ đồ của một trong những nguồn năng lượng có thể được hiển thị trong hình. số 8.
Có lẽ thứ khó tìm hoặc khó chế tạo nhất là giá đỡ có thiết bị tiếp xúc với pin mặt trời. Ở đây bạn cần thể hiện một số trí tưởng tượng của mình. Một tấm nhôm phẳng lớn hơn bản thân tế bào một chút có thể đóng vai trò là điện cực tốt để tạo kết nối với phần tiếp xúc phía sau của tế bào, trong khi đầu dò vôn-ôm kế sẽ tạo ra sự tiếp xúc tuyệt vời với mặt trước của tế bào. Để tự động hóa thử nghiệm, bạn có thể cần mua hoặc chế tạo một chiếc kẹp đặc biệt. Như tôi đã nói, sẽ cần một chút trí tưởng tượng và hiểu biết chính xác những gì cần thiết.
Làm việc với người thử nghiệm Người kiểm tra rất dễ sử dụng. Nó là cần thiết để kết nối phần tử với mạch, chiếu sáng nó và đọc. Tiếp điểm phía sau của phần tử là một điện cực dương và được kết nối với đầu vào dương của máy thử. Lưới thu thập hiện tại trên bề mặt trước của phần tử là một điện cực âm và được kết nối với đầu ra nối đất của máy thử. Nó là cần thiết để đảm bảo tiếp xúc đáng tin cậy với các điện cực của phần tử. Vì chúng ta đang xử lý một điện áp khá nhỏ, ngay cả điện trở tiếp xúc nhỏ cũng có thể dẫn đến sự khác biệt đáng kể về số đọc. Để đảm bảo kết nối đáng tin cậy, điều cần thiết là các tiếp điểm phải được ấn đủ tốt vào phần tử. Tuy nhiên, nên tránh áp lực quá mức vì các chi tiết này rất mỏng, giòn và dễ gãy! Đây là nơi một thiết bị tiếp xúc phần tử được thiết kế tốt có ích. Bộ điều chỉnh "hiệu chuẩn" đặt điện áp hoạt động tại đó công suất được đo. Nó thường được đặt một lần ở 450 mV. Tuy nhiên, nếu cần thiết, điện áp hoạt động có thể được thay đổi. Nói tóm lại, nếu bạn có một người kiểm tra, bạn không thể đoán về các thông số của các phần tử mà hãy đo lường chúng. Tác giả: Byers T.
Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con
06.05.2024 Loa không dây Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang
05.05.2024
▪ Mèo quan sát chủ nhân của chúng mà thậm chí không nhìn thấy chúng ▪ Nhiễm trùng lây lan như thế nào ▪ Màn hình cong Dell UltraSharp 40 ▪ Cây xương rồng nôn nao, uống bằng miệng
▪ phần của trang web Nguồn điện. Lựa chọn bài viết ▪ bài viết Thuốc là gì? đáp án chi tiết ▪ Bài viết về White Cliffs of Dover. thiên nhiên kỳ diệu ▪ bài viết Thanh dính. tiêu điểm bí mật
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này