Yksinkertainen vakiojännitteinen lataussäädin lyijyakuille, jonka latauksen lähteenä käytetään pientä aurinkokennoa. Tämän lataussäätimen kytkentä on sama kuin Ideaportin ohjeissa "Aurinko-UPS", mutta piirilevynä käytetään elektroniikkakytkentöjen yleispiirilevyä “Multitasker”.
Tämä kytkentä soveltuu suljettujen lyijyhyytelöakkujen lataamiseen aurinkokennoilla, joiden maksimi lähtövirta (oikosulkuvirta) ei ylitä lataussäätimen regulaattoripiirin maksimi virtakestoa tai akun maksimi latausvirtaa. Lataustapa on vakiojännitteinen, jota käyttävät myös hälytysjärjestelmät.
Aurinkokennon maksimivirran tulee tällä säätimellä olla aina pienempi kuin akun maksimi latausvirran. Latausvirta lukee akun kyljessä. Noin 30W (ja 12V järjestelmään tarkoitettu) aurinkokenno on yleiselle ja myös Ideaportin ohjeessa "Aurinko-UPS" käytetylle 7,2Ah lyijyhyytelöakulle maksimi. Tyypillinen 30W kenno tuottaa hyvässä auringonpaisteessa esim. 1,7A, kun 7,2Ah akun maksimi latausvirta on 1,8A. Tällöin myös regulaattoripiiri voi olla LM317. Aurinkokennoilla harvoin päästään suomessa maksimiin, mutta illalla tyhjennetty akku voi aamun kovassa auringonpaisteessa hanakasti ottaa- ja saadakin aivan maksimit.
Akku voi aina olla suurempi. Myös lataussäätimen kapasiteettia voi samalla kytkennällä kasvattaa max. 3A asti, vaihtamalla regulaattoripiiri malliin LM350. Aurinkokennon oikosulkuvirta voi tällöin olla samat 3A tai mitä akku sallii (noin 50W kenno).
Aurinkokenno voi olla aina pienempivirtainen, mutta se hidastaa toistuvassa käytössä (mökkikäytössä) akun lataantumista. Asialla ei ole merkitystä, jos Aurinko-UPS:in on tarkoitus olla vain "aina valmis" varavoimalähde sähkökatkoja varten tai jos ainoat latausta tarvitsevat laitteet ovat pari puhelinta.
Lataussäädin on näissäkin ohjeissa erillään akun sisältävästä Aurinko-UPS yksiköstä, kuten Ideaportin ohjeissa. Akun lataamiseen voikin vaihtoehtoisesti käyttää myös verkkojännitelaturia.
Lataussäätimessä käytetään esimerkiksi DC-runkoliitintä (naaras), johon liitetään aurinkokennon DC-pistokkeella varustettu johto. Vaihtoehtona runkoliittimelle voi käyttää johtoon tarkoitettua DC-naarasliitintä, kuten oheisessa kuvassa (oikeanpuoleinen liitin). Kuvan DC-pistokkeella varustettu pitempi johto vasemmalla liitetään edelleen Aurinko-UPS yksikköön.
| C | 100nF keraaminen |
| R | 270Ω 1/4W |
| Rs | 0,1Ω 1/4W |
| TP | 5k trimmeripotentiometri |
| IC | LM317T (tai LM350T) |
Lisäksi tarvitaan:
* LM317T. Jos käytetään LM350T (jos virta max. 3A) tulee arvon olla pienempi kuin 5.
Kytkentäkaavio näyttää koko kytkennän akkuineen. Lataussäätimen varsinainen ulostulo on kohdassa "Ulos (akku)". Lataussäätimen voi sijoittaa vastaavalla kytkennällä myös koteloon jossa akku on.
"Ulos (käyttö)" on piste josta virta otetaan ulos akusta. Kyseiseen kohtaan - akun plusnavan välittömään läheisyyteen - tulee ensin sulake tai useampi sulakepidin/sulake ulostulojen määrän mukaan, kuten "Aurinko-UPS" ohjeissa. Tällä pyritään siihen että akun plusnapa ei voi mitenkään ylettää yhteen miinuksen kanssa, ennen kuin välissä on jo sulake.
Lataussäädintä suojaa ylivirralta siihen nähden tarpeeksi pienivirtainen aurinkokenno. Sen lisäksi säädintä suojaa akulta päin tulevalta virralta diodi, joka kytketään ohjeiden mukaan akun plusnavan välittömään läheisyyteen. Tämän vuoksi lataussäätimessä ei ole montaa osaa, mutta sitä myös tulee käyttää vain ohjeiden mukaisessa systeemissä, jonka osat on valittu sopimaan toisiinsa.
Komponenttien sijoittelukuvia on kaksi sen mukaan halutaanko lataussäätimeen virtaa nuuskiva shunttivastus (Rs) vai ei. Shunttivastus on pieniarvoinen vastus kuten 0,1Ω (max. 1Ω), jonka läpi kulkeva virta aiheuttaa jännitehäviön. Esim. kun vastusarvo on 0,1Ω, syntyy vastuksen päiden välille (merkintä V/I) 0,1V jännite per ampeeri ja 1Ω arvolla 1V. Jälkimmäinen on ehkä selkeämpi, mutta siihen hukkuu enemmän jännitettä aiheuttaen sen, että lataamisjännitteen saavuttamiseen tarvitaan enemmän aurinkoa. Shunttivastusta varten tarvitaan lataussäätimen koteloon jotkut kontaktipisteet mittauksia varten. Esim. M3 ruuveja voi käyttää puukotelossa mittapisteinä.
Lataussäätimen ulostulojännite säädetään niin, että akku saa korkeintaan sen kyljessä merkityn “Standby Use” latausjännitteen. Tuo on suljetuilla lyijyakuilla yleensä 13,8V. Tähän pitää lisätä suojadiodin 1N5822 pienin kynnysjännite 0,25V, eli trimmeriä säädetään kunnes ulostulojännite ennen akun plusnavan diodia on mahdollisimman tarkkaan 14,05V. Jos lataat tavallista nesteakkua, aseta jännite alemmaksi eli 13,65V (13,4V akku + diodi 0,25V).
Kytkentäkaavio
Osasijoittelu 1 - Ei shunttivastusta
Osasijoittelu 2 - Shunttivastuksen kanssa
Jännitteen säätö on hyvä tehdä käyttäen jonkinlaista keinokuormaa. Pienikin keinokuorma paljastaa huonot juotokset ja -liitokset. Keinokuorman tulee olla sadan - muutaman sadan ohmin luokkaa (kuvassa 330Ω/2W). Jännitteen saa mitattua helposti lataussäätimen DC-pistokkeen päästä, kun sen vastakappaleeksi liitetään vastuksella varustettu ruuviliitäntäinen DC-naaraskappale. Jännite voidaan tällöin mitata ruuvien päistä. Huomautus! - odota että aurinko paistaa kunnolla!
Aurinko-UPS testilatauksessa. Kuvassa oleva aurinkokenno on teholtaan 10W.
Aurinko-UPS artikkeli:
Lisätietoa lyijyhyytelöakuista
Latausäätimen kotelointi ja muu käyttö
Kuvan alumiinikotelo (tilauskoodi: TK2B) on ohjeiden mukaisesti rakennettuna melko tiivis ja suojaa elektroniikan hyönteisiltä, jotka muuten voivat aiheuttaa ongelmia.
Säätimen elektroniikka kiinnitetään koteloon regulaattorin kautta, joka tarvitsee
jäähdytyskontaktin. Jäähdytysprofiili kiinnitetään samalla ruuvilla kotelon pintaan.
Sekä regulaattorin- että jäähdytyselementin alle tarvitaan lämmönjohteeksi joko
"piitahnaa" tai silkonilevyt. Ainakin jäähdytyselementin alla on oltava isompi TOP3 koteloisen
puolijohdekotelon silikonilevy. Kuvassa samaa levyä on käytetty myös regulaattorin taustalla (harmaa alue).
Jäähdytyselementin kiertyminen on hyvä estää lopulta kontaktiliimalla.
Aurinkokenno varustetaan johdolla, jonka päässä on DC-pistoke. Aurinkokenno liitetään sillä lataussäätimen DC-runkoliittimeen. Runkoliittimen tulee olla eristetty malli. Ulostulojohtimet akun lataamista varten liitetään kotelon pintaan kiinnitettyyn ruuviliitinpariin. Ruuviliittimeksi on valittu isohko koko, jossa sen kiinnitysreiän koko on M3 ruuville tarpeeksi iso. Ruuviliitin on kiinnitetty sillä kotelon pintaan. On suositeltavaa käyttää johtosuojilla varustettua liitintä, joka ei murra johtimien kuparisäikeitä, mikäli säädintä irrotetaan ja taas kytketään akkuun kiinni. Säädintä voi kuitenkin pitää kiinni akussa vaikka jatkuvasti, jos niin haluaa.
Seuraavien kuvien lataussäädin tuli isomman auton akun latausta- ja leikkimökin
sähköistystä varten. Sähköinen kytkentä noudattaa kuitenkin täysin samaa mallia
kuin mitä on Aurinko-UPS järjestelmässä. Jännitteen ulosottotapa lataussäätimestä
on vain erilainen.
Jännitteen säätö on hyvä tehdä käyttäen jonkinlaista keinokuormaa.
Pienikin keinokuorma paljastaa huonot juotokset ja -liitokset.
Apuna on hyvä käyttää ruuviliitosrimoja, joita käytetään myöhemmissä vaiheissa muutenkin.
Kuvassa ruuviliitosrimoissa on lataussäätimen ulostulojännitettä kuormittamassa
330Ω 2W vastus. Säädettävää jännitettä on helppo mitata ruuviliittimen ruuveista vastusten päissä.
Huomautus! - odota että aurinko paistaa kunnolla!
Lataussäätimen akkua lataava plusjohto varustetaan myötäsuuntaisella diodilla juuri ennen akun plusnapaa.
Näin johtojen kesken ei pääse tapahtumaan oikosulkua tai että viallinen/vioittunut säädin
tai oikosulkuun joutuneet johdot aiheuttaisivat vahinkoja. Akkua voi myös ladata millä tahansa tavallisella
auton akkulaturilla, ilman että se vaikuttaa kytkettynä olevaan aurinkokennon lataussäätimeen.
Diodin liittämisen- ja samalla haaroitukset akun jännitteen ulosotolle tekee helposti ruuviliitosriman
pätkillä alla olevan kuvan mukaisesti.
Monisäikeisistä tinatuista kuparijohdoista muodostetut lenkit liitetään akkukenkien pulttiliitoksen
alle (prikkojen väliin). Lenkki toimii samalla akkujännitteen haaroittimena ruuviliittimen ulosottonapaan.
Akun latausjohdot mitoitetaan siten, että miinusjohto ei voi ylettää akun plusnapaan!
Sopiva mitta on sellainen että kumpikin johto ylettyy hieman yli akun keskiviivan ja
päät ylettyvät säätimeen kiinni.
Alla on kuva aurinkokennosta (tausta) DC-pistokejohdolla varustettuna ja lataussäätimeen liitettynä,
sekä koko akun lataukseen tarvittava liitoskokonaisuus valmiina.
Käyttöjännitteelle tarkoitettu akun plusnapaan liitetty sulake (valkoinen keskellä) on sekä tärkeä turvallisuudelle,
että tarjoaa myös kytkentätöiden ajaksi mahdollisuuden sähköjen katkaisuun.
Kytkennät ja lataussäätimen voi suojata pahimmalta sateelta aurinkopaneelilla kuten allaolevassa kuvassa. Aurinkopaneeli roikkuu siinä akun yläpuolella ja nojaa alareunastaan akun eturaunaan. Samalla kun aurinkopaneeli tulee sopivampaan kulmaan aurinkoon nähden, syntyy lataussäätimelle kate. Kaikki muut paitsi lataussäätimen jäähdytyselementti on kyllä hyvä peittää tuulen kuljettamien roskien tunkeutumiselta.
Esimerkki, joka voisi olla erämökin kännyköiden latauspisteestä. Seinän sähköpisteessä on kahden tupakansytytinliittimen lisäksi myös jännitenäyttö jotta akun kulumista voi seurata käytön ollessa jonkun verran toistuvaa (ja kuvan kohteessa on myös vahvistin, Ideaportin "2x35W").
www.ideaport.fi
29.3.2025
Markku Kauppinen