للوح الشمسي جهد واحد يعطي عنده أكبر قدرة. فحمّله أكثر من ذلك ينهار الجهد، وحمّله أقل تترك تياراً دون استخدام. وتلك النقطة المثلى تتحرك مع شدة الضوء والحرارة، والشاحن البسيط الذي يتجاهلها يهدر عادة ربع إلى ثلث الطاقة المتاحة.

وهذه الوحدة تُبقي اللوح عند أفضل نقطة تشغيل له وتحوّل ما يخرج منه إلى شحنة منظّمة لبطارية ليثيوم.

وهي مبنية على شريحة CN3795 من Consonance، وهي متحكم شحن تبديلي مصمم لهذه المهمة بالضبط. ويقبل من ٦٫٦ إلى ٣٠ فولت من اللوح، ويخفضها بكفاءة، ويشغّل دورة شحن كاملة من ثلاث مراحل — شحن خفيف للحزمة المفرّغة بعمق، ثم تيار ثابت، ثم جهد ثابت مع إنهاء سليم. وجهد الخرج يُضبط بمقاومة متغيرة، فيشحن خلية واحدة عند ٤٫٢ فولت أو حزماً متعددة عند ٨٫٤ أو ١٢٫٦ فولت أو بطاريات LiFePO4 بجهودها الخاصة.

وهذه اللوحة تحديداً مضبوطة على تيار شحن ٢ أمبير؛ والشريحة نفسها تدعم حتى ٤ أمبير.

المواصفات

شريحة التحكم            : Consonance CN3795
الطوبولوجيا             : تبديلية خافضة للجهد
تردد التبديل            : نحو ٣١٠ كيلوهرتز

جهد الدخل               : من ٦٫٦ إلى ٣٠ فولت
تيار الشحن              : ٢ أمبير (لهذه اللوحة؛ الشريحة تدعم حتى ٤)
جهد الخرج               : قابل للضبط بمقاومة متغيرة، نحو ١٫٢ إلى ٢١ فولت
                         حسب النسخة وإعداد التتبع
الإعدادات الشائعة        : ٣٫٦ و٤٫٢ و٤٫٣ و٤٫٣٥ و٨٫٤
                         و١٢٫٦ و١٦٫٨ و٢١ فولت

كيمياء البطاريات        : ليثيوم أيون وبوليمر و LiFePO4 وتيتانات الليثيوم
                         خلية واحدة أو حزم متعددة

تتبع النقطة العظمى       : بجهد ثابت، نقطة الضبط ثابتة لكل نسخة
                         (شائعاً ٩ أو ١٢ أو ١٨ فولت)

مراحل الشحن             : خفيف ثم تيار ثابت ثم جهد ثابت
التيار الخفيف            : نحو ١٧٫٥٪ من التيار المبرمج
عتبة الشحن الخفيف        : دون ٦٦٫٥٪ من جهد التنظيم
وضع السكون              : تلقائي حين يهبط الدخل دون جهد البطارية
وضع مصدر الجهد          : يعمل كمصدر تغذية دون بطارية موصولة
المؤشرات                : مؤشر حالة الشحن
مقاس اللوحة             : نحو ٣٠ × ٥٠ ملم

أهم المزايا

• تتبع حقيقي لنقطة القدرة العظمى — فيُبقي اللوح عند جهده الأمثل بدل جرّه للأسفل، ويستعيد عادة ٢٠-٣٠٪ طاقة أكثر من شاحن مباشر أو خطي.

• دخل واسع من ٦٫٦ إلى ٣٠ فولت — يعمل مع ألواح ١٢ و١٨ فولت ويتحمل تذبذب الجهد الذي ينتجه اللوح خلال النهار.

• كيمياويات متعددة — ليثيوم أيون وبوليمر و LiFePO4 وتيتانات الليثيوم، خلية واحدة أو على التوالي.

• جهد خرج قابل للضبط — فلوحة واحدة تغطي من خلية إلى خمس حسب النسخة.

• شحن سليم بثلاث مراحل — استرجاع خفيف للحزمة المفرّغة بعمق، ثم تيار ثابت، ثم جهد ثابت مع الإنهاء.

• تبديلية لا خطية — فتحوّل بدل أن تبدّد الفائض، فالكفاءة عالية واللوحة تبقى باردة.

• سكون تلقائي — فحين تغيب الشمس ويهبط الدخل دون جهد البطارية، تتوقف بدل تفريغ الحزمة عكسياً.

• تعمل كمصدر تغذية بسيط دون بطارية موصولة.

• مؤشر حالة الشحن.

الاستخدامات

• شحن البطاريات الشمسي خارج الشبكة

• محطات المراقبة والحساسات البعيدة

• الكاميرات وأنظمة المراقبة العاملة بالطاقة الشمسية

• محطات الطقس ومسجّلات البيانات البيئية

• مراقبة الزراعة والري

• إنارة الحدائق والأمن بالطاقة الشمسية

• البوابات البعيدة والتحكم بالدخول

• الشحن المساعد البحري وفي المركبات

• الطاقة المحمولة والطارئة

• أجهزة إنترنت الأشياء العاملة بالطاقة الشمسية

• تدريس الشحن الشمسي وتتبع نقطة القدرة العظمى

حاسم: اضبط جهد الخرج قبل توصيل أي بطارية

هذه أهم تعليمة في الصفحة، والخطأ فيها يتلف البطاريات.

فدون بطارية موصولة، تتصرف هذه الوحدة كمصدر جهد. وما ضُبطت عليه المقاومة المتغيرة هو ما يظهر على الخرج. واللوحات تصل والمقاومة في موضع عشوائي.

فإن كانت مضبوطة على ١٢٫٦ فولت ووصّلت خلية واحدة بجهد ٣٫٧ فولت، فستشحنها بإفراط هائل. ومع خلايا الليثيوم يعني الشحن الزائد الانتفاخ والتنفيس واحتمال الحريق.

والإجراء الصحيح في كل مرة:

١. وصّل اللوح أو مصدراً مخبرياً بالدخل — دون بطارية.
٢. قس الخرج بجهاز قياس.
٣. اضبط المقاومة المتغيرة حتى يطابق الخرج جهد الشحن الكامل لبطاريتك:

خلية ليثيوم أيون واحدة     ٤٫٢ فولت
خليتان                    ٨٫٤ فولت
ثلاث خلايا                ١٢٫٦ فولت
أربع خلايا                ١٦٫٨ فولت
خلية LiFePO4 واحدة        ٣٫٦ فولت
أربع خلايا LiFePO4         ١٤٫٦ فولت

٤. تحقق من القراءة ثم افصل الدخل.
٥. والآن وصّل البطارية، ثم أعد توصيل الدخل.

لا تتجاوز هذا أبداً. فهو يأخذ دقيقتين ويمنع أغلى خطأ في هذه الوحدة.

واعرف كيمياء بطاريتك. فبطاريات LiFePO4 تُشحن حتى ٣٫٦ فولت لكل خلية لا ٤٫٢. وضبط حزمة منها على جهد ليثيوم أيون يشحنها بإفراط شديد.

إنها محوّل خافض — جهد اللوح يجب أن يتجاوز جهد البطارية

هذا يوقع الناس وهو حد فيزيائي صارم.

فالشريحة تخفض الجهد ولا تستطيع رفعه.

وجهد تشغيل اللوح يجب أن يكون فوق جهد الشحن الكامل للبطارية بأريحية — بهامش لخسائر المحوّل ولهبوط جهد اللوح في الضوء الضعيف.

البطارية        أدنى جهد لوح عملي       اختيار اللوح النموذجي
خلية واحدة      نحو ٦٫٦ فولت            ٦ أو ٩ فولت اسمياً
خليتان          نحو ١٢ فولت             ١٢ فولت اسمياً
ثلاث خلايا      نحو ١٧ فولت             ١٨ فولت اسمياً
أربع خلايا      نحو ٢١ فولت             ١٨ على الحافة، و٢٤ أفضل

فلوح ٦ فولت لن يشحن بطارية ١٢ فولت عبر هذه الوحدة. ولا إعداد يغيّر ذلك.

ولاحظ ما يحدث عند الغروب: حين يهبط جهد اللوح دون جهد البطارية، تدخل الشريحة في وضع السكون. وهذا سلوك صحيح يمنع تفريغ البطارية عكسياً عبر الوحدة، لكنه يعني أن لوحاً على الحافة في الشمس الساطعة سيتوقف عن العمل أبكر بكثير مما تتوقع.

فاختر لوحاً بجهد أعلى. فالمحوّل يتعامل مع الفائض بكفاءة، أما الجهد غير الكافي فلا يعمل ببساطة.

ملاحظة صريحة: هذا تتبع بجهد ثابت

يستحق الشرح، لأن مصطلح التتبع يعني أشياء مختلفة في منتجات مختلفة.

فالتتبع الحقيقي — كما في متحكم شحن شمسي احترافي — يمسح نقطة التشغيل باستمرار ويقيس القدرة المنتجة ويبحث عن العظمى الفعلية، ويتكيف مع الحرارة والتظليل وتقادم اللوح.

أما ما تفعله هذه الشريحة فهو إبقاء اللوح عند جهد ثابت يحدده مقسّم مقاومات. فتنظّم طرف التتبع عند ١٫٢٠٥ فولت، والمقسّم يحدد أي جهد لوح يقابل ذلك.

ولماذا يعمل ذلك جيداً رغم ذلك: لأن جهد نقطة القدرة العظمى للوح شمسي مستقر نسبياً — نحو ٨٠٪ من جهد الدارة المفتوحة عادة — ولا يتحرك كثيراً مع شدة الضوء. فإبقاء اللوح قرب ذلك الجهد يلتقط معظم الفائدة المتاحة.

وما لا يفعله:

• لا يتكيف مع الحرارة. فجهد اللوح الأمثل ينخفض مع سخونته، وفي صيف عراقي قد يبلغ اللوح ٧٠ درجة، فتصبح النقطة الثابتة أقل مثالية قليلاً.

• لا يتعامل مع التظليل الجزئي بذكاء، حيث يستطيع التتبع الحقيقي إيجاد نقطة تشغيل أفضل.

• لا يتكيف مع لوح مختلف دون تغيير مقسّم المقاومات.

والحكم العملي: أفضل بوضوح من التوصيل المباشر أو الشاحن الخطي، ويلتقط عادة معظم المكسب الذي يحققه التتبع الحقيقي. وليس مكافئاً لمتحكم احترافي. ولعقدة صغيرة خارج الشبكة، تلك مقايضة معقولة تماماً بهذا السعر.

طابق نسخة التتبع مع لوحك

هذه هي تفصيلة الطلب التي يجب ضبطها.

فالوحدة تُباع بنسخ ذات نقاط تتبع مختلفة — شائعاً ٩ و١٢ و١٨ فولت — يحددها مقسّم المقاومات على اللوحة. وكل منها مقصود للوح بجهد اسمي مطابق.

النسخة       اللوح المقصود        مدى الدخل النموذجي
٩ فولت       ٩ فولت اسمياً        ٩ - ٢٨ فولت
١٢ فولت      ١٢ فولت اسمياً       ١٢ - ٢٨ فولت
١٨ فولت      ١٨ فولت اسمياً       ١٨ - ٢٨ فولت
بلا تتبع      أي لوح              ٧ - ٢٨ فولت

واستخدام النسخة الخاطئة لا يتلف شيئاً، لكنه يُبقي اللوح عند جهد خاطئ فتخسر معظم فائدة التتبع — وهي السبب الكامل لشراء هذه اللوحة.

فتأكد من النسخة التي تستلمها، وطابقها مع التصنيف الاسمي للوحك. وإن لم تستطع تحديدها، فجهد القدرة العظمى للوح مطبوع عادة على ملصقه الخلفي.

اختيار مقاس اللوح

عند تيار شحن ٢ أمبير، يحتاج اللوح توفير ذلك التيار عند جهد تشغيله.

البطارية   جهد الشحن      عند ٢ أمبير   اللوح المطلوب (مع هامش)
خلية       ٤٫٢ فولت       ٨٫٤ واط       ١٥ - ٢٠ واط
خليتان     ٨٫٤ فولت       ١٧ واط        ٢٥ - ٣٠ واط
ثلاث       ١٢٫٦ فولت      ٢٥ واط        ٤٠ - ٥٠ واط

ولماذا الهامش: لأن الأرقام أعلاه هي القدرة المسلّمة للبطارية. أضف خسائر المحوّل، والأهم أضف أن اللوح لا ينتج تصنيفه الكامل تقريباً أبداً — فالقدرة المصنّفة تفترض ظروفاً مثالية وشمساً عمودية وحرارة خلية ٢٥ درجة.

وفي الظروف العراقية الحقيقية، توقع من اللوح نحو ٦٠-٧٥٪ من تصنيفه عند الظهيرة. والغبار على سطحه يأخذ أكثر. وحرارة اللوح فوق ٢٥ درجة بكثير تأخذ أكثر أيضاً.

واللوح الأصغر يشحن رغم ذلك، لكن أبطأ. فالوحدة ببساطة تسلّم أقل من ٢ أمبير. ولا ضرر في التقليل سوى الوقت.

الحرارة وبطاريات الليثيوم في الظروف العراقية

يجتمع الشحن الشمسي والصيف العراقي بشكل سيئ لخلايا الليثيوم، وهذا يستحق الانتباه.

فخلايا الليثيوم لا ينبغي شحنها فوق نحو ٤٥ درجة مئوية. وفوق ذلك يسرّع الشحن التدهور، وفوقها بكثير يخاطر بالانفلات الحراري.

والمشكلة: أن التركيبات الشمسية تضع البطارية في الخارج، وغالباً في الصندوق نفسه مع تثبيت اللوح، تحت الشمس المباشرة، في بلد تبلغ حرارته ٥٠ درجة. وصندوق أسود محكم على سطح قد يتجاوز ٧٠ درجة داخلياً.

وماذا تفعل:

• ضع البطارية في الظل، لا في الصندوق نفسه المعرّض للشمس مع اللوح.

• هوّ الصندوق، أو استخدم صندوقاً فاتح اللون، أو ثبّته في الجهة المظللة.

• فكّر في بطاريات LiFePO4 بدل ليثيوم أيون. فهي تتحمل الحرارة أفضل بكثير، وأكثر استقراراً كيميائياً، وتدوم دورات أكثر، وهي الكيمياء الصحيحة للتخزين الشمسي الخارجي في هذا المناخ. والوحدة تدعمها، فتضبط جهداً مختلفاً فقط.

• استخدم بطارية بنظام إدارة. فهذه الوحدة شاحن لا دائرة حماية. راجع أدناه.

• افحص الحزمة دورياً بحثاً عن انتفاخ.

فالبطارية التي تعمل طوال الشتاء قد تفشل في تموز. صمّم لآب لا لكانون الثاني.

ما لا تفعله هذه الوحدة

الوضوح بشأن النطاق يمنع افتراضات خطرة.

فهي شاحن لا نظام طاقة كامل. وتحديداً لا تتضمن:

• حماية البطارية. فلا قطع عند التفريغ الزائد ولا موازنة خلايا ولا حماية من القصر على جانب البطارية. استخدم بطارية بنظام إدارة، أو أضف لوحة حماية منفصلة. فبدونها قد يفرّغ حملك الحزمة حتى التلف.

• خرج حمل منظّم. فالخرج يتصل بالبطارية، والحمل يسحب مباشرة من الحزمة بأي جهد تكون عليه. وللحصول على تغذية منظّمة، أضف محوّلاً بعد البطارية.

• حماية من عكس القطبية عادة. فتوصيل اللوح أو البطارية بالعكس قد يتلف الوحدة.

• فصل الحمل عند انخفاض البطارية.

• أي قياس أو شاشة.

والنظام الشمسي الصغير الكامل يحتاج: لوحاً، وهذا المتحكم، وبطارية بنظام إدارة، وعادةً محوّلاً يعطي الحمل جهداً ثابتاً.

التوصيل

موجب اللوح    ->  موجب الدخل
سالب اللوح    ->  سالب الدخل

موجب البطارية ->  موجب البطارية
سالب البطارية ->  سالب البطارية

والترتيب يهم عند الإعداد الأول: اضبط جهد الخرج دون بطارية موصولة (راجع أعلاه)، ثم وصّل البطارية، ثم اللوح.

تحقق من القطبية بعناية. فلا حماية من العكس عادة.

وأبقِ الأسلاك قصيرة وبمقطع كافٍ — فأمبيران عبر سلك رفيع يُسقطان جهداً دفعت ثمن متحكم تتبع لالتقاطه.

ملاحظات عملية

• قس جهد الخرج بعد ضبطه وقبل توصيل أي شيء ثمين.

• المقاومة المتغيرة حساسة. اضبط بخطوات صغيرة وأعد القياس.

• تيار الشحن يحدده مقاومة استشعار على اللوحة. فالشريحة تدعم ٤ أمبير وهذه اللوحة مضبوطة على ٢، وتغييره يعني تغيير تلك المقاومة.

• تسخن عند التيار الكامل. اسمح بتدفق هواء ولا تحبسها ملاصقة للبطارية.

• أبقِ اللوح نظيفاً. فالغبار على لوح في العراق يكلّف خرجاً أكثر من أي إعداد في المتحكم.

• اختبر النظام قبل التركيب الدائم. تحقق من جهد الشحن وأن البطارية تُشحن فعلاً ومن السلوك عند الغروب.

• أضف منصهراً بين البطارية والوحدة. فحزمة ليثيوم قادرة على تيار عطل هائل.

أسئلة شائعة

على أي جهد أضبط الخرج؟ على جهد الشحن الكامل لبطاريتك — ٤٫٢ فولت لخلية ليثيوم أيون واحدة، و٨٫٤ لخليتين، و١٢٫٦ لثلاث، و٣٫٦ لكل خلية LiFePO4. واضبطه قبل توصيل البطارية.

هل أشحن بطارية ١٢ فولت من لوح ٦ فولت؟ لا. فهذا محوّل خافض ويجب أن يتجاوز جهد اللوح جهد البطارية.

هل هذا تتبع حقيقي؟ هو تتبع بجهد ثابت — يُبقي اللوح عند جهد أمثل ثابت بدل البحث المستمر. أفضل بكثير من غياب التتبع، وغير مكافئ لمتحكم كامل.

هل يتضمن حماية للبطارية؟ لا. استخدم بطارية بنظام إدارة أو أضف لوحة حماية.

أي مقاس لوح أحتاج؟ للشحن بـ ٢ أمبير: نحو ١٥-٢٠ واط لخلية، و٢٥-٣٠ لخليتين، و٤٠-٥٠ لثلاث، مع مراعاة الخرج الواقعي.

هل يشحن بطاريات LiFePO4؟ نعم، مع ضبط الجهد الصحيح ٣٫٦ فولت لكل خلية.

ماذا يحدث ليلاً؟ يدخل وضع السكون تلقائياً حين يهبط الدخل دون جهد البطارية.

هل أستخدمه دون بطارية؟ نعم، فهو يعمل كمصدر جهد — وهذا بالضبط سبب وجوب ضبط الجهد قبل توصيل بطارية.

هل هو ٢ أم ٤ أمبير؟ هذه اللوحة مضبوطة على ٢ أمبير، والشريحة تدعم حتى ٤ بمقاومة استشعار مختلفة.

أي نسخة تتبع أشتري؟ طابقها مع الجهد الاسمي للوحك — ٩ أو ١٢ أو ١٨ فولت.

هل فيه حماية من عكس القطبية؟ غالباً لا. تحقق من القطبية بعناية.

هل أستخدمه مع بطارية سيارة؟ هو مصمم لكيمياويات الليثيوم، وبطاريات الرصاص لها متطلبات شحن مختلفة.