ARDUINO PWM SOLAR CHARGE CONTROLLER (V 2.02): 25 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Ja plānojat uzstādīt ārpus tīkla saules sistēmu ar akumulatora banku, jums būs nepieciešams saules uzlādes kontrolieris. Tā ir ierīce, kas novietota starp Saules paneli un Akumulatora banku, lai kontrolētu elektroenerģijas daudzumu, ko saules paneļi rada baterijās. Galvenā funkcija ir pārliecināties, ka akumulators ir pareizi uzlādēts un pasargāts no pārlādēšanas. Pieaugot saules paneļa ieejas spriegumam, uzlādes kontrolieris regulē akumulatoru uzlādi, novēršot jebkādu uzlādi, un atvieno slodzi, kad akumulators ir izlādējies.

Jūs varat iepazīties ar maniem Saules projektiem manā vietnē: www.opengreenenergy.com un YouTube kanālā: Open Green Energy

Saules uzlādes kontrolieru veidi

Pašlaik PV energosistēmās parasti tiek izmantoti divu veidu uzlādes kontrolieri:

1. Pulsa platuma modulācijas (PWM) kontrolieris

2. Maksimālās jaudas punktu izsekošanas (MPPT) kontrolieris

Šajā pamācībā es jums paskaidrošu par PWM saules uzlādes kontrolieri. Arī iepriekš esmu ievietojis dažus rakstus par PWM maksas kontrolieriem. Iepriekšējā manu saules uzlādes kontrolieru versija ir diezgan populāra internetā un noderīga cilvēkiem visā pasaulē.

Ņemot vērā komentārus un jautājumus no manām iepriekšējām versijām, es esmu mainījis savu esošo V2.0 PWM uzlādes kontrolieri, lai izveidotu jauno versiju 2.02.

Tālāk ir norādītas izmaiņas versijā V2.02 w.r.t V2.0:

1. Zemas efektivitātes lineāro sprieguma regulatoru aizstāj ar buck pārveidotāju MP2307 5V barošanas avotam.

2. Viens papildu strāvas sensors, lai uzraudzītu strāvu, kas nāk no saules paneļa.

3. Lai uzlabotu veiktspēju, MOSFET-IRF9540 tiek aizstāts ar IRF4905.

4. Borta LM35 temperatūras sensoru aizstāj ar DS18B20 zondi precīzai akumulatora temperatūras kontrolei.

5. USB ports viedierīču uzlādēšanai.

6. Viena drošinātāja izmantošana divu vietā

7. Viena papildu gaismas diode, kas norāda saules enerģijas statusu.

8. 3 pakāpju uzlādes algoritma ieviešana.

9. PID regulatora ieviešana uzlādes algoritmā

10. Izgatavoja projektam pielāgotu PCB

Specifikācija

1. Uzlādes kontrolieris, kā arī enerģijas skaitītājs

2. Automātiska akumulatora sprieguma izvēle (6V/12V)

3. PWM uzlādes algoritms ar automātisko uzlādes iestatīto vērtību atbilstoši akumulatora spriegumam

4. LED indikācija uzlādes stāvoklim un slodzes statusam

5. 20x4 rakstzīmju LCD displejs sprieguma, strāvas, jaudas, enerģijas un temperatūras attēlošanai.

6. Zibens aizsardzība

7. Reversās strāvas plūsmas aizsardzība

8. Īsas ķēdes un pārslodzes aizsardzība

9. Temperatūras kompensācija uzlādēšanai

10. USB ports lādēšanas ierīcēm

Piegādes

Jūs varat pasūtīt PCB V2.02 no PCBWay

1. Arduino Nano (Amazon / Banggood)

2. P -MOSFET - IRF4905 (Amazon / Banggood)

3. Barošanas diode -MBR2045 (Amazon / Aliexpress)

4. Buck Converter-MP2307 (Amazon / Banggood)

5. Temperatūras sensors - DS18B20 (Amazon / Banggood)

6. Pašreizējais sensors - ACS712 (Amazon / Banggood)

7. TVS diode- P6KE36CA (Amazon / Aliexpress)

8. Tranzistori - 2N3904 (Amazon / Banggood)

9. Rezistori (100k x 2, 20k x 2, 10k x 2, 1k x 2, 330ohm x 7) (Amazon / Banggood)

10. Keramiskie kondensatori (0.1uF x 2) (Amazon / Banggood)

11. 20x4 I2C LCD (Amazon / Banggood)

12. RGB LED (Amazon / Banggood)

13. Divkrāsu LED (Amazon)

15. Jumper vadi / vadi (Amazon / Banggood)

16. Galvenes tapas (Amazon / Banggood)

17. Siltuma izlietnes (Amazon / Aliexpress)

18. Drošinātāju turētājs un drošinātāji (Amazon)

19. Spiedpoga (Amazon / Banggood)

22. Skrūves spailes 1x6 kontakti (Aliexpress)

23. PCB pārtraukumi (Banggood)

24. USB ligzda (Amazon / Banggood)

Rīki:

1. Lodāmurs (Amazon)

2. Atkausēšanas sūknis (Amazon)

2. Vadu griezējs un noņēmējs (Amazon)

3. Skrūvgriezis (Amazon)

1. darbība: PWM uzlādes kontroliera darbības princips

PWM apzīmē impulsa platuma modulāciju, kas nozīmē metodi, ko tā izmanto, lai regulētu uzlādi. Tās funkcija ir samazināt saules paneļa spriegumu līdz akumulatora spriegumam, lai nodrošinātu, ka akumulators ir pareizi uzlādēts. Citiem vārdiem sakot, tie bloķē saules paneļa spriegumu līdz akumulatora spriegumam, velkot saules paneļa Vmp līdz akumulatora sistēmas spriegumam, nemainot strāvu.

Saules paneļa pievienošanai un atvienošanai ar akumulatoru tiek izmantots elektronikas slēdzis (MOSFET). Pārslēdzot MOSFET ar augstu frekvenci ar dažādiem impulsu platumiem, var uzturēt nemainīgu spriegumu. PWM kontrolieris pats pielāgojas, mainot uz akumulatoru nosūtīto impulsu platumu (garumu) un biežumu.

Kad platums ir 100%, MOSFET ir pilnībā ieslēgts, ļaujot saules panelim vairumā uzlādēt akumulatoru. Kad platums ir 0%, tranzistors ir izslēgts, atverot saules paneļa ķēdi, neļaujot strāvai plūst uz akumulatoru, kad akumulators ir pilnībā uzlādēts.

2. darbība. Kā darbojas ķēde?

Uzlādes kontroliera sirds ir Arduino Nano plate. Arduino uztver saules paneļa un akumulatora spriegumu, izmantojot divas sprieguma dalītāja ķēdes. Saskaņā ar šiem sprieguma līmeņiem tā izlemj, kā uzlādēt akumulatoru un kontrolēt slodzi.

Piezīme. Iepriekš redzamajā attēlā ir iespieddarbu un vadības signāla kļūda. Sarkanā līnija ir paredzēta jaudai, bet dzeltenā - vadības signālam.

Visa shēma ir sadalīta šādās shēmās:

1. Strāvas sadales ķēde:

Akumulatora (B+ & B-) enerģiju X1 (MP2307) pārveidotājs samazina līdz 5 V. Izeja no buka pārveidotāja tiek sadalīta

1. Arduino valde

2. LED indikācijai

3. LCD displejs

4. USB ports sīkrīku uzlādēšanai.

2. Ievades sensori:

Saules paneļa un akumulatora spriegumu nosaka, izmantojot divas sprieguma dalītāja ķēdes, kas sastāv no rezistoriem R1-R2 un R3-R4. C1 un C2 ir filtra kondensatori, lai filtrētu nevēlamos trokšņa signālus. Sprieguma dalītāju izeja ir savienota ar Arduino analogo tapu A0 un A1.

Saules paneli un slodzes strāvas nosaka, izmantojot divus ACS712 moduļus. Pašreizējo sensoru izeja ir savienota ar Arduino analogo tapu A3 un A2.

Akumulatora temperatūru mēra, izmantojot DS18B20 temperatūras sensoru. R16 (4,7K) ir uzvilkams rezistors. Temperatūras sensora izeja ir pievienota Arduino Digital tapai D12.

3. Vadības shēmas:

Vadības ķēdes pamatā veido divi p-MOSFET Q1 un Q2. MOSFET Q1 tiek izmantots, lai nosūtītu uzlādes impulsu uz akumulatoru, un MOSFET Q2 tiek izmantots, lai vadītu slodzi. Divas MOSFET draivera shēmas sastāv no diviem tranzistoriem T1 un T2 ar pievilkšanas rezistoriem R6 un R8. Tranzistoru bāzes strāvu kontrolē rezistori R5 un R7.

4. Aizsardzības shēmas:

Ieejas pārspriegums no saules paneļa puses ir aizsargāts, izmantojot TVS diode D1. Apgriezto strāvu no akumulatora uz saules paneli aizsargā Schottky diode D2. Pārslodzi aizsargā drošinātājs F1.

5. LED indikācija:

LED1, LED2 un LED3 tiek izmantoti, lai attiecīgi norādītu saules enerģijas, akumulatora un slodzes stāvokli. Rezistori R9 līdz R15 ir strāvas ierobežošanas rezistori.

7. LCD displejs:

I2C LCD displejs tiek izmantots dažādu parametru parādīšanai.

8. USB uzlāde:

USB ligzda ir savienota ar 5 V izeju no Buck Converter.

9. Sistēmas atiestatīšana:

SW1 ir spiedpoga, lai atiestatītu Arduino.

Shēmu varat lejupielādēt PDF formātā, kas pievienots zemāk.

3. solis: Saules uzlādes kontroliera galvenās funkcijas

Uzlādes kontrolieris ir izstrādāts, rūpējoties par šādiem punktiem.

1. Novērst akumulatora pārmērīgu uzlādi: lai ierobežotu enerģiju, ko akumulators piegādā no saules paneļa, kad akumulators ir pilnībā uzlādēts. Tas tiek ieviests mana koda charge_cycle ().

2. Novērst akumulatora pārmērīgu izlādi: lai atvienotu akumulatoru no elektriskās slodzes, kad akumulatora uzlādes līmenis ir zems. Tas tiek ieviests mana koda load_control ().

3. Nodrošiniet slodzes kontroles funkcijas: lai automātiski pievienotu un atvienotu elektrisko slodzi noteiktā laikā. Slodze ieslēgsies saulrietam un IZSLĒGS, kad saullēkts. Tas tiek ieviests mana koda load_control (). 4. Jaudas un enerģijas pārraudzība: lai uzraudzītu slodzes jaudu un enerģiju un parādītu to.

5. Aizsargāt no patoloģiskiem apstākļiem: lai aizsargātu ķēdi no dažādām patoloģiskām situācijām, piemēram, zibens, pārsprieguma, pārslodzes un īssavienojuma utt.

6. Norādīšana un parādīšana: lai norādītu un parādītu dažādus parametrus

7. Seriālā komunikācija: lai drukātu dažādus parametrus sērijas monitorā

8. USB uzlāde: lai uzlādētu viedierīces

4. solis: sprieguma mērīšana

Sprieguma sensori tiek izmantoti saules paneļa un akumulatora sprieguma noteikšanai. To īsteno, izmantojot divas sprieguma dalītāja ķēdes. Tas sastāv no diviem rezistoriem R1 = 100k un R2 = 20k saules paneļa sprieguma noteikšanai un līdzīgi R3 = 100k un R4 = 20k akumulatora spriegumam. Izeja no R1 un R2 ir savienota ar Arduino analogo tapu A0, un izeja no R3 un R4 ir savienota ar Arduino analogo tapu A1.

Sprieguma mērīšana: Arduino analogās ieejas var izmantot, lai izmērītu līdzstrāvas spriegumu no 0 līdz 5 V (izmantojot standarta 5 V analogo atskaites spriegumu), un šo diapazonu var palielināt, izmantojot sprieguma dalītāja tīklu. Sprieguma dalītājs samazina spriegumu, kas tiek mērīts Arduino analogo ieeju diapazonā.

Sprieguma dalītāja ķēdei Vout = R2/(R1+R2) x Vin

Vin = (R1+R2)/R2 x Vout

Funkcija analogRead () nolasa spriegumu un pārvērš to par skaitli no 0 līdz 1023

Kalibrēšana: mēs nolasīsim izejas vērtību ar vienu no Arduino analogo ieeju un tās funkciju analogRead (). Šī funkcija izvada vērtību no 0 līdz 1023, kas ir 0,00488V katram solim (kā 5/1024 = 0,00488V)

Vin = Vout*(R1+R2)/R2; R1 = 100k un R2 = 20k

Vin = ADC skaits*0,00488*(120/20) volti // Izceltā daļa ir mēroga koeficients

Piezīme. Tas liek mums uzskatīt, ka 1023 rādījums atbilst precīzi 5,0 voltu ieejas spriegumam. Praktiski jūs, iespējams, ne vienmēr saņemat 5V no Arduino tapas 5V. Tātad kalibrēšanas laikā vispirms izmēriet spriegumu starp Arduino 5v un GND tapām, izmantojot multimetru, un izmantojiet mēroga koeficientu, izmantojot zemāk esošo formulu:

Mēroga koeficients = izmērītais spriegums/1024

5. solis: pašreizējā mērīšana

Strāvas mērīšanai es izmantoju Hall Effect strāvas sensora ACS 712 -5A variantu. Ir trīs ACS712 sensora varianti, pamatojoties uz pašreizējās uztveršanas diapazonu. ACS712 sensors nolasa pašreizējo vērtību un pārveido to par atbilstošu sprieguma vērtību. Vērtība, kas savieno abus mērījumus, ir jutība. Izejas jutība visiem variantiem ir šāda:

ACS712 modelis -> pašreizējais diapazons-> jutīgums

ACS712 ELC -05 -> +/- 5A -> 185 mV/A

ACS712 ELC -20 -> +/- 20A -> 100 mV/A

ACS712 ELC -30 -> +/- 30A -> 66 mV/A

Šajā projektā esmu izmantojis 5A variantu, kura jutība ir 185 mV/A un vidējā sensora spriegums ir 2,5 V, ja nav strāvas.

Kalibrēšana:

analog lasīšanas vērtība = analogRead (Pin);

Vērtība = (5/1024)*analogā lasīšanas vērtība // Ja jūs nesaņemat 5 V no Arduino 5 V tapas, Pašreizējais amp = (Vērtība - nobīde Spriegums) / jutība

Bet saskaņā ar datu lapām nobīdes spriegums ir 2,5 V, un jutība ir 185 mV/A

Pašreizējais amp = (vērtība-2.5)/0,185

6. darbība: temperatūras mērīšana

Kāpēc ir nepieciešama temperatūras kontrole?

Akumulatora ķīmiskās reakcijas mainās atkarībā no temperatūras. Kad akumulators kļūst siltāks, palielinās gāzu daudzums. Kad akumulators kļūst vēsāks, tas kļūst izturīgāks pret uzlādi. Atkarībā no tā, cik ļoti mainās akumulatora temperatūra, ir svarīgi pielāgot uzlādi temperatūras izmaiņām. Tāpēc ir svarīgi pielāgot uzlādi, lai ņemtu vērā temperatūras ietekmi. Temperatūras sensors mērīs akumulatora temperatūru, un Saules uzlādes kontrolieris izmanto šo ievadi, lai pēc vajadzības pielāgotu uzlādes iestatīto punktu. Svina -skābes akumulatoru kompensācijas vērtība ir - 5 mv /degC /šūna. (–30 mV/ºC 12 V un 15 mV/ºC 6 V akumulatoram). Temperatūras kompensācijas negatīvā zīme norāda, ka temperatūras paaugstināšanās prasa samazināt uzlādes iestatīto vērtību. Lai iegūtu sīkāku informāciju, varat sekot šim rakstam.

Temperatūras mērīšana ar DS18B20

Akumulatora temperatūras mērīšanai esmu izmantojis ārēju DS18B20 zondi. Tas izmanto viena stieples protokolu, lai sazinātos ar mikrokontrolleri. To var savienot ar tāfeles portu J4.

Lai izveidotu saskarni ar temperatūras sensoru DS18B20, jums jāinstalē One Wire bibliotēka un Dalasas temperatūras bibliotēka.

Sīkāku informāciju par sensoru DS18B20 varat izlasīt šajā rakstā.

7. darbība: USB uzlādes ķēde

Barošanas avotam izmantotais pārveidotājs MP2307 var piegādāt strāvu līdz 3A. Tātad tam ir pietiekama rezerve, lai uzlādētu USB sīkrīkus. USB ligzda VCC ir pievienota 5V, un GND ir pievienota GND. Jūs varat atsaukties uz iepriekš minēto shēmu.

Piezīme: USB izejas spriegums netiek uzturēts līdz 5 V, ja slodzes strāva pārsniedz 1A. Tāpēc es ieteiktu ierobežot USB slodzi zem 1A.

8. solis: uzlādes algoritms

Kad kontrolieris ir pievienots akumulatoram, programma sāks darbību. Sākumā tā pārbauda, vai paneļa spriegums ir pietiekams akumulatora uzlādēšanai. Ja jā, tad tas nonāks uzlādes ciklā. Uzlādes cikls sastāv no 3 posmiem.

1. posms Lielapjoma maksa:

Arduino tieši savienos saules paneli ar akumulatoru (99 % darba cikls). Akumulatora spriegums pakāpeniski palielināsies. Kad akumulatora spriegums sasniedz 14,4 V, sāksies 2. posms.

Šajā posmā strāva ir gandrīz nemainīga.

2. posms Absorbcijas maksa:

Šajā posmā Arduino regulēs uzlādes strāvu, vienu stundu uzturot sprieguma līmeni 14,4. Spriegums tiek uzturēts nemainīgs, pielāgojot darba ciklu.

3. posms Peldošā maksa:

Kontrolieris ģenerē lādiņu, lai uzturētu sprieguma līmeni pie 13,5 V. Šajā posmā akumulators ir pilnībā uzlādēts. Ja akumulatora spriegums ir mazāks par 13,2 V 10 minūtes.

Uzlādes cikls tiks atkārtots.

9. solis: slodzes kontrole

Lai automātiski pievienotu un atvienotu slodzi, uzraugot krēslas/rītausmas un akumulatora spriegumu, tiek izmantota slodzes kontrole.

Slodzes kontroles galvenais mērķis ir atvienot slodzi no akumulatora, lai pasargātu to no dziļas izlādes. Dziļa izlāde var sabojāt akumulatoru.

Līdzstrāvas slodzes terminālis ir paredzēts mazjaudas līdzstrāvas slodzei, piemēram, ielu apgaismojumam.

Pats PV panelis tiek izmantots kā gaismas sensors.

Pieņemot, ka saules paneļa spriegums> 5V nozīmē rītausmu un kad <5V krēsla.

IESLĒGTS Stāvoklis: vakarā, kad PV sprieguma līmenis nokrītas zem 5 V un akumulatora spriegums ir augstāks par LVD iestatījumu, kontrolieris ieslēgs slodzi un iedegsies slodzes zaļā gaismas diode.

IZSLĒGTS Stāvoklis: slodze tiks pārtraukta šādos divos apstākļos.

1. No rīta, kad PV spriegums ir lielāks par 5v, 2. Ja akumulatora spriegums ir zemāks par LVD iestatījumu. Sarkanā gaismas diode IEDEGT norāda, ka slodze ir pārtraukta.

LVD tiek saukts par zemsprieguma atvienotāju

10. solis: Jauda un enerģija

Jauda: jauda ir sprieguma (voltu) un strāvas (ampēra) produkts

P = VxI Jaudas vienība ir vati vai KW

Enerģija: enerģija ir jaudas (vatu) un laika (stundas) produkts

E = Pxt enerģijas vienība ir vatstunda vai kilovatstunda (kWh)

Lai uzraudzītu jaudu un enerģiju virs loģikas, tiek ieviesta programmatūra, un parametri tiek parādīti 20 x 4 collu LCD.

Attēla kredīts: imgoat

11. solis: Aizsardzība

1. Saules paneļa apgrieztās polaritātes un pretējās strāvas aizsardzība

Pretējai polaritātei un pretplūsmas plūsmas aizsardzībai tiek izmantota Schottky diode (MBR2045).

2. Aizsardzība pret pārmērīgu uzlādi un dziļu izlādi

Programmatūra nodrošina aizsardzību pret pārmērīgu uzlādi un dziļu izlādi.

3. Īssavienojuma un pārslodzes aizsardzība

Aizsardzību pret īssavienojumu un pārslodzi nodrošina drošinātājs F1.

4. Pārsprieguma aizsardzība pie saules paneļa ieejas

Pagaidu pārspriegumi energosistēmās rodas dažādu iemeslu dēļ, bet zibens izraisa visnopietnākos pārspriegumus. Tas jo īpaši attiecas uz PV sistēmām atklāto atrašanās vietu un sistēmas savienojošo kabeļu dēļ. Šajā jaunajā dizainā es izmantoju 600 vatu divvirzienu TVS diodi (P6KE36CA), lai nomāktu zibens un pārspriegumu PV termināļos.

attēlu kredīts: bezmaksas attēli

12. solis: LED indikācijas

1. Saules gaismas diode: LED1 Divkrāsu (sarkans/zaļš) gaismas diode tiek izmantota, lai norādītu saules enerģijas līmeni, ti, krēslu vai rītausmu.

Saules gaismas diode ------------------- Saules statuss

Zaļā diena

SARKANS ------------------------- Nakts

2. Akumulatora uzlādes stāvokļa (SOC) gaismas diode: LED2

Viens svarīgs parametrs, kas nosaka akumulatora enerģijas saturu, ir uzlādes stāvoklis (SOC). Šis parametrs norāda, cik daudz akumulatora uzlādes ir pieejams. RGB gaismas diode tiek izmantota, lai norādītu akumulatora uzlādes līmeni. Savienojumu skatiet iepriekšējā shēmā.

Akumulatora gaismas diode ---------- Akumulatora statuss

SARKANS ------------------ Spriegums ir ZEMS

ZAĻA ------------------ Spriegums ir veselīgs

ZILS ------------------ Pilnībā uzlādēts

2. Slodzes gaismas diode: LED3

Divkrāsains (sarkans/zaļš) gaismas diode tiek izmantots slodzes statusa indikācijai. Savienojumu skatiet iepriekš minētajā shēmā.

Load LED ------------------- Load Status

ZAĻA ----------------------- Pievienots (ieslēgts)

SARKANS ------------------------- Atvienots (OFF)

13. solis: LCD displejs

Saules paneļa, akumulatora un slodzes parametru uzraudzībai tiek izmantots 20X4 char LCD.

Vienkāršības labad šim projektam ir izvēlēts I2C LCD displejs. Tam ir nepieciešami tikai 4 vadi, lai izveidotu savienojumu ar Arduino.

Savienojums ir zemāk:

LCD Arduino

VCC 5V, GNDGND, SDAA4, SCLA5

1. rinda: saules paneļa spriegums, strāva un jauda

2. rinda: akumulatora spriegums, temperatūra un lādētāja statuss (tiek uzlādēts / netiek uzlādēts)

3. rinda: slodzes strāva, jauda un slodzes statuss

4. rinda: ievadītā enerģija no saules paneļa un slodzes patērētā enerģija.

Jums ir jālejupielādē bibliotēka no vietnes LiquidCrystal_I2C.

14. solis: prototipu veidošana un testēšana

1. Maizes dēlis:

Pirmkārt, es izveidoju ķēdi uz maizes dēļa. Lodmetāla plātnes galvenā priekšrocība ir tā, ka tā nav lodējama. Tādējādi jūs varat viegli mainīt dizainu, vienkārši atvienojot komponentus un vadus pēc nepieciešamības.

2. Perforēta plāksne:

Pēc maizes dēļa pārbaudes veikšanas es izveidoju ķēdi uz perforētas plāksnes. Lai to izdarītu, izpildiet tālāk sniegtos norādījumus

i) Vispirms ievietojiet visas detaļas perforētās plātnes atverē.

ii) Lodējiet visus detaļu spilventiņus un sagrieziet papildu kājas ar knaibles.

iii) Pievienojiet lodēšanas spilventiņus, izmantojot vadus saskaņā ar shēmu.

iv) Izmantojiet rezervi, lai izolētu ķēdi no zemes.

Perforētās plates shēma ir patiešām spēcīga, un to var pastāvīgi izmantot projektā. Pēc prototipa pārbaudes, ja viss darbojas perfekti, mēs varam pāriet uz galīgā PCB izstrādi.

15. solis: PCB dizains

Es esmu uzzīmējis shēmu, izmantojot EasyEDA tiešsaistes programmatūru, pēc tam pārejot uz PCB izkārtojumu.

Visām shēmā pievienotajām sastāvdaļām jābūt tur, sakrautām viena virs otras, gatavas izvietošanai un novirzīšanai. Velciet komponentus, satverot to spilventiņus. Pēc tam ievietojiet to taisnstūra robežlīnijas iekšpusē.

Sakārtojiet visas sastāvdaļas tā, lai tāfele aizņemtu minimālu vietu. Jo mazāks plāksnes izmērs, jo lētākas būs PCB ražošanas izmaksas. Tas būs noderīgi, ja šai plāksnei ir daži montāžas caurumi, lai to varētu uzstādīt korpusā.

Tagad jums ir jāiet maršruts. Maršrutēšana ir visjautrākā visa šī procesa daļa. Tas ir tāpat kā atrisināt mīklu! Izmantojot izsekošanas rīku, mums ir jāsavieno visas sastāvdaļas. Jūs varat izmantot gan augšējo, gan apakšējo slāni, lai izvairītos no divu dažādu sliežu ceļu pārklāšanās un celiņu saīsināšanas.

Jūs varat izmantot zīda slāni, lai pie tāfeles pievienotu tekstu. Turklāt mēs varam ievietot attēla failu, tāpēc es pievienoju savas vietnes logotipa attēlu, kas tiks iespiests uz tāfeles. Galu galā, izmantojot vara laukuma rīku, mums ir jāizveido PCB zemes laukums.

Tagad PCB ir gatavs ražošanai.

16. darbība: lejupielādējiet Gerber failus

Pēc PCB izgatavošanas mums ir jāģenerē faili, kurus var nosūtīt PCB ražošanas uzņēmumam, kurš noteiktā laikā nosūtīs mums atpakaļ īstu PCB.

Programmā EasyEDA Jūs varat izvadīt izgatavošanas failus (Gerber failu), izmantojot dokumentu> Ģenerēt Gerberu vai rīkjoslā noklikšķinot uz pogas Ģenerēt Gerberu. Ģenerētais Gerber fails ir saspiesta pakotne. Pēc dekompresijas varat redzēt šādus 8 failus:

1. Apakšējais varš:.gbl

2. Augšējais varš:.gtl

3. Apakšējās lodēšanas maskas:.gbs

4. Augšējās lodēšanas maskas:.gts

5. Apakšējais sietspiede:.gbo

6. Augšējais sietspiede:.gto

7. Urbis:.drl

8. Kontūra:. Kontūra

Jūs varat lejupielādēt Gerber failus no PCBWay

Kad jūs veicat pasūtījumu no PCBWay, es saņemšu 10% ziedojumu no PCBWay par ieguldījumu manā darbā. Jūsu nelielā palīdzība var iedrošināt mani darīt vairāk lielisku darbu nākotnē. Paldies par sadarbību.

17. solis: PCB ražošana

Tagad ir pienācis laiks uzzināt PCB ražotāju, kas var pārvērst mūsu Gerber failus par īstu PCB. Esmu nosūtījis savus Gerber failus uz JLCPCB, lai tie ražotu manu PCB. Viņu apkalpošana ir ārkārtīgi laba. Esmu saņēmis savu PCB Indijā 10 dienu laikā.

Projekta BOM ir pievienots zemāk.

18. solis: komponentu lodēšana

Pēc plāksnes saņemšanas no PCB fab mājas jums ir lodēt sastāvdaļas.

Lodēšanai jums būs nepieciešams pienācīgs lodāmurs, lodmetāls, knaibles, atkausēšanas dakti vai sūknis un multimetrs.

Laba prakse ir lodēt sastāvdaļas atbilstoši to augstumam. Vispirms pielodējiet mazāka augstuma komponentus.

Lai lodētu komponentus, varat veikt šādas darbības:

1. Izbīdiet detaļu kājas caur caurumiem un pagrieziet PCB uz muguras.

2. Turiet lodāmura galu pie spilventiņa un detaļas kājas savienojuma vietas.

3. Ievadiet lodmetālu savienojumā tā, lai tas plūst ap vadu un pārklātu spilventiņu. Kad tas ir tecējis visapkārt, pārvietojiet galu prom.

4. Apgrieziet papildu kājas, izmantojot knaibles.

Visu sastāvdaļu lodēšanai ievērojiet iepriekš minētos noteikumus.

19. solis: ACS712 strāvas sensora uzstādīšana

ACS712 strāvas sensoram, ko esmu saņēmis, ir iepriekš pielodēts skrūves spailis savienošanai. Lai lodētu moduli tieši uz PCB plates, vispirms atkausējiet skrūves spaili.

Es atkausēju skrūves spaili ar atkausēšanas sūkņa palīdzību, kā parādīts iepriekš.

Tad es lodēju ACS712 moduli otrādi.

Lai savienotu Ip+ un Ip-termināli ar PCB, es izmantoju diodes spaiļu kājas.

20. darbība: Buck Converter pievienošana

Lai lodētu Buck Converter moduli, jums ir jāsagatavo 4 taisnas galvenes tapas, kā parādīts iepriekš.

Lodēt 4 galvenes tapas pie X1, 2 ir paredzētas izejai, bet pārējās divas - ieejai.

21. darbība: pievienojiet Arduino Nano

Pērkot taisnas galvenes, tās būs pārāk garas Arduino Nano. Jums tie jāsamazina līdz atbilstošam garumam. Tas nozīmē 15 tapas katrā.

Labākais veids, kā apgriezt sieviešu galvenes gabalus, ir saskaitīt 15 tapas, izvilkt 16. tapu, pēc tam ar knaiblēm izgriezt atstarpi starp 15. un 17. tapu.

Tagad mums ir jāinstalē sieviešu galvenes uz PCB. Paņemiet galvenes sievietēm un novietojiet tās uz vīriešu galvenēm uz Arduino Nano tāfeles.

Pēc tam lodējiet sieviešu galvenes tapas pie uzlādes kontroliera PCB.

22. solis: MOSFET sagatavošana

Pirms MOSFET Q1 Q2 un diodes D1 pielodēšanas pie PCB, labāk vispirms ir jāpiestiprina tiem radiatori. Siltuma izlietnes tiek izmantotas, lai pārvietotu siltumu no ierīces, lai uzturētu zemāku ierīces temperatūru.

Uzklājiet radiatora maisījuma slāni virs MOSFET metāla pamatnes. Pēc tam ievietojiet siltumvadošo spilventiņu starp MOSFET un radiatoru un pievelciet skrūvi. Jūs varat izlasīt šo rakstu par to, kāpēc siltuma izlietne ir būtiska.

Visbeidzot, pielodējiet tos uzlādes kontroliera PCB.

23. solis: atdalītāju uzstādīšana

Pēc visu detaļu lodēšanas uzstādiet atdalītājus 4 stūros. Es izmantoju M3 Brass Hex Standoffs.

Izņēmumu izmantošana nodrošinās pietiekamu attālumu lodēšanas savienojumiem un vadiem no zemes.

24. darbība: programmatūra un bibliotēkas

Vispirms lejupielādējiet pievienoto Arduino kodu. Pēc tam lejupielādējiet un instalējiet šādas bibliotēkas.

1. Viens vads

2. Dalasas temperatūra

3. LiquidCrystal_I2C

4. PID bibliotēka

Viss kods ir sadalīts nelielā funkcionālā blokā, lai nodrošinātu elastību. Pieņemsim, ka lietotājs nav ieinteresēts izmantot LCD displeju un ir apmierināts ar LED indikāciju. Pēc tam vienkārši atspējojiet lcd_display () no void loop (). Tas ir viss. Tāpat saskaņā ar lietotāja prasībām viņš var iespējot un atspējot dažādas funkcijas.

Pēc visu iepriekš minēto bibliotēku instalēšanas augšupielādējiet Arduino kodu.

Piezīme. Tagad es strādāju pie programmatūras, lai ieviestu labāku uzlādes algoritmu. Lūdzu, sazinieties, lai iegūtu jaunāko versiju.

Atjauninājums 02.04.2020

Augšupielādēja jaunu programmatūru ar uzlabotu uzlādes algoritmu un PID kontroliera ieviešanu tajā.

25. solis: galīgā pārbaude

Pievienojiet uzlādes kontrollera akumulatora spailes (BAT) 12V akumulatoram. Pārliecinieties, vai polaritāte ir pareiza. Pēc savienojuma LED un LCD nekavējoties sāks darboties. Akumulatora spriegumu un temperatūru pamanīsit arī LCD displeja 2. rindā.

Pēc tam pievienojiet saules paneli saules terminālim (SOL), jūs varat redzēt saules spriegumu, strāvu un jaudu LCD displeja pirmajā rindā. Saules paneļa simulēšanai esmu izmantojis laboratorijas barošanas avotu. Es izmantoju savus jaudas mērītājus, lai salīdzinātu sprieguma, strāvas un jaudas vērtības ar LCD displeju.

Pārbaudes procedūra ir parādīta šajā demonstrācijas video

Nākotnē šim projektam izstrādāšu 3D drukātu korpusu. Sazināsimies.

Šis projekts ir ieraksts PCB konkursā, lūdzu, balsojiet par mani. Jūsu balsis man ir īsta iedvesma smagi strādāt, lai uzrakstītu noderīgākus projektus kā šis.

Paldies, ka izlasījāt manu pamācību. Ja jums patīk mans projekts, neaizmirstiet to kopīgot.

Komentāri un atsauksmes vienmēr ir laipni gaidīti.

Otrā vieta PCB dizaina izaicinājumā