Saules 12V SLA akumulatora lādētājs: 6 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Pirms kāda laika es nonācu blakus esošā visurgājēja "citrona" īpašumā. Pietiek teikt, ka ar to ir daudz nepareizi. Kādā brīdī es nolēmu, ka "HEI, man vienkārši vajadzētu uzbūvēt savu lieljaudas saules bateriju lādētāju, lai lētā lukturu darbības laikā uzlādētu lētu mirgojošu akumulatoru!" Galu galā tas pārtapa idejā, ka "HEI, man vajadzētu izmantot šo akumulatora bateriju, lai darbinātu dažus attālus projektus, kurus esmu plānojis!"

Tādējādi radās saules bateriju lādētājs "Lead Buddy".

Sākotnēji es izskatījos, kā savu dizainu iegūt no Sparkfun "Sunny Buddy" (no kurienes es saņēmu nosaukumu), bet nejauši es pamanīju, ka komponentam, kuru jau izmantoju citā projektā, faktiski bija lietošanas piezīme par lietošanu kā saules bateriju lādētājs (ko es biju palaidis garām, iepriekš pārlūkojot datu lapu) - analogās ierīces LTC4365! Tam nav MPPT, bet hey, tāpat kā Sparkfun "Sunny Buddy" (vismaz nav patiess MPPT …). Tātad, kā mēs to labojam? Dārgais lasītāj, tu skaties lietotņu piezīmes !!! Konkrēti, Microchip AN1521 "Praktiskais ceļvedis saules paneļa MPPT algoritmu ieviešanai". Tā patiesībā ir diezgan interesanta lasāmviela, un tā piedāvā vairākas dažādas MPPT kontroles ieviešanas metodes. Jums nepieciešami tikai divi sensori, sprieguma sensors (sprieguma dalītājs) un strāvas sensors, un jums ir nepieciešama tieši viena izeja. Man gadījās zināt par īpašu strāvas sensoru, ko var izmantot ar N-Channel MOSFET, ar nosaukumu International Rectifier no IR25750. Viņu AN-1199 uz IR25750 ir arī interesanta lasāmviela. Visbeidzot, mums ir nepieciešams mikrokontrolleris, lai visu savienotu kopā, un, tā kā mums ir vajadzīgas tikai 3 tapas, ievadiet ATtiny10!

1. darbība: detaļu izvēle, shēmu zīmēšana

Tagad, kad mums ir trīs galvenās daļas, mums jāsāk izvēlēties dažādas citas sastāvdaļas, kas jāpievieno mūsu IC. Mūsu nākamā svarīgā sastāvdaļa ir mūsu MOSFET, jo īpaši šai pārskatīšanai (lai uzzinātu vairāk par to, skatiet pēdējo soli), es izvēlējos izmantot DIVUS SQJB60EP divkanālu M-MOSFET. Vienu MOSFET kontrolē tikai LTC4365, bet otru MOSFET ir iestatīts tā, lai viens FET darbotos kā "ideāla zemas puses diode", kas paredzēta aizsardzībai pret reverso ievadi (ja meklējat to Google, jūs, visticamāk, neizdomāsit lietojumprogrammas piezīmes no TI un Maxim par šo tēmu, man tas bija jāmeklē.), bet otru FET kontrolē ATtiny10 16 bitu PWM taimeris (vai jebkura cita izšķirtspēja, kuru izvēlaties …). Tālāk nāk mūsu pasīvi, kurus godīgi sakot nav tik svarīgi uzskaitīt. Tie sastāv no rezistoriem sprieguma dalītājiem/lādētāju programmēšanai un dažādiem apvedceļa/uzglabāšanas kondensatoriem. Vienkārši pārliecinieties, ka jūsu rezistori spēj izturēt caur tiem izkliedēto jaudu un ka jūsu kondensatoriem ir pieņemamas temperatūras pielaides (X5R vai labākas). Ir svarīgi atzīmēt, ka tā konstrukcijas dēļ plāksnei ir jāpiestiprina akumulators, lai tā darbotos.

Esmu iestatījis LTC4365, lai varētu uzlādēt 12 vai 24 V baterijas, pārslēdzot džemperi (lai nodrošinātu lādētāja OV tapu ar 0,5 V, kad akumulators ir uzlādēts līdz aptuveni 2,387 V/šūna 12 V baterijām). Lādētāja sprieguma dalītāju arī kompensē temperatūra, izmantojot 5k PTC rezistoru, kas savienojas ar plāksni, izmantojot 2,54 mm galveni un savienojas ar akumulatora sānu ar siltumvadošu podiņu savienojumu vai pat līmlenti. Mums visā dizainā ir jāizmanto arī daži zeneri, proti, reversā sprieguma MOSFET vadīšanai (kā arī elektroenerģijas padevei citam FET, ja neinstalējat MPPT komponentus, izmantojot džemperi) un LTC4365 tapas no pārsprieguma. Mēs barosim ATtiny10 ar 5 V automobiļu regulatoru, kas paredzēts 40 V ieejai.

Drošinātāji…

Viena svarīga lieta, kas jāatzīmē, ir tāda, ka jums vienmēr ir jābūt drošinātājiem pie ieejām un izejām, kad runa ir par akumulatoru lādētājiem, un ka jums vienmēr jāizmanto OV aizsardzība augstas strāvas ieejām (IE akumulators). Zemas strāvas ieejas nevar viegli ieviest OVP (IE lauzņu ķēdes), jo tās bieži vien nevar radīt pietiekami daudz strāvas, lai iedarbinātu slēdzi/drošinātāju. Tas var novest pie nāvējošas situācijas, kad jūsu TRIAC/SCR sāks pārkarst, iespējams, neizdoties, sabojājot vai nu komponentus, kas atrodas zem līnijas, vai arī sabojāt projektu liesmās. Jums ir jāspēj piegādāt pietiekami daudz strāvas, lai savlaicīgi faktiski izpūstu drošinātāju (ko mūsu 12V akumulators var darīt). Kas attiecas uz drošinātājiem, es nolēmu iet ar Littlefuse 0453003. MR. Tas ir fantastisks drošinātājs ļoti mazā SMD iepakojumā. Ja jūs nolemjat izmantot lielākus drošinātājus, piemēram, 5x20 mm drošinātājus, LŪDZU, PAR MĪLESTĪBU, KURA JŪS LŪGATIES … Nelietojiet stikla drošinātājus. Stikla drošinātāji, izplūstot, var saplīst, izsūtot karsta izkausēta metāla gabaliņus un asu stiklu pa visu dēli, veicot visa veida bojājumus. VIENMĒR izmantojiet keramikas drošinātājus, lielākā daļa no tiem ir piepildīti ar smiltīm, lai tie, izpūšot, neapceptu jūsu dēli vai jūsu māju (nemaz nerunājot par to, ka arī keramikai vajadzētu palīdzēt aizsardzībā, līdzīgi izmantotajām keramikas bruņām) lai aizsargātu mūsdienu kaujas transportlīdzekļus no formas uzlādes kaujas galviņām/ REALLY HOT JETS OF PLASMA). Spēja "redzēt" šo mazo vadu savā drošinātājā (to jūs, iespējams, tik un tā neredzēsit, it īpaši, ja esat gandrīz akls), nav vērts tur, kur agrāk dzīvoja jūsu māja. Ja jums ir jāpārbauda drošinātājs, izmantojiet multimetru, lai pārbaudītu tā pretestību.

ESD aizsardzība

Sen ir pagājuši laiki, kad mēs paļāvāmies tikai uz dārgiem 5–10 ASV dolāru varistoriem, lai aizsargātu savus elektroniskos projektus. Jums VIENMĒR vajadzētu iemest dažas TVS vai pārejošas sprieguma samazināšanas diodes. Burtiski nav iemesla to nedarīt. Jebkura ieeja, īpaši saules paneļa ieeja, ir jāaizsargā no ESD. Ja zibens spēriens atrodas netālu no jūsu saules paneļiem/jebkura stieples stiepes, šī mazā TVS diode kopā ar drošinātāju var novērst jūsu projekta sabojāšanu no jebkāda veida ESD/EMP (kas ir zibens) streiks ir sava veida …). Tie nav gandrīz tik izturīgi kā MOV, taču tie noteikti var paveikt darbu lielāko daļu laika.

Kas mūs noved pie nākamā vienuma - Spark spraugas. "Kas ir dzirksteles spraugas?!?" Dzirksteļu spraugas būtībā ir tikai pēdas, kas no vienas jūsu ievades tapas stiepjas iezemētajā plaknē, no kuras ir noņemta lodmetāla maska un vietējā iezemētā plakne un ir pakļauta brīvam gaisam. Vienkārši sakot, tas ļauj ESD izlocīties taisni jūsu iezemētajā plaknē (vismazākās pretestības ceļš) un, cerams, ietaupīs jūsu ķēdi. To pievienošana nemaksā absolūti neko, tāpēc tie vienmēr jāpievieno, kur vien iespējams. Jūs varat aprēķināt nepieciešamo attālumu starp izsekotāju un iezemēto plakni, lai pasargātu kādu spriegumu, izmantojot Pasčena likumu. Es nerunāšu par to, kā to aprēķināt, bet pietiek teikt, ka ir ieteicamas vispārīgas zināšanas par aprēķiniem. Pretējā gadījumā jums vajadzētu būt kārtībā ar 6-10 milimetru atstarpi starp izsekotāju un zemi. Ieteicams izmantot arī noapaļotas pēdas. Skatiet manu ievietoto attēlu, lai uzzinātu, kā to īstenot.

Zemes lidmašīnas

Nav iemesla lielākajā daļā elektronikas projektu neizmantot vienu lielu zemi. Turklāt ir ārkārtīgi izšķērdīgi neizmantot zemē ielietus materiālus, jo viss šis varš būs jāgravē. Jūs jau maksājat par varu, jūs, iespējams, arī nepiesārņotu Ķīnas ūdensceļus (vai jebkur citur) un izmantotu to kā savu zemes plakni. Izšķīlušos izliešanas līdzekļus mūsdienu elektronikā izmanto ļoti ierobežoti, un tos reti izmanto, ja kādreiz tos vairs izmanto, jo, iespējams, cieta zemes ielietiem ir labākas augstfrekvences signālu īpašības, nemaz nerunājot par to, ka tie labāk aizsargā jutīgas pēdas UN var nodrošināt apvedceļu. kapacitāte ar "dzīvu" plakni, ja izmantojat daudzslāņu plāksni. Ir arī svarīgi atzīmēt, ka, ja izmantojat atgaisošanas cepeškrāsni vai karstā gaisa pārstrādes staciju, nav ieteicams veikt stingrus iezemētus savienojumus ar pasīvajām sastāvdaļām, jo, pārplūstot, tie var "kapakmens", jo iezemētajai plaknei ir lielāka termiskā masa tas ir jāuzsilda, lai lodēt varētu izkausēt. Jūs noteikti to varat izdarīt, ja esat piesardzīgs, taču, lai pieslēgtu pasīvās sastāvdaļas zemējuma spilventiņu, jums jāizmanto termoplēves spilventiņi vai EasyEDA dēvētie “spieķi”. Mans dēlis izmanto termoplēves spilventiņus, lai gan, tā kā es lodēju ar rokām, tam tiešām nav nozīmes.

Par siltuma izkliedi…

Mūsu saules lādētājam nevajadzētu izkliedēt pārāk daudz siltuma, pat ja tā maksimālā paredzētā strāva ir 3A (atkarībā no drošinātāja). Sliktākajā gadījumā mūsu SQJB60EP pretestība ir 0,016 mOhm pie 4,5 V pie 8A (SQJ974EP manā otrajā pārskatījumā, pie 0,0325 mOhm, lai iegūtu vairāk informācijas, skatiet manas piezīmes beigās). Izmantojot omu likumu, P = I^2 * R, mūsu jaudas izkliede ir 0,144 W pie 3A (Tagad jūs redzat, kāpēc esmu izmantojis N kanāla MOSFET mūsu MPPT un reversā sprieguma "diode" ķēdei). Arī mūsu automobiļu 5V regulatoram nevajadzētu pārāk daudz izkliedēties, jo mēs zīmējam ne vairāk kā pāris desmitus miliamperu. Izmantojot 12 V vai pat 24 V akumulatoru, regulatoram nevajadzētu redzēt pietiekami daudz enerģijas zudumu, lai patiešām būtu jāuztraucas par siltuma nogremdēšanu, tomēr saskaņā ar TI lielisko piezīmi par šo problēmu lielākā daļa enerģijas tiek izkliedēta, jo siltums samazināsies atgriezties pašā PCB, jo tas ir vismazākās pretestības ceļš. Piemēram, mūsu SQJB60EP termiskā pretestība drenāžas spilvenam ir 3,1 C/W, savukārt plastmasas iepakojuma termiskā pretestība ir 85 C/W. Siltuma nogremdēšana ir daudz efektīvāka, ja to veic caur pašu PCB, IE- izkārto jaukas lielas plaknes jūsu komponentiem, kas izkliedē daudz siltuma (tādējādi pārvēršot jūsu PCB par galvas izkliedētāju), vai novirzīt vias uz plāksnes pretējo pusi no mazāka plakne augšpusē, lai būtu iespējams kompaktāks dizains. (Siltuma flakonu novirzīšana uz plakni, kas atrodas plāksnes pretējā pusē, arī ļauj viegli piestiprināt radiatoru/plēksni plāksnes aizmugurē vai arī, lai siltums izkliedētos caur citas plāksnes iezemēto plakni, kad to piestiprina kā viens ātrs un netīrs veids, kā aprēķināt, cik daudz jaudas jūs varat droši izkliedēt no komponenta (Tj - Tamb) / Rθja = Jauda. Lai iegūtu vairāk informācijas, es ļoti iesaku jums izlasīt TI lietotnes piezīmi.

Un visbeidzot…

Ja vēlaties, lai jūsu projekts tiktu ievietots konteinerā, piemēram, es plānoju rīkoties tā, kā tas acīmredzot tiks izmantots ārpus telpām, pirms tāfeles ieklāšanas vienmēr jāizvēlas konteiners/kaste. Manā gadījumā es izvēlējos Polycase EX-51 un savu dēli esmu izstrādājis kā tādu. Es arī izveidoju "priekšējā paneļa" plāksni, kas savienojas ar saules ieejas kastelētajiem "caurumiem" vai precīzāk, spraugām (kas atbilst 1,6 mm biezumam). Lodējiet tos kopā, un jums ir labi iet. Šim panelim ir Switchcraft ūdensnecaurlaidīgi savienotāji. Es vēl neesmu izlēmis, vai es izmantošu "priekšējo paneli" vai "aizmugurējo paneli", taču neatkarīgi no tā, man būs nepieciešams arī "ūdensnecaurlaidīgs kabeļa blīvslēgs" gan ieejai, gan izejai, kā arī mūsu akumulatora termistoram. Turklāt manu lādētāju var uzstādīt arī uz tāfeles kā moduli (tātad ar kastelētiem caurumiem).

2. darbība: rezerves daļu iegūšana

Jūsu detaļu pasūtīšana var būt apgrūtinošs uzdevums, ņemot vērā pārdevēju skaitu un ņemot vērā to, ka laiku pa laikam tiks pazaudētas sīkas detaļas (ti, rezistori, kondensatori). Patiesībā es pazaudēju 24 V akumulatora uzlādes ķēdes rezistorus. Par laimi, es neizmantošu 24 V uzlādes ķēdi.

Es izvēlējos pasūtīt savu PCB no JLCPCB, jo tā netīrumi ir lēti. Šķiet, ka viņi ir pārgājuši uz "fotoattēlu attēlošanas spēju" procesu, kas atstāj jaukus kraukšķīgus zīda ekrānus (un lodmaskas), kopš es pēdējo reizi pasūtīju no tiem. Diemžēl tie vairs nenodrošina bezmaksas piegādi, tāpēc jums vai nu būs jāgaida viena vai divas nedēļas, lai to saņemtu, vai arī jums ir jāmaksā USD 20+, lai to nosūtītu caur DHL…. Kas attiecas uz manām sastāvdaļām, es devos ar Arrow, jo tām ir bezmaksas piegāde. Man tikai nācās nopirkt termistoru no Digikey, jo Arrow to nebija.

Parasti 0603 izmēra pasīvus lodē ar A-OK. 0402 izmēra detaļas var būt sarežģītas un viegli pazaudējamas, tāpēc pasūtiet vismaz divas reizes vairāk nekā nepieciešams. Vienmēr pārbaudiet, vai viņi nosūtīja jums visas jūsu sastāvdaļas. Tas ir īpaši svarīgi, ja viņi nekonsolidē jūsu pasūtījumu un tā vietā caur FedEx nosūta jums 20 dažādas kastes.

3. darbība: sagatavošanās…

Gatavojamies lodēšanai …. Lai lodētu, jums tiešām nav nepieciešami tik daudz rīku. Lēts, mēreni darbināms lodāmurs, plūsma, lodmetāls, pincete un knaibles ir viss nepieciešamais. Jums arī vajadzētu būt gatavam ugunsdzēšamajam aparātam, un jums VIENMĒR jābūt gatavai maskai, lai filtrētu gaisā esošos piesārņotājus, ko atdala plūsma, kas ir vēzis/toksisks.

4. solis: salieciet to kopā

PCB salikšana ir patiešām vienkārša. Tas ir gandrīz tikai “alvas vienu spilventiņu, lodēt vienu tapu uz šo cilni, pēc tam“velciet lodēt”pārējās tapas”. Lai lodētu SMD komponentus, jums nav nepieciešams mikroskops vai izsmalcināta pārstrādes stacija. Jums pat nav nepieciešams palielināmais stikls, lai iegūtu kaut ko lielāku par un 0603 (un dažreiz 0402) komponentiem. Vienkārši pārliecinieties, vai nav savienotu tapu un vai jums nav aukstu savienojumu. Ja redzat kaut ko "smieklīgu", ielieciet tajā nedaudz plūsmas un sitiet to ar gludekli.

Runājot par plūsmu, jums, iespējams, vajadzētu izmantot plūsmu, kas nav tīra, jo ir droši atstāt uz tāfeles. Diemžēl patiesībā ir grūti to notīrīt no tāfeles. Lai notīrītu plūsmu, kas nav tīra, noņemiet pēc iespējas vairāk lielo lietu ar kādu augstas kvalitātes spirtu, kura koncentrācija pārsniedz 90%, un vates tamponu. Pēc tam labi notīriet to ar veco zobu suku (vecās elektriskās zobu sukas/zobu birstes galviņas darbojas skaisti). Visbeidzot, uzkarsējiet destilētu ūdeni karstā ūdens vannai. Ja vēlaties, varat izmantot kādu trauku mazgāšanas līdzekli (tikai pārliecinieties, ka tas karaliski neskrūvē jūsu dēli, tas nedrīkst sabojāt nekādus savienojumus jūsu PCB, jo trauku mazgāšanas līdzekļi ir paredzēti, lai "pievienotos" organiskām sastāvdaļām caur hidrofobu hidrofobo-hidrofilo iedarbību nodrošina molekulu polārā/nepolārā ogļūdeņraža/sārmu struktūra, un to var mazgāt, izmantojot hidrofilo komponentu. Patiešām, vienīgā problēma ir tad, ja tā nav pareizi izskalota ar destilētu ūdeni vai ja tas ir ļoti kodīgs). IFF ar kādu brīnumu jūs faktiski noņemat visu tīro plūsmu ar alkoholu, un jūs, iespējams, to nedarīsit, jūs varat izlaist dēļa mazgāšanu kopā.

Pēc apmēram 30 minūtēm karstajam ūdenim vajadzētu sadalīt pārējo lipīgo atlikumu uz tāfeles, tad jūs varat doties uz pilsētu ar savu zobu suku un noņemt visu pārējo. Labi izskalojiet un ļaujiet tai nožūt tostera krāsnī, kas iestatīta uz zemāko iestatījumu, vai ļaujiet tai nožūt vismaz 24 stundas brīvā dabā. Ideālā gadījumā jums vajadzētu izmantot tostera cepeškrāsni vai lētu Harbor Freight karstā gaisa pistoli, kas tiek turēta pietiekami tālu, lai neko neceptu. Šim pašam efektam varat izmantot arī saspiestu gaisu.

Kā piezīmi esiet piesardzīgs, tīrot PCB, jo jūs varat atdalīt sastāvdaļas. Jums nav nepieciešams ļoti stipri nospiest, pietiek tikai, lai sariņi būtu starp komponentiem.

Solis: saules paneļi…