ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (1. versija): 11 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

[Atskaņot video]

Iepriekšējos norādījumos es aprakstīju detalizētu informāciju par saules enerģijas sistēmas enerģijas monitoringu. Par to esmu uzvarējis arī 123D shēmu konkursā. Jūs varat redzēt šo ARDUINO ENERGY METER.

Visbeidzot es ievietoju savu jauno versiju-3 uzlādes kontrolieri. Jaunā versija ir efektīvāka un darbojas ar MPPT algoritmu.

Visus manus projektus varat atrast:

To var redzēt, noklikšķinot uz šīs saites.

ARDUINO MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER (versija-3.0)

Jūs varat redzēt manu versijas 1 uzlādes kontrolieri, noklikšķinot uz šīs saites.

ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Versija 2.0)

Saules enerģijas sistēmā uzlādes kontrolieris ir sistēmas sirds, kas tika izstrādāta, lai aizsargātu uzlādējamu akumulatoru. Šajā instrukcijā es paskaidrošu PWM uzlādes kontrolieri.

Indijā lielākā daļa cilvēku dzīvo lauku apvidos, kur līdz šim nav sasniegta valsts tīkla pārvades līnija. Esošie elektrotīkli nespēj nodrošināt trūcīgos cilvēkus ar elektroenerģiju. Tātad atjaunojamie enerģijas avoti (fotovoltiskie paneļi un vēja ģeneratori), manuprāt, ir labākais risinājums. Es labāk zinu par ciemata dzīves sāpēm, jo esmu arī no šīs teritorijas. Tāpēc es izveidoju šo DIY saules uzlādes kontrolieri, lai palīdzētu citiem, kā arī manām mājām. Jūs nevarat noticēt, mana mājās gatavotā saules apgaismojuma sistēma daudz palīdz nesenā ciklona Phailin laikā.

Saules enerģijas priekšrocība ir mazāka apkope un piesārņojums, taču to galvenie trūkumi ir augstās ražošanas izmaksas, zema enerģijas pārveidošanas efektivitāte. Tā kā saules paneļiem joprojām ir salīdzinoši zema pārveidošanas efektivitāte, kopējās sistēmas izmaksas var samazināt, izmantojot efektīvu saules enerģijas uzlādes kontrolieri, kas no paneļa var iegūt maksimāli iespējamo jaudu.

Kas ir uzlādes kontrolieris?

Saules uzlādes kontrolieris regulē spriegumu un strāvu, kas nāk no jūsu saules paneļiem, kas atrodas starp saules paneli un akumulatoru. To izmanto, lai uzturētu pareizu uzlādes spriegumu akumulatoros. Pieaugot saules paneļa ieejas spriegumam, uzlādes kontrolieris regulē akumulatoru uzlādi, novēršot pārmērīgu uzlādi.

Uzlādes kontroliera veidi:

1. IESLĒGTS

2. PWM

3. MPPT

Vienkāršākais uzlādes kontrolieris (ON/OFF tips) vienkārši uzrauga akumulatora spriegumu un atver ķēdi, pārtraucot uzlādi, kad akumulatora spriegums paaugstinās līdz noteiktam līmenim.

Starp 3 uzlādes kontrolieriem MPPT ir visaugstākā efektivitāte, taču tā ir dārga, un tai ir nepieciešamas sarežģītas shēmas un algoritms. Kā iesācējs, piemēram, es, kā hobijs, es domāju, ka PWM uzlādes kontrolieris mums ir vislabākais, un tas tiek uzskatīts par pirmo nozīmīgo soli akumulatora uzlādes jomā.

Kas ir PWM:

Pulsa platuma modulācija (PWM) ir visefektīvākais līdzeklis, lai panāktu pastāvīgu akumulatora uzlādi, pielāgojot slēdžu darba attiecību (MOSFET). PWM uzlādes kontrollerī saules paneļa strāva samazinās, ņemot vērā akumulatora stāvokli un uzlādes vajadzības. Kad akumulatora spriegums sasniedz regulējuma iestatīto punktu, PWM algoritms lēnām samazina uzlādes strāvu, lai izvairītos no akumulatora uzkarsēšanas un gāzēšanas, tomēr uzlāde turpina atgriezt maksimālo enerģijas daudzumu akumulatoram pēc iespējas īsākā laikā.

PWM uzlādes kontroliera priekšrocības:

1. Augstāka uzlādes efektivitāte

2. Ilgāks akumulatora darbības laiks

3. Samaziniet akumulatora pārkaršanu

4. Samazina akumulatora slodzi

5. Spēja desulfatēt akumulatoru.

Šo uzlādes kontrolieri var izmantot:

1. Saules mājas sistēmā izmantoto bateriju uzlāde

2. Saules laterna lauku apvidū

3. Mobilā tālruņa uzlāde

Es domāju, ka esmu daudz aprakstījis uzlādes kontroliera fonu. Sākam veidot kontrolieri.

Tāpat kā iepriekšējās instrukcijas, es kā mikrokontrolleri izmantoju ARDUINO, kas ietver mikroshēmas PWM un ADC.

1. darbība. Nepieciešamās detaļas un rīki:

Daļas:

1. ARDUINO UNO (Amazon)

2. 16x2 RAKSTURU LCD (Amazon)

3. MOSFETS (IRF9530, IRF540 vai līdzvērtīgs)

4. TRANSISTORI (2N3904 vai līdzvērtīgi NPN tranzistori)

5. REZISTORI (Amazon / 10k, 4.7k, 1k, 330ohm)

6. KAPACITORS (Amazon / 100uF, 35v)

7. DIODE (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. LED (Amazon / sarkans un zaļš)

10. DROŠINĀTĀJI (5A) UN DROŠINĀTĀJU TURĒTĀJS (Amazon)

11. BREAD BOARD (Amazon)

12. PERFORĒTA VALDE (Amazon)

13. JUMPER WIRES (Amazon)

14. PROJEKTU KASTE

15.6 PIN SKRŪVES TERMINĀLS

16. SKOTU Stiprinājuma laukumi (Amazon)

Rīki:

1. DRILL (Amazon)

2. GLUE GUN (Amazon)

3. HOBBY KNIFE (Amazon)

4. LODĒŠANAS DZELZS (Amazon)

2. solis: uzlādes kontroliera ķēde

Lai labāk izprastu, es sadalu visu uzlādes kontroliera ķēdi 6 sadaļās

1. Sprieguma noteikšana

2. PWM signāla ģenerēšana

3. MOSFET pārslēgšana un draiveris

4. Filtrs un aizsardzība

5. Displejs un indikācija

6. LOAD On/OFF

3. solis: sprieguma sensori

Lādēšanas kontrollera galvenie sensori ir sprieguma sensori, kurus var viegli īstenot, izmantojot sprieguma dalītāja ķēdi. Mums ir jāsaprot spriegums, kas nāk no saules paneļa un akumulatora sprieguma.

Tā kā ARDUINO analogās tapas ieejas spriegums ir ierobežots līdz 5 V, es izveidoju sprieguma dalītāju tā, lai izejas spriegumam no tā būtu jābūt mazākam par 5 V. Es izmantoju 5W (Voc = 10v) saules paneli un 6v un5.5Ah SLA akumulators jaudas uzglabāšanai. Tāpēc man ir jāsamazina spriegums līdz 5 V. R1 un R2 vērtība var būt zemāka, bet problēma ir tā, ka tad, ja pretestība ir zema, caur to plūst lielāka strāva, kā rezultātā liels enerģijas daudzums (P = I^2R) izkliedējas siltuma veidā. Tātad var izvēlēties atšķirīgu pretestības vērtību, taču jārūpējas, lai samazinātu jaudas zudumus pretestībā.

Es esmu izstrādājis šo uzlādes kontrolieri savām prasībām (6V akumulators un 5w, 6V saules panelis), augstākam spriegumam ir jāmaina dalītāja rezistoru vērtība. Lai izvēlētos pareizos rezistorus, varat izmantot arī tiešsaistes kalkulatoru

Kodā esmu nosaucis mainīgo "solar_volt" spriegumam no saules paneļa un "bat_volt" akumulatora spriegumam.

Vout = R2/(R1+R2)*V

ļaujiet paneļa spriegumam = 9V spilgtā saules gaismā

R1 = 10k un R2 = 4,7 k

saules_volt = 4,7/(10+4,7)*9,0 = 2,877v

ļaujiet akumulatora spriegumam būt 7V

bat_volt = 4,7/(10+4,7)*7,0 = 2,238v

Abi sprieguma dalītāju spriegumi ir zemāki par 5 V un piemēroti ARDUINO analogajai tapai

ADC kalibrēšana:

ņemsim piemēru:

faktiskā volta/dalītāja izeja = 3,127 2,43 V ir vienāds ar 520 ADC

1 ir vienāds ar.004673V

Izmantojiet šo metodi, lai kalibrētu sensoru.

ARDUINO KODS:

par (int i = 0; i <150; i ++) {paraugs1+= analogRead (A0); // nolasiet ieejas spriegumu no saules paneļa

paraugs2+= analogRead (A1); // nolasīt akumulatora spriegumu

kavēšanās (2);

}

paraugs1 = paraugs1/150;

paraugs2 = paraugs2/150;

saules_volt = (paraugs1* 4,673* 3,127)/1000;

bat_volt = (paraugs2* 4,673* 3,127)/1000;

Lai uzzinātu par ADC kalibrēšanu, skatiet manas iepriekšējās pamācības, kurās esmu detalizēti paskaidrojis.

4. solis: Pwm signālu ģenerēšana:

Otrā vieta Arduino konkursā

Otrās vietas ieguvējs Zaļās elektronikas izaicinājumā