ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Verzia-1): 11 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

[Prehrať video]

Vo svojich predchádzajúcich pokynoch som popísal podrobnosti o monitorovaní energie slnečnej sústavy mimo sústavy. Na to som tiež vyhral súťaž v obvodoch 123D. Môžete vidieť tento ARDUINO ENERGY METER.

Nakoniec zverejním svoj nový regulátor nabíjania verzie 3. Nová verzia je efektívnejšia a pracuje s algoritmom MPPT.

Všetky moje projekty nájdete na:

Môžete to vidieť kliknutím na nasledujúci odkaz.

ARDUINO MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER (verzia-3.0)

Môj regulátor nabíjania verzie 1 si môžete pozrieť kliknutím na nasledujúci odkaz.

ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Verzia 2.0)

V solárnom systéme je regulátor nabíjania srdcom systému, ktorý bol navrhnutý tak, aby chránil nabíjateľnú batériu. V tomto návode vysvetlím regulátor nabíjania PWM.

V Indii väčšina ľudí žije vo vidieckych oblastiach, kde sa zatiaľ nedosahuje národná prenosová sieť. Existujúce elektrické siete nie sú schopné dodávať potrebnú elektrickú energiu týmto chudobným ľuďom. Obnoviteľné zdroje energie (fotovoltaické panely a veterné elektrárne) generátory) sú podľa mňa najlepšia voľba. Viem lepšie o bolesti života na dedine, pretože som tiež z tejto oblasti. Preto som navrhol tento solárny regulátor nabíjania pre domácich majstrov, aby pomohol iným aj môjmu domu. Nemôžete uveriť, že môj doma vyrobený solárny systém osvetlenia veľmi pomáha počas nedávneho cyklónu Phailin.

Slnečná energia má výhodu v tom, že je menej náročná na údržbu a bez znečistenia, ale jej hlavnými nevýhodami sú vysoké výrobné náklady a nízka účinnosť premeny energie. Pretože solárne panely majú stále relatívne nízku účinnosť konverzie, celkové náklady na systém je možné znížiť pomocou účinného solárneho regulátora nabíjania, ktorý dokáže z panelu získať maximálny možný výkon.

Čo je to regulátor nabíjania?

Solárny regulátor nabíjania reguluje napätie a prúd prichádzajúci z vašich solárnych panelov, ktoré sú umiestnené medzi solárnym panelom a batériou. Používa sa na udržanie správneho nabíjacieho napätia na batériách. Keď vstupné napätie zo solárneho panelu stúpa, regulátor nabíjania reguluje nabíjanie batérií, aby sa zabránilo prebitiu.

Typy regulátora nabíjania:

1. VYPNUTÉ

2. PWM

3. MPPT

Najzákladnejší regulátor nabíjania (typ ZAPNUTO/VYPNUTO) jednoducho monitoruje napätie batérie a po zvýšení napätia batérie na určitú úroveň otvorí obvod a zastaví nabíjanie.

Medzi 3 regulátormi nabíjania má MPPT najvyššiu účinnosť, ale je nákladný a vyžaduje zložité obvody a algoritmus. Ako začiatočník, ako som ja, si myslím, že regulátor nabíjania PWM je pre nás najlepší, čo sa považuje za prvý významný pokrok v nabíjaní solárnej batérie.

Čo je to PWM:

Modulovanie šírky impulzu (PWM) je najefektívnejším prostriedkom na dosiahnutie konštantného napätia nabíjania batérie nastavením pracovného pomeru prepínačov (MOSFET). V regulátore nabíjania PWM sa prúd zo solárneho panelu zužuje podľa stavu batérie a potrieb nabíjania. Keď napätie batérie dosiahne nastavenú hodnotu regulácie, algoritmus PWM pomaly znižuje nabíjací prúd, aby sa zabránilo zahrievaniu a tvorbe plynov v batérii, napriek tomu nabíjanie naďalej vracia batérii maximálne množstvo energie v najkratšom čase.

Výhody regulátora nabíjania PWM:

1. Vyššia účinnosť nabíjania

2. Dlhšia výdrž batérie

3. Znížte zahrievanie batérie

4. Minimalizuje napätie na batérii

5. Schopnosť desulfatovať batériu.

Tento regulátor nabíjania je možné použiť na:

1. Nabíjanie batérií používaných v solárnom domácom systéme

2. Solárna lampa vo vidieckej oblasti

3. Nabíjanie mobilného telefónu

Myslím, že som veľa popísal o pozadí regulátora nabíjania. Začnite vyrábať regulátor.

Rovnako ako moje predchádzajúce inštrukcie som použil ARDUINO ako mikrokontrolér, ktorý obsahuje čipy PWM a ADC.

Krok 1: Potrebné diely a nástroje:

Diely:

1. ARDUINO UNO (Amazon)

2. 16x2 CHARACTER LCD (Amazon)

3. MOSFETY (IRF9530, IRF540 alebo ekvivalent)

4. TRANSISTORY (2N3904 alebo ekvivalentné NPN tranzistory)

5. ODPORY (Amazon / 10k, 4,7k, 1k, 330ohm)

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

7. DIODE (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. LED diódy (Amazon / červená a zelená)

10. POISTKY (5A) A DRŽIAK POISTKY (Amazon)

11. CHLIEBOVÁ DOSKA (Amazon)

12. PROFÓROVANÁ DOSKA (Amazon)

13. JUMPER WIRES (Amazon)

14. PROJEKTOVÝ BOX

15,6 SVORKOVACÍ SVORKA

16. NÁMESTIE NA MONTÁŽ NA SCOTCH (Amazon)

Náradie:

1. VRTÁK (Amazon)

2. GLUE GUN (Amazon)

3. HOBBY KNIFE (Amazon)

4. PÁJACIE ŽELEZO (Amazon)

Krok 2: Obvod regulátora nabíjania

Pre lepšie pochopenie rozdeľujem celý obvod regulátora nabíjania na 6 sekcií

1. Snímanie napätia

2. Generovanie signálu PWM

3. Prepínanie a ovládač MOSFET

4. Filter a ochrana

5. Displej a indikácia

6. LOAD On/OFF

Krok 3: Senzory napätia

Hlavnými snímačmi v regulátore nabíjania sú snímače napätia, ktoré je možné ľahko implementovať pomocou obvodu deliča napätia. Musíme cítiť napätie prichádzajúce zo solárneho panelu a napätie batérie.

Pretože vstupné napätie analógového kolíka ARDUINO je obmedzené na 5 V, navrhol som delič napätia tak, aby výstupné napätie z neho bolo nižšie ako 5 V. Použil som 5W (Voc = 10v) solárny panel a 6V a 5,5 Ah Batéria SLA na ukladanie energie. Takže musím znížiť napätie na menej ako 5 V. Na snímanie napätia (napätie solárneho panelu a napätie batérie) som použil R1 = 10 k a R2 = 4,7 K. Hodnota R1 a R2 môže byť nižšia, ale problémom je, že keď je odpor nízky, prúdi ním vyšší prúd, v dôsledku čoho sa veľké množstvo energie (P = I^2R) rozptýli vo forme tepla. Môžu sa teda zvoliť rôzne hodnoty odporu, ale je potrebné dbať na minimalizáciu straty výkonu cez odpor.

Tento regulátor nabíjania som navrhol pre svoju požiadavku (6 V batéria a 5 W, 6 V solárny panel), pre vyššie napätie musíte zmeniť hodnotu rozdeľovača rezistorov. Na výber správnych rezistorov môžete použiť aj online kalkulačku

V kóde som premennú pomenoval „solar_volt“pre napätie zo solárneho panelu a „bat_volt“pre napätie batérie.

Vout = R2/(R1+R2)*V

nechajte napätie panela = 9V počas jasného slnečného svetla

R1 = 10k a R2 = 4,7 k

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

nechajte napätie batérie 7V

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

Obe napätia z deličov napätia sú nižšie ako 5v a vhodné pre analógový kolík ARDUINO

Kalibrácia ADC:

vezmime si príklad:

skutočný výkon volt/delič = 3,127, 2,43 V je ekv. až 520 ADC

1 je ekv. Až.004673V

Túto metódu použite na kalibráciu senzora.

ARDUINO KÓD:

pre (int i = 0; i <150; i ++) {sample1+= analogRead (A0); // odčítajte vstupné napätie zo solárneho panelu

sample2+= analogRead (A1); // odčítajte napätie batérie

oneskorenie (2);

}

sample1 = sample1/150;

sample2 = sample2/150;

solar_volt = (vzorka1* 4,673* 3,127)/1000;

bat_volt = (vzorka2* 4,673* 3,127)/1000;

Kalibráciu ADC nájdete v mojich predchádzajúcich pokynoch, kde som podrobne vysvetlil.

Krok 4: Generovanie signálu Pwm:

Druhé miesto v súťaži Arduino

Druhé miesto v súťaži Zelená elektronika