ARDUINO PWM SOLARNI KRMILNIK POLNJENJA (V 2.02): 25 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Če nameravate namestiti solarni sistem brez omrežja z baterijo, boste potrebovali solarni krmilnik polnjenja. To je naprava, ki je nameščena med sončno ploščo in baterijo, da nadzoruje količino električne energije, ki jo proizvedejo sončne celice, ki gredo v baterije. Glavna funkcija je zagotoviti, da je baterija pravilno napolnjena in zaščitena pred prekomernim polnjenjem. Ko se vhodna napetost iz sončne celice dvigne, krmilnik polnjenja uravnava napolnjenost baterij in preprečuje kakršno koli prekomerno polnjenje ter odklopi obremenitev, ko se baterija izprazni.

Moje solarne projekte lahko pregledujete na moji spletni strani: www.opengreenenergy.com in YouTube Channel: Open Green Energy

Vrste regulatorjev solarnega polnjenja

Trenutno se v fotonapetostnih sistemih običajno uporabljata dve vrsti regulatorjev polnjenja:

1. Krmilnik pulzno širinske modulacije (PWM)

2. Krmilnik za sledenje največje moči (MPPT)

V tem navodilu vam bom razložil o krmilniku sončne energije PWM. Prej sem objavil tudi nekaj člankov o krmilnikih polnjenja PWM. Prejšnja različica mojih regulatorjev solarnega polnjenja je zelo priljubljena na internetu in uporabna za ljudi po vsem svetu.

Ob upoštevanju komentarjev in vprašanj iz mojih prejšnjih različic sem spremenil svoj obstoječi krmilnik polnjenja PWM V2.0 v novo različico 2.02.

Spodaj so navedene spremembe v V2.02 w.r.t V2.0:

1. Nizko učinkovit linearni regulator napetosti se nadomesti z pretvornikom buck MP2307 za napajanje 5V.

2. En dodatni senzor toka za spremljanje toka, ki prihaja iz sončne celice.

3. MOSFET-IRF9540 je za boljše delovanje zamenjan z IRF4905.

4. Vgrajen senzor temperature LM35 je zamenjan s sondo DS18B20 za natančno spremljanje temperature akumulatorja.

5. Vrata USB za polnjenje pametnih naprav.

6. Uporaba ene varovalke namesto dveh

7. Ena dodatna LED za prikaz stanja sončne energije.

8. Izvajanje algoritma polnjenja v treh stopnjah.

9. Izvajanje PID krmilnika v algoritmu polnjenja

10. Za projekt so izdelali tiskano vezje po meri

Specifikacija

1. Krmilnik polnjenja in števec energije

2. Samodejna izbira napetosti baterije (6V/12V)

3. Algoritem polnjenja PWM z nastavljeno vrednostjo samodejnega polnjenja glede na napetost akumulatorja

4. LED indikacija stanja napolnjenosti in stanja nalaganja

5. LCD zaslon velikosti 20x4 znakov za prikaz napetosti, toka, moči, energije in temperature.

6. Zaščita pred strelo

7. Zaščita pred povratnim tokom

8. Zaščita pred kratkim stikom in preobremenitvijo

9. Temperaturna kompenzacija za polnjenje

10. Vrata USB za polnjenje pripomočkov

Zaloge

PCB V2.02 lahko naročite pri PCBWay

1. Arduino Nano (Amazon / Banggood)

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

3. Močna dioda -MBR2045 (Amazon / Aliexpress)

4. Pretvornik pretvornikov-MP2307 (Amazon / Banggood)

5. Temperaturni senzor - DS18B20 (Amazon / Banggood)

6. Senzor toka - ACS712 (Amazon / Banggood)

7. TVS dioda- P6KE36CA (Amazon / Aliexpress)

8. Tranzistorji - 2N3904 (Amazon / Banggood)

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

10. Keramični kondenzatorji (0,1 uF x 2) (Amazon / Banggood)

11. 20x4 I2C LCD (Amazon / Banggood)

12. LED RGB (Amazon / Banggood)

13. Dvobarvna LED (Amazon)

15. Skakalne žice / žice (Amazon / Banggood)

16. Zatiči za glavo (Amazon / Banggood)

17. Hladilniki (Amazon / Aliexpress)

18. Nosilec varovalk in varovalke (Amazon)

19. Pritisnite gumb (Amazon / Banggood)

22. Vijačne sponke 1x6 pin (Aliexpress)

23. Stojala za PCB (Banggood)

24. USB vtičnica (Amazon / Banggood)

Orodja:

1. Spajkalnik (Amazon)

2. Črpalka za spajkanje (Amazon)

2. Rezalnik in odstranjevalec žic (Amazon)

3. Izvijač (Amazon)

1. korak: Načelo delovanja krmilnika polnjenja PWM

PWM pomeni Pulse Width Modulation, kar pomeni metodo, ki jo uporablja za uravnavanje naboja. Njegova funkcija je, da napetost solarne plošče zniža blizu napetosti baterije, da se prepriča, da je baterija pravilno napolnjena. Z drugimi besedami, napetost solarne plošče zaklenejo na napetost akumulatorja tako, da povlečejo solarno ploščo Vmp navzdol do napetosti akumulatorskega sistema brez spremembe toka.

Uporablja elektronsko stikalo (MOSFET) za povezavo in odklop sončne celice z baterijo. S preklapljanjem MOSFET pri visoki frekvenci z različnimi širinami impulzov lahko vzdržujemo konstantno napetost. Krmilnik PWM se samodejno prilagaja s spreminjanjem širine (dolžine) in frekvence impulzov, poslanih v baterijo.

Ko je širina 100%, je MOSFET popolnoma vklopljen, kar omogoča, da sončna celica napolni baterijo v velikem obsegu. Ko je širina 0%, je tranzistor IZKLOPLJEN, da kroži okoli solarne plošče in preprečuje, da bi tok tekel v baterijo, ko je baterija popolnoma napolnjena.

2. korak: Kako deluje vezje?

Srce regulatorja polnjenja je plošča Arduino Nano. Arduino zaznava napetost solarne plošče in baterije z dvema vezjema razdelilnika napetosti. Glede na te ravni napetosti se odloči, kako napolniti baterijo in nadzirati obremenitev.

Opomba: Na zgornji sliki je tiskarska napaka v napajanju in krmilnem signalu. Rdeča črta je za napajanje, rumena pa za nadzorni signal.

Celotna shema je razdeljena na naslednja vezja:

1. Vezje za distribucijo električne energije:

Napajanje iz baterije (B+ & B-) se s pretvornikom X1 (MP2307) zniža na 5 V. Izhod iz pretvornika dolarjev se razdeli na

1. Arduino plošča

2. LED za indikacijo

3. LCD zaslon

4. Vrata USB za polnjenje pripomočkov.

2. Vhodni senzorji:

Napetosti sončne celice in akumulatorja zaznamo z dvema vezjema razdelilnika napetosti, sestavljenimi iz uporov R1-R2 in R3-R4. C1 in C2 sta filtrirna kondenzatorja za filtriranje neželenih signalov hrupa. Izhod iz razdelilnikov napetosti je povezan z analognimi zatiči A0 in A1 Arduino.

Sončni kolektor in obremenitveni tok se zaznata z uporabo dveh modulov ACS712. Izhod iz trenutnih senzorjev je priključen na analogni pin A3 Arduino oziroma A2.

Temperaturo akumulatorja merimo s senzorjem temperature DS18B20. R16 (4,7K) je vlečni upor. Izhod temperaturnega tipala je priključen na Arduino Digital pin D12.

3. Krmilna vezja:

Krmilna vezja v osnovi tvorita dva p-MOSFET-a Q1 in Q2. MOSFET Q1 se uporablja za pošiljanje polnilnega impulza v baterijo, MOSFET Q2 pa za pogon tovora. Dva vezja gonilnika MOSFET sta sestavljena iz dveh tranzistorjev T1 in T2 z izvlečnimi upori R6 in R8. Osnovni tok tranzistorjev krmili upori R5 in R7.

4. Zaščitna vezja:

Vhodna prenapetost s strani solarne plošče je zaščitena s TVS diodo D1. Povratni tok od baterije do sončne celice je zaščiten s Schottkyjevo diodo D2. Prekomerni tok je zaščiten z varovalko F1.

5. LED indikacija:

LED1, LED2 in LED3 se uporabljajo za prikaz sončne energije, stanja baterije in obremenitve. Upori R9 do R15 so upori, ki omejujejo tok.

7. LCD zaslon:

I2C LCD zaslon se uporablja za prikaz različnih parametrov.

8. Polnjenje USB:

Vtičnica USB je priključena na izhod 5V iz pretvornika Buck.

9. Ponastavitev sistema:

SW1 je gumb za ponastavitev Arduina.

Shemo lahko prenesete v spodnjem formatu PDF.

3. korak: Glavne funkcije solarnega regulatorja polnjenja

Krmilnik polnjenja je zasnovan tako, da upošteva naslednje točke.

1. Preprečite prenapolnjenost baterije: Omejite energijo, ki jo solarna plošča dovaja v baterijo, ko se baterija popolnoma napolni. To je izvedeno v charge_cycle () moje kode.

2. Preprečite prekomerno praznjenje akumulatorja: Za izklop baterije iz električnih obremenitev, ko je baterija skoraj napolnjena. To je implementirano v load_control () moje kode.

3. Zagotovite funkcije nadzora obremenitve: za samodejno priklop in odklop električne obremenitve ob določenem času. Tovor bo vklopljen ob sončnem zahodu in izklopljen ob sončnem vzhodu. To je implementirano v load_control () moje kode. 4. Spremljanje moči in energije: Za spremljanje moči in energije obremenitve ter njeno prikazovanje.

5. Zaščitite pred nenormalnimi pogoji Stanje: Za zaščito vezja pred različnimi nenormalnimi situacijami, kot so strela, prenapetost, prekomerni tok in kratek stik itd.

6. Prikaz in prikaz: Za prikaz in prikaz različnih parametrov

7. Serijska komunikacija: Za tiskanje različnih parametrov na serijskem monitorju

8. Polnjenje USB: Za polnjenje pametnih naprav

4. korak: Merjenje napetosti

Senzorji napetosti se uporabljajo za zaznavanje napetosti sončne celice in baterije. Izvaja se z uporabo dveh napetostnih delilnikov. Sestavljen je iz dveh uporov R1 = 100k in R2 = 20k za zaznavanje napetosti sončne celice in podobno R3 = 100k in R4 = 20k za napetost akumulatorja. Izhod iz R1 in R2 je priključen na analogni pin A0 Arduino, izhod iz R3 in R4 pa na analogni pin A1 Arduino.

Merjenje napetosti: Analogne vhode Arduino lahko uporabite za merjenje enosmerne napetosti med 0 in 5 V (pri uporabi standardne analogne referenčne napetosti 5 V) in to območje lahko povečate z uporabo omrežja delilnika napetosti. Delitelj napetosti zniža napetost, ki se meri v območju analognih vhodov Arduino.

Za vezje delilnika napetosti Vout = R2/(R1+R2) x Vin

Vin = (R1+R2)/R2 x Vout

Funkcija analogRead () bere napetost in jo pretvori v število med 0 in 1023

Kalibracija: Prebrali bomo izhodno vrednost z enim od analognih vhodov Arduina in njegovo funkcijo analogRead (). Ta funkcija odda vrednost med 0 in 1023, kar je 0,00488V za vsak prirastek (As 5/1024 = 0,00488V)

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

Vin = število ADC*0,00488*(120/20) Volt // Označeni del je faktor lestvice

Opomba: To nas vodi do prepričanja, da odčitek 1023 ustreza vhodni napetosti natančno 5,0 voltov. V praksi morda ne boste vedno dobili 5V od Arduino pin 5V. Zato med kalibracijo najprej izmerite napetost med 5v in GND zatiči Arduina z multimetrom in uporabite faktor lestvice po naslednji formuli:

Merilni faktor = izmerjena napetost/1024

5. korak: Merjenje toka

Za merjenje toka sem uporabil varianto Hall Effect senzorja ACS 712 -5A. Obstajajo tri različice senzorja ACS712 glede na obseg njegovega trenutnega zaznavanja. Senzor ACS712 odčita trenutno vrednost in jo pretvori v ustrezno vrednost napetosti. Vrednost, ki povezuje obe meritvi, je občutljivost. Izhodna občutljivost za vse variante je naslednja:

Model ACS712 -> Trenutni razpon -> Občutljivost

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

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

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

V tem projektu sem uporabil različico 5A, pri kateri je občutljivost 185mV/A, srednja zaznavna napetost pa 2.5V, ko ni toka.

Praznovanje:

analogna vrednost branja = analogRead (Pin);

Vrednost = (5/1024)*analogna vrednost branja // Če ne dobite 5V od Arduino 5V pin, potem, Tok v amp = (Vrednost - offsetVoltage) / občutljivost

Toda glede na podatkovne liste je odmična napetost 2,5 V, občutljivost pa 185 mV/A

Tok v amp = (Vrednost-2,5)/0,185

6. korak: Merjenje temperature

Zakaj je potrebno spremljanje temperature?

Kemijske reakcije baterije se spreminjajo s temperaturo. Ko se baterija segreva, se povečuje nastajanje plinov. Ko se baterija ohladi, postane bolj odporna na polnjenje. Odvisno od tega, koliko se temperatura baterije spreminja, je pomembno prilagoditi polnjenje za temperaturne spremembe. Zato je pomembno prilagoditi polnjenje glede na temperaturne učinke. Temperaturni senzor bo izmeril temperaturo akumulatorja, solarni regulator pa s tem vhodom po potrebi prilagodi nastavljeno vrednost napolnjenosti. Vrednost kompenzacije je - 5mV /degC /celica za svinčeno -kislinske baterije. (–30mV/ºC za 12V in 15mV/ºC za baterijo 6V). Negativni znak temperaturne kompenzacije kaže, da zvišanje temperature zahteva zmanjšanje nastavljene vrednosti polnjenja. Za več podrobnosti sledite temu članku.

Merjenje temperature z DS18B20

Za merjenje temperature akumulatorja sem uporabil zunanjo sondo DS18B20. Za komunikacijo z mikrokrmilnikom uporablja enožični protokol. Lahko ga priključite v vrata-J4 na plošči.

Za vmesnik s temperaturnim senzorjem DS18B20 morate namestiti knjižnico One Wire in knjižnico temperature Dallas.

Za več podrobnosti o senzorju DS18B20 si lahko preberete ta članek.

7. korak: Polnilno vezje USB

Pretvornik dolarjev MP2307, ki se uporablja za napajanje, lahko odda tok do 3A. Tako ima dovolj prostora za polnjenje pripomočkov USB. Vtičnica VCC USB je priključena na 5V, GND pa na GND. Lahko se obrnete na zgornjo shemo.

Opomba: Izhodna napetost USB ni vzdrževana na 5V, ko tok obremenitve presega 1A. Zato priporočam, da omejite obremenitev USB pod 1A.

8. korak: Algoritem polnjenja

Ko je krmilnik priključen na baterijo, bo program začel delovati. Sprva preveri, ali napetost na plošči zadostuje za polnjenje baterije. Če je odgovor pritrdilen, bo vstopil v cikel polnjenja. Cikel polnjenja je sestavljen iz treh stopenj.

1. stopnja polnjenja:

Arduino bo sončno ploščo priključil neposredno na baterijo (99 % obratovalni cikel). Napetost akumulatorja se bo postopoma povečevala. Ko napetost akumulatorja doseže 14,4 V, se bo začela stopnja 2.

Na tej stopnji je tok skoraj stalen.

2. stopnja absorpcijske napolnjenosti:

Na tej stopnji bo Arduino uravnaval polnilni tok tako, da bo eno uro vzdrževal raven napetosti na 14,4. Napetost se vzdržuje s prilagajanjem obratovalnega cikla.

Faza 3 Float polnjenje:

Krmilnik ustvarja polnilni naboj, da vzdržuje raven napetosti pri 13,5 V. V tej fazi je baterija popolnoma napolnjena. Če je napetost baterije manj kot 13,2 V za 10 minut.

Cikel polnjenja se ponovi.

9. korak: Nadzor obremenitve

Za samodejno priklop in odklop tovora s spremljanjem mraka/svitanja in napetosti akumulatorja se uporablja nadzor obremenitve.

Primarni namen nadzora obremenitve je odklop tovora od akumulatorja, da se zaščiti pred globokim praznjenjem. Globoko praznjenje lahko poškoduje baterijo.

Terminal za obremenitev enosmernega toka je zasnovan za nizkoenosmerno obremenitev enosmerne napetosti, kot je ulična luč.

PV senzor se uporablja kot svetlobni senzor.

Ob predpostavki, da je napetost sončne celice> 5V pomeni zore in ko <5V mrak.

VKLJUČENO Stanje: Zvečer, ko raven PV napetosti pade pod 5 V in je napetost akumulatorja višja od nastavitve LVD, bo krmilnik vklopil obremenitev in zelena lučka bremena bo zasvetila.

OFF Pogoj: Tovor se bo prekinil v naslednjih dveh pogojih.

1. Zjutraj, ko je PV napetost večja od 5V, 2. Ko je napetost akumulatorja nižja od nastavitve LVD Rdeča lučka za obremenitev VKLOPLJENA označuje, da je obremenitev prekinjena.

LVD se imenuje nizkonapetostni odklop

10. korak: Moč in energija

Moč: Moč je produkt napetosti (volt) in toka (Amp)

P = VxI Enota moči je vat ali KW

Energija: Energija je produkt moči (vati) in časa (ura)

E = Pxt enota energije je vatna ura ali kilovatna ura (kWh)

Za nadzor moči in energije je v programski opremi izvedena zgornja logika, parametri pa so prikazani na LCD -prikazovalniku velikosti 20x4.

Zasluga za sliko: imgoat

11. korak: Zaščita

1. Zaščita pred obratno polariteto in obratno točnostjo za solarno ploščo

Za zaščito povratne polarnosti in povratnega toka se uporablja Schottkyjeva dioda (MBR2045).

2. Zaščita pred prekomernim polnjenjem in globokim praznjenjem

Programska oprema izvaja zaščito pred prekomernim polnjenjem in globokim praznjenjem.

3. Zaščita pred kratkim stikom in preobremenitvijo

Zaščita pred kratkim stikom in preobremenitvijo se izvede z varovalko F1.

4. Zaščita pred prenapetostjo na vhodu solarne plošče

Začasne prenapetosti se pojavljajo v elektroenergetskih sistemih iz različnih razlogov, vendar strela povzroči najhujše prenapetosti. To še posebej velja za fotonapetostne sisteme zaradi izpostavljenih lokacij in sistemskih priključnih kablov. V tej novi zasnovi sem uporabil 600-vatno dvosmerno TVS diodo (P6KE36CA) za zatiranje strele in prenapetosti na PV priključkih.

zasluga slike: brezplačne slike

Korak: LED indikacije

1. Solarna LED: LED1 Dvobarvna (rdeča/zelena) LED se uporablja za prikaz sončne energije, tj. Mraka ali zore.

Solarna LED ------------------- Solarno stanje

ZELENI ----------------------- Dan

RDEČA ------------------------- Noč

2. LED za stanje napolnjenosti baterije (SOC): LED2

Eden pomembnih parametrov, ki določa energijsko vsebnost baterije, je stanje napolnjenosti (SOC). Ta parameter označuje, koliko polnjenja je na voljo v akumulatorju. RGB LED se uporablja za prikaz stanja napolnjenosti baterije. Za povezavo glejte zgornjo shemo.

LED indikator baterije ---------- Stanje baterije

RDEČA ------------------ Napetost je NIZKA

ZELENO ------------------ Napetost je zdrava

MODRA ------------------ Popolnoma napolnjena

2. Naložite LED: LED3

Za prikaz statusa obremenitve se uporablja dvobarvna (rdeča/zelena) LED. Za povezavo glejte zgornjo shemo.

Naloži LED ------------------- Naloži stanje

ZELENO ----------------------- Povezano (VKLOPLJENO)

RDEČA ------------------------- Odklopljen (IZKLOPLJEN)

Korak: LCD zaslon

Zaslon LCD velikosti 20X4 se uporablja za spremljanje parametrov solarne plošče, baterije in obremenitve.

Zaradi enostavnosti je za ta projekt izbran LCD zaslon I2C. Za vmesnik z Arduinom potrebujejo le 4 žice.

Povezava je spodaj:

LCD Arduino

VCC 5V, GNDGND, SDAA4, SCLA5

Vrstica-1: Napetost, tok in moč sončne plošče

Vrstica-2: Napetost baterije, temperatura in stanje polnilnika (Polnjenje / Ne polnjenje)

Vrstica-3: tok obremenitve, moč in stanje obremenitve

Vrstica 4: Vhodna energija iz sončne celice in energija, ki jo porabi obremenitev.

Knjižnico morate prenesti z LiquidCrystal_I2C.

14. korak: izdelava prototipov in testiranje

1. Okvir:

Najprej sem naredil vezje na deski. Glavna prednost plošče brez spajkanja je, da ni spajkana. Tako lahko preprosto spremenite zasnovo, tako da po potrebi odklopite komponente in kable.

2. perforirana plošča:

Po opravljenem preskusu plošče sem naredil vezje na perforirani plošči. Če želite to narediti, sledite spodnjim navodilom

i) Najprej vstavite vse dele v luknjo perforirane plošče.

ii) Spajkajte vse sestavne blazinice in obrežite dodatne noge s ščipalko.

iii) Spajkalne ploščice povežite z žicami v skladu s shemo.

iv) Uporabite odmik, da izolirate vezje od tal.

Vezje perforirane plošče je res močno in ga je mogoče trajno uporabiti v projektu. Po preskusu prototipa lahko, če vse deluje brezhibno, preidemo na oblikovanje končnega tiskanega vezja.

Korak 15: Oblikovanje PCB

Shemo sem narisal s spletno programsko opremo EasyEDA, potem ko sem prešel na postavitev tiskanega vezja.

Vse komponente, ki ste jih dodali v shemo, morajo biti tam, zloženi drug na drugega, pripravljeni za postavitev in usmerjanje. Povlecite komponente tako, da jih primete za blazinice. Nato ga postavite v pravokotno mejo.

Vse komponente razporedite tako, da plošča zavzame minimalno prostora. Manjša kot je plošča, cenejši bodo stroški izdelave PCB. Koristno bi bilo, če bi imela ta plošča nekaj pritrdilnih lukenj, tako da jo je mogoče namestiti v ohišje.

Zdaj morate pot. Usmerjanje je najbolj zabaven del tega celotnega procesa. To je kot reševanje uganke! Z orodjem za sledenje moramo povezati vse komponente. Zgornji in spodnji sloj lahko uporabite, da se izognete prekrivanju med dvema različnima tiroma in skrajšate.

Za dodajanje besedila na ploščo lahko uporabite plast svile. Prav tako lahko vstavimo slikovno datoteko, zato dodam sliko logotipa svojega spletnega mesta za tiskanje na deski. Na koncu moramo z orodjem za površino bakra ustvariti osnovno površino tiskane plošče.

Zdaj je PCB pripravljen za proizvodnjo.

Korak: Prenesite datoteke Gerber

Po izdelavi tiskanega vezja moramo ustvariti datoteke, ki jih lahko pošljemo podjetju za izdelavo tiskanih vezij, ki nam bo pravočasno poslalo nazaj nekaj pravega tiskanega vezja.

V programu EasyEDA lahko datoteke Fabrication (datoteka Gerber) prikažete v razdelku Document> Generate Gerber ali s klikom na gumb Generate Gerber v orodni vrstici. Ustvarjena datoteka Gerber je stisnjen paket. Po dekompresiji si lahko ogledate naslednjih 8 datotek:

1. Spodnji baker:.gbl

2. Vrhnji baker:.gtl

3. Spodnje spajkalne maske:.gbs

4. Top spajkanje maske:.gts

5. Spodnji sitotisk:.gbo

6. Vrh svilenega zaslona:.gto

7. Vrtalnik:.drl

8. Outline:.outline

Datoteke Gerber lahko prenesete s PCBWay

Ko oddate naročilo pri PCBWay, bom prejel 10% donacijo od PCBWay za prispevek k mojemu delu. Vaša majhna pomoč me bo morda spodbudila, da bom v prihodnje opravljal še bolj super delo. Hvala za sodelovanje.

Korak 17: Proizvodnja PCB

Zdaj je čas, da ugotovimo proizvajalca tiskanih vezij, ki lahko naše datoteke Gerber spremeni v pravo tiskano vezje. Poslal sem svoje datoteke Gerber JLCPCB za izdelavo mojega tiskanega vezja. Njihova storitev je izredno dobra. PCB sem v Indiji prejel v 10 dneh.

BOM za projekt je priložen spodaj.

18. korak: Spajkanje komponent

Ko prejmete ploščo iz hiše PCB, morate komponente spajkati.

Za spajkanje boste potrebovali spodoben spajkalnik, spajkalnik, stiskalnico, stenje za spajkanje ali črpalko ter multimeter.

Dobra praksa je, da komponente spajkate glede na njihovo višino. Najprej spajkajte komponente manjše višine.

Za spajkanje komponent lahko sledite naslednjim korakom:

1. Noge sestavnega dela potisnite skozi luknje in tiskano vezje obrnite na hrbet.

2. Konico spajkalnika primite za stičišče blazinice in noge komponente.

3. Vstavite spajkalnik v spoj tako, da teče okoli svinca in pokriva blazinico. Ko teče naokoli, odmaknite konico.

4. Odrežite dodatne noge s ščipalko.

Upoštevajte zgornja pravila za spajkanje vseh komponent.

Korak 19: Namestitev tokovnega senzorja ACS712

Senzor toka ACS712, ki sem ga prejel, ima vnaprej spajkano vijačno sponko za povezavo. Za spajkanje modula neposredno na tiskano vezje morate najprej odviti vijačni priključek.

Odvijte vijačni terminal s pomočjo črpalke za razpajkanje, kot je prikazano zgoraj.

Potem sem spajal modul ACS712 na glavo.

Za priključitev Ip+ in Ip-terminala na tiskano vezje sem uporabil diodne sponke.

20. korak: Dodajanje pretvornika dolarjev

Za spajkanje pretvornika Buck Converter morate pripraviti 4 ravne zatiče glave, kot je prikazano zgoraj.

Spajite 4 zatiča glave na X1, 2 sta za izhod, preostala dva pa za vhode.

21. korak: Dodajanje Arduino Nano

Ko kupite ravne glave, bodo za Arduino Nano predolge. Odrezati jih boste morali na ustrezno dolžino. To pomeni po 15 zatičev.

Najboljši način za obrezovanje ženskih kosov glave je, da odštejete 15 zatičev, potegnete 16. zatič in nato s ščipalko prerežete vrzel med 15. in 17. zatičem.

Zdaj moramo namestiti ženske glave na tiskano vezje. Vzemite svoje ženske glave in jih položite na moške glave na plošči Arduino Nano.

Nato spajkajte zatiče ženske glave na tiskano vezje krmilnika polnjenja.

Korak: Priprava MOSFET -ov

Preden spajate MOSFET -e Q1 Q2 in diodo D1 na tiskano vezje, je bolje, da na njih najprej pritrdite hladilnike. Hladilniki se uporabljajo za odvajanje toplote od naprave, da se ohrani nižja temperatura naprave.

Na kovinsko osnovno ploščo MOSFET nanesite plast hladilne spojine. Nato toplotno prevodno blazinico postavite med MOSFET in hladilno telo ter privijte vijak. Ta članek lahko preberete o tem, zakaj je hladilnik nujen.

Na koncu jih spajkajte na tiskano vezje krmilnika polnjenja.

23. korak: Montiranje stožcev

Po spajkanju vseh delov namestite stojala na 4 vogale. Uporabil sem M3 medeninaste šestkotne nosilce.

Spajkalni spoji in žice bodo dovolj odmaknjeni od tal.

Korak: Programska oprema in knjižnice

Najprej prenesite priloženo kodo Arduino. Nato prenesite naslednje knjižnice in jih namestite.

1. Ena žica

2. DallasTemperatura

3. LiquidCrystal_I2C

4. Knjižnica PID

Celotna koda je za prilagodljivost razčlenjena v majhen funkcionalni blok. Recimo, da uporabnika ne zanima uporaba LCD zaslona in je zadovoljen z LED indikacijo. Nato preprosto onemogočite lcd_display () iz void loop (). To je vse. Podobno lahko glede na zahteve uporabnika omogoči in onemogoči različne funkcije.

Ko namestite vse zgornje knjižnice, naložite kodo Arduino.

Opomba: Zdaj delam na programski opremi za izvajanje boljšega algoritma polnjenja. Če želite dobiti najnovejšo različico, ostanite v stiku.

Posodobljeno 02.04.2020

Naložil je novo programsko opremo z izboljšanim algoritmom polnjenja in implementacijo PID krmilnika.

Korak 25: Končno testiranje

Sponke akumulatorja regulatorja polnjenja (BAT) priključite na 12V baterijo. Prepričajte se, da je polarnost pravilna. Po povezavi bosta LED in LCD takoj začela delovati. Napetost in temperaturo baterije boste opazili tudi v 2. vrstici LCD zaslona.

Nato priključite solarno ploščo na solarni terminal (SOL), v prvi vrsti LCD zaslona lahko vidite sončno napetost, tok in moč. Za simulacijo sončne celice sem uporabil laboratorijsko napajanje. S svojimi merilniki moči sem primerjal vrednosti napetosti, toka in moči z LCD zaslonom.

Postopek testiranja je prikazan v tem demo videu

V prihodnosti bom za ta projekt oblikoval ohišje s 3D tiskanjem. Ostati v stiku.

Ta projekt je vpis na natečaj PCB, prosim, glasujte zame. Vaši glasovi so zame pravi navdih za bolj trdo delo pri pisanju več uporabnih projektov, kot je ta.

Hvala, ker ste prebrali moj Instructable. Če vam je moj projekt všeč, ga ne pozabite deliti.

Komentarji in povratne informacije so vedno dobrodošli.

Drugo mesto na PCB Design Challenge