ARDUINO SOLARNI KONTROLER POLNJENJA (različica-1): 11 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

[Predvajaj video]

V svojih prejšnjih navodilih sem opisal podrobnosti spremljanja energije sončnega sistema izven omrežja. Za to sem zmagal tudi na tekmovanju 123D vezja. Ogledate si lahko ta ARDUINO ENERGETSKI MERILEC.

Nazadnje objavljam svoj novi krmilnik polnjenja različice 3, ki je učinkovitejši in deluje z algoritmom MPPT.

Vse moje projekte najdete na:

To lahko vidite s klikom na naslednjo povezavo.

ARDUINO MPPT SOLARNI KRMILNIK ZA POLNJENJE (različica-3.0)

Moj krmilnik polnjenja različice 1 si lahko ogledate s klikom na naslednjo povezavo.

ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Različica 2.0)

V solarnem sistemu je krmilnik polnjenja srce sistema, ki je bil zasnovan za zaščito akumulatorske baterije. V tem navodilu bom razložil krmilnik polnjenja PWM.

V Indiji večina ljudi živi na podeželju, kjer do sedaj ni dosegljiv nacionalni daljnovod. Obstoječa električna omrežja ne morejo oskrbovati revnih ljudi z električno energijo. Torej obnovljivi viri energije (fotovoltaične plošče in vetrna generatorji) so po mojem mnenju najboljša možnost. Bolje vem o bolečinah v vaškem življenju, saj sem tudi jaz s tega območja. Zato sem naredil ta DIY solarni regulator za pomoč drugim, pa tudi za svoj dom. Ne morete verjeti, moj domači solarni sistem za razsvetljavo mi veliko pomaga med nedavnim ciklonom Phailin.

Prednost sončne energije je v tem, da je manj vzdrževanja in ne onesnažuje okolja, vendar so njihove glavne pomanjkljivosti visoki stroški izdelave in nizka učinkovitost pretvorbe energije. Ker imajo sončne celice še vedno razmeroma nizko učinkovitost pretvorbe, se lahko skupni stroški sistema zmanjšajo z učinkovitim regulatorjem sončne energije, ki lahko iz plošče izvleče največjo možno moč.

Kaj je krmilnik polnjenja?

Krmilnik solarnega polnjenja uravnava napetost in tok, ki prihaja iz vaših sončnih kolektorjev, ki se nahajata med solarno ploščo in baterijo. Uporablja se za vzdrževanje ustrezne polnilne napetosti na baterijah. Ko se vhodna napetost iz sončne celice dvigne, krmilnik polnjenja uravnava napolnjenost baterij in preprečuje prekomerno polnjenje.

Vrste krmilnika polnjenja:

1. ON OFF

2. PWM

3. MPPT

Najosnovnejši krmilnik polnjenja (tip ON/OFF) preprosto spremlja napetost akumulatorja in odpre vezje ter ustavi polnjenje, ko se napetost akumulatorja dvigne na določeno raven.

Med tremi regulatorji polnjenja ima MPPT največjo učinkovitost, vendar je drago in potrebuje zapletena vezja in algoritem. Kot začetnik hobist, kot sem jaz, menim, da je krmilnik polnjenja PWM najboljši za nas, ki se obravnava kot prvi pomemben napredek pri polnjenju sončnih baterij.

Kaj je PWM:

Pulzno širinska modulacija (PWM) je najučinkovitejši način za doseganje konstantne napetosti polnjenja akumulatorja s prilagajanjem delovnega razmerja stikal (MOSFET). V krmilniku polnjenja PWM se tok iz sončne celice zoži glede na stanje baterije in potrebe po polnjenju. Ko napetost akumulatorja doseže nastavljeno vrednost regulacije, algoritem PWM počasi zmanjšuje polnilni tok, da se izogne segrevanju in nastajanju plinov v akumulatorju, vendar polnjenje še naprej v najkrajšem času vrne največjo količino energije v baterijo.

Prednosti krmilnika polnjenja PWM:

1. Večja učinkovitost polnjenja

2. Daljša življenjska doba baterije

3. Zmanjšajte baterijo pri segrevanju

4. Zmanjša obremenitev baterije

5. Sposobnost razžveplanja akumulatorja.

Ta regulator polnjenja se lahko uporablja za:

1. Polnjenje baterij, ki se uporabljajo v solarnem sistemu

2. Sončna luč na podeželju

3. Polnjenje mobilnega telefona

Mislim, da sem veliko opisal ozadje kontrolerja polnjenja.

Kot moja prejšnja navodila sem uporabil ARDUINO kot mikro krmilnik, ki vključuje vgrajeni PWM in ADC.

Korak: Potrebni deli in orodja:

Deli:

1. ARDUINO UNO (Amazon)

2. LCD z 16 x 2 ZNAKI (Amazon)

3. MOSFETI (IRF9530, IRF540 ali enakovredno)

4. TRANZISTORJI (2N3904 ali enakovredni NPN tranzistor)

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

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

7. DIODA (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. LED (Amazon / rdeča in zelena)

10. VAROŽNICE (5A) IN DRŽALO VAROVALCEV (Amazon)

11. BREAD BOARD (Amazon)

12. PERFORIRANI ODBOR (Amazon)

13. JUMPER WIRES (Amazon)

14. ŠKATLA ZA PROJEKTE

15.6 TERMINAL ZA VIJAK ZA PIN

16. SCOTCH MONTAŽNI Kvadrati (Amazon)

Orodja:

1. DRILL (Amazon)

2. LEPILNI PIŠTOP (Amazon)

3. HOBBY NOŽ (Amazon)

4. LETEK ZA LETLJENJE (Amazon)

2. korak: Vezje krmilnika polnjenja

Celotno vezje krmilnika polnjenja razdelim na 6 delov za boljše razumevanje

1. Zaznavanje napetosti

2. Generiranje PWM signala

3. Preklop in gonilnik MOSFET

4. Filter in zaščita

5. Prikaz in prikaz

6. LOAD vklop/izklop

3. korak: Senzorji napetosti

Glavni senzorji v krmilniku polnjenja so senzorji napetosti, ki jih je mogoče enostavno uporabiti z vezjem delilnika napetosti. Zaznati moramo napetost, ki prihaja iz sončne celice, in napetost akumulatorja.

Ker je vhodna napetost analognega vtiča ARDUINO omejena na 5 V, sem razdelilnik napetosti oblikoval tako, da mora biti izhodna napetost iz njega manjša od 5 V. Uporabil sem 5W (Voc = 10v) sončno ploščo in 6v in 5.5Ah SLA baterija za shranjevanje energije. Torej moram znižati napetost na nižjo od 5 V. Uporabil sem R1 = 10k in R2 = 4,7K pri zaznavanju obeh napetosti (napetost sončne celice in napetost akumulatorja). Vrednosti R1 in R2 sta lahko nižji, vendar je težava v tem, da ko je upor nizek, skozi to teče večji tok, zaradi česar se velika količina energije (P = I^2R) razprši v obliki toplote. Tako je mogoče izbrati različne vrednosti upora, vendar je treba paziti, da se izguba moči med uporom čim bolj zmanjša.

Ta krmilnik polnjenja sem zasnoval za svoje potrebe (6V baterija in 5w, 6V sončna plošča), za višjo napetost morate spremeniti vrednost razdelilnih uporov. Za izbiro pravih uporov lahko uporabite tudi spletni kalkulator

V kodi sem poimenoval spremenljivko "solar_volt" za napetost iz sončne celice in "bat_volt" za napetost akumulatorja.

Vout = R2/(R1+R2)*V

naj napetost plošče = 9V med močno sončno svetlobo

R1 = 10k in R2 = 4,7 k

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

napetost akumulatorja naj bo 7V

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

Obe napetosti iz razdelilnikov napetosti sta nižji od 5v in sta primerni za analogni pin ARDUINO

Kalibracija ADC:

vzemimo primer:

dejanski volt/razdelilnik = 3.127 2.43 V je ekvivalent 520 ADC

1 je ekvv.004673V

S to metodo kalibrirajte senzor.

KODA ARDUINO:

za (int i = 0; i <150; i ++) {vzorec1+= analogRead (A0); // preberemo vhodno napetost iz solarne plošče

vzorec2+= analogno branje (A1); // beremo napetost akumulatorja

zamuda (2);

}

vzorec1 = vzorec1/150;

vzorec2 = vzorec2/150;

solarni_volt = (vzorec1* 4.673* 3.127)/1000;

bat_volt = (vzorec 2* 4,673* 3,127)/1000;

Za kalibracijo ADC glejte moja prejšnja navodila, kjer sem podrobno pojasnil.

4. korak: Generiranje signala Pwm:

Podprvak na tekmovanju Arduino

Drugo mesto na Green Electronics Challenge