ARDUINO PWM SOLAR CHARGE CONTROLLER (V 2.02). 25 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Եթե պլանավորում եք մարտկոցի բանկով տեղադրել անջատված արևային համակարգ, ձեզ հարկավոր կլինի Արևային լիցքավորման վերահսկիչ: Դա մի սարք է, որը տեղադրված է Արևային վահանակի և Մարտկոցի բանկի միջև ՝ վերահսկելու համար մարտկոցների մեջ մտնող Արևային վահանակների արտադրած էլեկտրական էներգիայի քանակը: Հիմնական գործառույթն է համոզվել, որ մարտկոցը պատշաճ լիցքավորված է և պաշտպանված է գերլիցքավորումից: Արևային վահանակից մուտքային լարումը բարձրանալու դեպքում լիցքի վերահսկիչը կարգավորում է մարտկոցների լիցքը `կանխելով գերլիցքավորումը և անջատել բեռը, երբ մարտկոցը լիցքաթափվում է:

Իմ արևային նախագծերը կարող եք անցնել իմ կայքում ՝ www.opengreenenergy.com և YouTube ալիք ՝ Open Green Energy

Արևային լիցքի վերահսկիչների տեսակները

Ներկայումս ՖՎ էներգահամակարգերում սովորաբար օգտագործվում են լիցքավորման վերահսկիչների երկու տեսակ.

1. Pulse Width Modulation (PWM) վերահսկիչ

2. Առավելագույն Power Point Tracking (MPPT) վերահսկիչ

Այս Instructable- ում ես ձեզ կբացատրեմ PWM Solar Charge Controller- ի մասին: Ես ավելի վաղ մի քանի հոդված եմ տեղադրել PWM լիցքավորման վերահսկիչների վերաբերյալ: Իմ արևային լիցքի վերահսկիչների ավելի վաղ տարբերակը բավականին տարածված է ինտերնետում և օգտակար է ամբողջ աշխարհի մարդկանց համար:

Հաշվի առնելով իմ նախկին տարբերակների մեկնաբանություններն ու հարցերը ՝ ես փոփոխել եմ իմ առկա V2.0 PWM լիցքավորման վերահսկիչը ՝ նոր տարբերակը դարձնելու համար 2.02:

Ստորև բերված են V2.02 w.r.t V2.0 փոփոխությունները.

1. efficientածր արդյունավետ գծային լարման կարգավորիչը փոխարինվում է 5V էլեկտրամատակարարման համար փոխարկիչ MP2307- ով:

2. Մեկ լրացուցիչ ընթացիկ սենսոր `արևային վահանակից եկող հոսանքը վերահսկելու համար:

3. Ավելի լավ աշխատանքի համար MOSFET-IRF9540- ը փոխարինվում է IRF4905- ով:

4. Ինքնաթիռի LM35 ջերմաստիճանի տվիչը փոխարինվում է DS18B20 զոնդով `մարտկոցի ջերմաստիճանի ճշգրիտ մոնիտորինգի համար:

5. USB պորտ ՝ խելացի սարքերի լիցքավորման համար:

6. Մեկ ապահովիչի օգտագործումը երկուսի փոխարեն

7. Մեկ լրացուցիչ LED ՝ Արևային էներգիայի կարգավիճակը նշելու համար:

8. 3 փուլերի լիցքավորման ալգորիթմի իրականացում:

9. PID վերահսկիչի ներդրում լիցքավորման ալգորիթմում

10. Նախագծի համար պատրաստել է անհատական PCB

Տեխնիկական պայմաններ

1. Լիցքավորման վերահսկիչ, ինչպես նաև էներգիայի հաշվիչ

2. Մարտկոցի լարման լարման ավտոմատ ընտրություն (6 Վ/12 Վ)

3. PWM լիցքավորման ալգորիթմ ավտոմատ լիցքավորման կետով `ըստ մարտկոցի լարման

4. LED ցուցիչ `լիցքավորման և բեռի կարգավիճակի համար

5. 20x4 նիշ ունեցող LCD էկրան ՝ լարումները, հոսանքը, հզորությունը, էներգիան և ջերմաստիճանը ցուցադրելու համար:

6. Կայծակի պաշտպանություն

7. Հակադարձ ընթացիկ հոսքի պաշտպանություն

8. Կարճ շղթայի և ծանրաբեռնվածության պաշտպանություն

9. Temերմաստիճանի փոխհատուցում լիցքավորման համար

10. USB պորտ ՝ գաջեթների լիցքավորման համար

Պարագաներ

Դուք կարող եք պատվիրել PCB V2.02- ը PCBWay- ից

1. Arduino Nano (Amazon / Banggood)

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

3. Հզոր դիոդ -MBR2045 (Amazon / Aliexpress)

4. Buck Converter-MP2307 (Amazon / Banggood)

5. emերմաստիճանի տվիչ - DS18B20 (Amazon / Banggood)

6. Ընթացիկ տվիչ - ACS712 (Amazon / Banggood)

7. TVS դիոդ- P6KE36CA (Amazon / Aliexpress)

8. Տրանզիստորներ - 2N3904 (Amazon / Banggood)

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

10. Կերամիկական կոնդենսատորներ (0.1uF x 2) (Amazon / Banggood)

11. 20x4 I2C LCD (Amazon / Banggood)

12. RGB LED (Amazon / Banggood)

13. Bi-Color LED (Amazon)

15. Jumper Wires / Wires (Amazon / Banggood)

16. Գլխի կապում (Amazon / Banggood)

17. eերմային լվացարաններ (Amazon / Aliexpress)

18. Ապահովիչների սեփականատեր և ապահովիչներ (Amazon)

19. Սեղմեք կոճակը (Amazon / Banggood)

22. Պտուտակային տերմինալներ 1x6 փին (Aliexpress)

23. PCB Standoffs (Banggood)

24. USB վարդակից (Amazon / Banggood)

Գործիքներ:

1. oldոդման երկաթ (Amazon)

2. Desոդման պոմպ (Amazon)

2. Մետաղական կտրիչ և մերկացուցիչ (Amazon)

3. Պտուտակահան (Amazon)

Քայլ 1. PWM լիցքավորման վերահսկիչի աշխատանքի սկզբունքը

PWM- ը նշանակում է Pulse Width Modulation, որը նշանակում է այն մեթոդը, որն օգտագործում է լիցքը կարգավորելու համար: Նրա գործառույթն է `իջեցնել արևային վահանակի լարումը մարտկոցին մոտ` մարտկոցի պատշաճ լիցքավորումը ապահովելու համար: Այլ կերպ ասած, նրանք արգելափակում են արևային վահանակի լարումը մարտկոցի լարման վրա ՝ Արևային վահանակի Vmp- ը ներքև քաշելով մարտկոցի համակարգի լարման վրա ՝ առանց հոսանքի փոփոխության:

Այն օգտագործում է էլեկտրոնիկայի անջատիչ (MOSFET) `արևային մարտկոցը մարտկոցին միացնելու և անջատելու համար: Բարձր հաճախականությամբ MOSFET- ը միացնելով զարկերակի տարբեր լայնություններով `կարող է պահպանվել կայուն լարումը: PWM վերահսկիչն ինքնակարգավորվում է ՝ փոփոխելով մարտկոց ուղարկվող իմպուլսների լայնությունը (երկարությունը) և հաճախականությունը:

Երբ լայնությունը 100%է, MOSFET- ը միացված է, ինչը թույլ է տալիս արևային վահանակին լիցքավորել մարտկոցը: Երբ լայնությունը 0% է, տրանզիստորը անջատված է Արևային վահանակի բաց միացումով, ինչը թույլ չի տալիս հոսանքի հոսք դեպի մարտկոց, երբ մարտկոցը լիովին լիցքավորված է:

Քայլ 2: Ինչպե՞ս է աշխատում սխեման:

Լիցքավորման վերահսկիչի սիրտը Arduino Nano տախտակն է: Arduino- ն զգում է արևային վահանակի և մարտկոցի լարումները ՝ օգտագործելով լարման բաժանարար երկու սխեմաներ: Լարման այս մակարդակների համաձայն, այն որոշում է, թե ինչպես լիցքավորել մարտկոցը և վերահսկել բեռը:

Նշում. Վերը նկարում պատկերված է ուժի և կառավարման ազդանշանի տպագրական սխալ: Կարմիր գիծը իշխանության համար է, իսկ դեղին գիծը ՝ կառավարման ազդանշանի:

Ամբողջ սխեմատիկան բաժանված է հետևյալ սխեմաների.

1. Էլեկտրաէներգիայի բաշխման սխեմա

Մարտկոցի էներգիան (B+ & B-) իջնում է մինչև 5 Վ մինչև X1 (MP2307) շերտի փոխարկիչը: Buck փոխարկիչից ելքը բաշխվում է

1. Arduino Board

2. LED- ները `նշման համար

3. LCD էկրան

4. USB պորտ ՝ գաջեթները լիցքավորելու համար:

2. Մուտքային տվիչներ

Արևային վահանակի և մարտկոցի լարումները զգացվում են R1-R2 և R3-R4 ռեզիստորներից բաղկացած լարման բաժանարար երկու սխեմաների միջոցով: C1 և C2- ը զտիչ կոնդենսատորներ են `անցանկալի աղմուկի ազդանշանները զտելու համար: Լարման բաժանարարներից ելքը միացված է համապատասխանաբար Arduino անալոգային կապերին A0 և A1 համապատասխանաբար:

Արևային վահանակը և բեռի հոսանքները զգացվում են երկու ACS712 մոդուլների միջոցով: Ընթացիկ տվիչներից ելքը համապատասխանաբար միացված է Arduino անալոգային A3 և A2 կապին համապատասխանաբար:

Մարտկոցի ջերմաստիճանը չափվում է ՝ օգտագործելով DS18B20 ջերմաստիճանի տվիչ: R16 (4.7K) քաշվող դիմադրություն է: Temperatureերմաստիճանի տվիչի ելքը միացված է Arduino Digital pin D12- ին:

3. Կառավարման սխեմաներ

Կառավարման սխեմաները հիմնականում ձևավորվում են երկու p-MOSFET Q1 և Q2 միջոցով: MOSFET Q1- ն օգտագործվում է մարտկոցին լիցքավորման զարկերակը ուղարկելու համար, իսկ MOSFET Q2- ը `բեռը քշելու համար: Երկու MOSFET շարժիչային սխեմաները բաղկացած են երկու տրանզիստորներից ՝ T1 և T2, R6 և R8 ձգվող դիմադրիչներով: Տրանզիստորների բազային հոսանքը վերահսկվում է R5 և R7 ռեզիստորներով:

4. Պաշտպանական սխեմաներ

Արևային վահանակի կողմից մուտքային գերլարումն ապահովված է TVS դիոդ D1- ի միջոցով: Հակադարձ հոսանքը մարտկոցից դեպի արևային վահանակ պաշտպանված է Schottky diode D2- ով: Գերհոսանքը պաշտպանված է F1 ապահովիչով:

5. LED ցուցում

LED1, LED2 և LED3 օգտագործվում են համապատասխանաբար արևի, մարտկոցի և բեռնվածքի կարգավիճակը նշելու համար: R9- ից R15 ռեզիստորները ընթացիկ սահմանափակող ռեզիստորներ են:

7. LCD էկրան:

I2C LCD էկրանն օգտագործվում է տարբեր պարամետրեր ցուցադրելու համար:

8. USB լիցքավորում

USB վարդակից միացված է Buck Converter- ից մինչև 5 Վ ելք:

9. Համակարգի վերականգնում

SW1- ը Arduino- ն վերականգնելու համար սեղմող կոճակ է:

Սխեման կարող եք ներբեռնել ստորև կցված PDF ձևաչափով:

Քայլ 3. Արևային լիցքավորման վերահսկիչի հիմնական գործառույթները

Լիցքավորման վերահսկիչը նախագծված է ՝ հաշվի առնելով հետևյալ կետերը:

1. Կանխել մարտկոցի գերլիցքավորումը. Արևային վահանակի կողմից մարտկոցին մատակարարվող էներգիան սահմանափակելու դեպքում, երբ մարտկոցը լիովին լիցքավորվի: Սա իրականացվում է իմ ծածկագրի charge_cycle () - ում:

2. Կանխել մարտկոցի գերբեռնվածությունը. Մարտկոցը անջատել էլեկտրական բեռներից, երբ մարտկոցը ցածր լիցքավորման է հասնում: Սա իրականացվում է իմ ծածկագրի load_control () - ում:

3. Տրամադրել բեռի վերահսկման գործառույթներ. Էլեկտրական բեռը ավտոմատ կերպով միացնելու և անջատելու համար որոշակի ժամանակ: Բեռը ՄԻԱԵԼ է մայրամուտին, և անջատված է ՝ արևածագին: Սա իրականացվում է իմ ծածկագրի load_control () - ում: 4. Ուժի և էներգիայի մոնիտորինգ. Վերահսկել բեռի հզորությունը և էներգիան և ցուցադրել դրանք:

5. Պաշտպանեք աննորմալ վիճակից. Պաշտպանել միացումը տարբեր աննորմալ իրավիճակներից, ինչպիսիք են կայծակը, գերլարման, գերլարման և կարճ միացումը և այլն:

6. Նշում և ցուցադրում. Նշել և ցուցադրել տարբեր պարամետրեր

7. Սերիալային հաղորդակցություն. Սերիական մոնիտորում տպել տարբեր պարամետրեր

8. USB լիցքավորում. Խելացի սարքերը լիցքավորելու համար

Քայլ 4: Լարման չափում

Լարման տվիչները օգտագործվում են արևային վահանակի և մարտկոցի լարումը զգալու համար: Այն իրականացվում է երկու լարման բաժանարար սխեմաների միջոցով: Այն բաղկացած է երկու ռեզիստորներից ՝ R1 = 100k և R2 = 20k ՝ արևային վահանակի լարումը զգալու համար և նմանապես R3 = 100k և R4 = 20k մարտկոցի լարման համար: R1- ից և R2- ից ելքը միացված է Arduino անալոգային A0 կապին, իսկ R3- ից և R4- ից ելքը `Arduino անալոգային A1 կապին:

Լարման չափում. Arduino- ի անալոգային մուտքերը կարող են օգտագործվել DC- ի լարումը 0 -ից 5V- ի չափման համար (ստանդարտ 5V անալոգային հղման լարման օգտագործման դեպքում), և այս միջակայքը կարող է ավելացվել `օգտագործելով լարման բաժանարար ցանց: Լարման բաժանարարը նվազեցնում է Arduino- ի անալոգային մուտքերի տիրույթում չափվող լարումը:

Լարման բաժանարար սխեմայի համար Vout = R2/(R1+R2) x Vin

Vin = (R1+R2)/R2 x Vout

AnalogRead () գործառույթը կարդում է լարումը և այն փոխարկում է 0 -ից 1023 -ի միջև ընկած թվին

Կալիբրացիա. Մենք կարդալու ենք ելքային արժեքը Arduino- ի անալոգային մուտքերից և դրա analogRead () գործառույթից: Այդ գործառույթը թողարկում է 0 -ից 1023 -ի արժեք, որը կազմում է 0.00488V յուրաքանչյուր աճի համար (ինչպես 5/1024 = 0.00488V)

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

Vin = ADC հաշվարկ*0.00488*(120/20) վոլտ // Ընդգծված հատվածը մասշտաբի գործոն է

Նշում. Սա մեզ ստիպում է հավատալ, որ 1023 -ի ընթերցումը համապատասխանում է մուտքի լարման ճշգրիտ 5.0 վոլտ: Գործնականում դուք չեք կարող 5V ստանալ Arduino pin 5V- ից: Այսպիսով, չափաբերման ընթացքում նախ չափեք լարումը Arduino- ի 5v և GND կապանքների միջև ՝ օգտագործելով բազմիմետր, և օգտագործեք մասշտաբի գործակից ՝ օգտագործելով ստորև բերված բանաձևը.

Սանդղակի գործակից = չափված լարման/1024

Քայլ 5: Ընթացիկ չափում

Ընթացիկ չափման համար ես օգտագործել եմ Hall Effect ընթացիկ սենսոր ACS 712 -5A տարբերակը: Գոյություն ունեն ACS712 տվիչի երեք տարբերակ ՝ հիմնված նրա ընթացիկ զգայունության տիրույթի վրա: ACS712 սենսորը կարդում է ընթացիկ արժեքը և փոխակերպում այն համապատասխան լարման արժեքի: Երկու չափումները կապող արժեքը զգայունություն է: Բոլոր տարբերակների համար ելքային զգայունությունը հետևյալն է.

ACS712 մոդել -> ընթացիկ տիրույթ-> զգայունություն

ACS712 ELC -05 -> +/- 5A -> 185 մՎ/Ա

ACS712 ELC -20 -> +/- 20A -> 100 մՎ/Ա

ACS712 ELC -30 -> +/- 30A -> 66 մՎ/Ա

Այս նախագծում ես օգտագործել եմ 5A տարբերակը, որի նկատմամբ զգայունությունը 185mV/A է, իսկ միջին զգայուն լարումը ՝ 2.5V, երբ հոսանք չկա:

Կալիբրացում:

անալոգային ընթերցման արժեքը = analogRead (Pin);

Արժեք = (5/1024)*անալոգային ընթերցման արժեք // Եթե Arduino 5V pin- ից 5V չեք ստանում, ապա, Ընթացիկ amp- ում = (Արժեքը `offsetVoltage) / զգայունություն

Բայց, ըստ տվյալների թերթերի, օֆսեթ լարումը 2.5V է, իսկ զգայունությունը `185mV/A

Ընթացիկ ամպերում = (Արժեք -2.5) /0.185

Քայլ 6: Temերմաստիճանի չափում

Ինչու՞ է պահանջվում ջերմաստիճանի մոնիտորինգ:

Մարտկոցի քիմիական ռեակցիաները փոխվում են ջերմաստիճանի հետ: Երբ մարտկոցը տաքանում է, գազի ավելացումն ավելանում է: Երբ մարտկոցը սառչում է, այն ավելի դիմացկուն է դառնում լիցքավորման նկատմամբ: Կախված մարտկոցի ջերմաստիճանի փոփոխությունից, կարևոր է կարգավորել ջերմաստիճանի փոփոխությունների լիցքավորումը: Այսպիսով, կարևոր է լիցքավորումը հարմարեցնել `հաշվի առնելով ջերմաստիճանի հետևանքները: Temperatureերմաստիճանի տվիչը կչափի մարտկոցի ջերմաստիճանը, և Արևային լիցքավորման վերահսկիչը օգտագործում է այս մուտքը `պահանջվող լիցքի սահմանման կետը կարգավորելու համար: Փոխհատուցման արժեքը `5 մվ /դեԳ /բջիջ` կապարաթթու տիպի մարտկոցների համար: (–30mV/ºC 12V- ի համար և 15mV/ºC ՝ 6V մարտկոցի դեպքում): temperatureերմաստիճանի փոխհատուցման բացասական նշանը ցույց է տալիս, որ ջերմաստիճանի բարձրացումը պահանջում է լիցքավորման լարման նվազեցում: Լրացուցիչ մանրամասների համար կարող եք հետևել այս հոդվածին:

Peratերմաստիճանի չափում DS18B20- ով

Մարտկոցի ջերմաստիճանը չափելու համար ես օգտագործել եմ արտաքին DS18B20 զոնդ: Այն օգտագործում է միալար արձանագրություն `միկրոկոնտրոլերի հետ հաղորդակցվելու համար: Այն կարող է կցվել նավահանգստում J4 տախտակին:

DS18B20 ջերմաստիճանի տվիչի հետ միանալու համար անհրաժեշտ է տեղադրել One Wire գրադարանը և Dallas Temperature գրադարանը:

Դուք կարող եք կարդալ այս հոդվածը DS18B20 սենսորի վերաբերյալ լրացուցիչ մանրամասների համար:

Քայլ 7: USB լիցքավորման միացում

Buck փոխարկիչ MP2307- ը, որն օգտագործվում է սնուցման համար, կարող է հոսանք հաղորդել մինչև 3A: Այսպիսով, այն ունի բավարար լուսանցք ՝ USB սարքավորումները լիցքավորելու համար: USB վարդակից VCC- ն միացված է 5V- ին, իսկ GND- ը `GND- ին: Դուք կարող եք հղում կատարել վերը նշված սխեմատիկին:

Նշում. USB ելքային լարումը չի պահպանվում մինչև 5 Վ, երբ բեռնվածքի հոսանքը գերազանցում է 1 Ա -ն: Այսպիսով, ես խորհուրդ կտայի սահմանափակել USB բեռը 1A- ից ցածր:

Քայլ 8: Լիցքավորման ալգորիթմ

Երբ վերահսկիչը միացված է մարտկոցին, ծրագիրը կսկսի գործել: Սկզբում այն ստուգում է, արդյոք վահանակի լարումը բավարար է մարտկոցը լիցքավորելու համար: Եթե այո, ապա այն կմտնի լիցքավորման ցիկլի մեջ: Լիցքավորման ցիկլը բաղկացած է 3 փուլից:

1 -ին փուլ kանգվածային վճար

Arduino- ն Արևային վահանակն ուղղակիորեն կկապի մարտկոցին (աշխատանքային ցիկլի 99 %): Մարտկոցի լարումը աստիճանաբար կբարձրանա: Երբ մարտկոցի լարումը հասնի 14.4V- ի, կսկսվի 2 -րդ փուլը:

Այս փուլում հոսանքը գրեթե հաստատուն է:

2 -րդ փուլ Կլանման լիցք

Այս փուլում Arduino- ն կկարգավորի լիցքավորման հոսանքը `պահպանելով լարման մակարդակը 14.4 -ի վրա մեկ ժամվա ընթացքում: Լարվածությունը պահպանվում է `պահպանելով աշխատանքային ցիկլը:

3 -րդ փուլ Բոց լիցքավորում

Հսկիչը առաջացնում է կաթիլային լիցք `պահպանելու լարման մակարդակը 13.5 Վ -ում: Այս փուլը պահպանում է մարտկոցի լիարժեք լիցքավորումը: Եթե մարտկոցի լարումը 13.2 Վ -ից պակաս է 10 րոպե:

Լիցքավորման ցիկլը կկրկնվի:

Քայլ 9: Բեռների վերահսկում

Մթնշաղ/լուսաբաց և մարտկոցի լարման մոնիտորինգով բեռը ինքնաբերաբար միացնելու և անջատելու համար օգտագործվում է բեռի հսկողություն:

Բեռի վերահսկման հիմնական նպատակն է անջատել բեռը մարտկոցից `այն պաշտպանելու այն խորը լիցքաթափումից: Խորը լիցքաթափումը կարող է վնասել մարտկոցը:

DC բեռի տերմինալը նախատեսված է ցածր էներգիայի DC բեռի համար, ինչպիսին է փողոցային լույսը:

ՊՎ վահանակն ինքնին օգտագործվում է որպես լույսի ցուցիչ:

Ենթադրելով, որ արևային վահանակի լարումը> 5V նշանակում է լուսաբաց և երբ <5V մթնշաղ:

ON Վիճակը. Երեկոյան, երբ PV լարման մակարդակը իջնում է 5V- ից ցածր, և մարտկոցի լարումը ավելի բարձր է, քան LVD- ի կարգավորումը, վերահսկիչը միացնում է բեռը, իսկ կանաչ լապտերը վառվում են:

Անջատված վիճակ. Բեռը կդադարեցվի հետևյալ երկու պայմաններում.

1. Առավոտյան, երբ ՊՎ լարման լարումը 5 վ -ից բարձր է, 2. Երբ մարտկոցի լարումը ցածր է LVD պարամետրից

LVD- ն կոչվում է Lowածր լարման անջատում

Քայլ 10: Ուժ և էներգիա

Հզորություն. Էլեկտրաէներգիան լարման (վոլտ) և հոսանքի (ամպ) արտադրանք է

P = VxI Հզորության միավորը Watt կամ KW է

Էներգիա. Էներգիան ուժի (վտ) և ժամանակի (ժամ) արդյունք է

E = Pxt էներգիայի միավորը `Վտ ժամ կամ կիլովատ ժամ (կՎտժ)

Հզորության և էներգիայի վերահսկման համար տրամաբանությունը կիրառվում է ծրագրային ապահովման մեջ և պարամետրերը ցուցադրվում են 20x4 նշանի LCD էկրանով:

Պատկերի վարկ ՝ imgoat

Քայլ 11: Պաշտպանություն

1. Հակադարձ բևեռականություն և հակադարձ ընթացիկ պաշտպանություն արևային վահանակի համար

Հակառակ բևեռայնության և հոսանքի հակառակ հոսանքի պաշտպանության համար օգտագործվում է Schottky դիոդ (MBR2045):

2. Լիցքավորման և խորը լիցքաթափման պաշտպանություն

Overրագրակազմի կողմից իրականացվում է գերբեռնվածության և խորը լիցքաթափման պաշտպանություն:

3. Կարճ միացման և ծանրաբեռնվածության պաշտպանություն

Կարճ միացման և ծանրաբեռնվածության պաշտպանությունն իրականացվում է F1 ապահովիչով:

4. Արևային վահանակի մուտքի ժամանակ գերլարումից պաշտպանություն

Էներգահամակարգերում ժամանակավոր գերլարումներն առաջանում են տարբեր պատճառներով, սակայն կայծակը առաջացնում է ամենածանր գերլարումները: Սա հատկապես ճիշտ է PV համակարգերի դեպքում `բացված տեղերի և համակարգի միացման մալուխների պատճառով: Այս նոր դիզայնի մեջ ես օգտագործեցի 600 վտ հզորությամբ երկկողմանի TVS դիոդ (P6KE36CA) ՝ PV տերմինալներում կայծակն ու գերլարման ճնշումը ճնշելու համար:

պատկերի վարկ ՝ անվճար պատկերներ

Քայլ 12: LED ցուցումներ

1. Արևային լուսադիոդ.

Արևային LED ------------------- Արևային կարգավիճակ

Կանաչ օր

ԿԱՐՄԻՐ ------------------------- Գիշեր

2. Մարտկոցի լիցքավորման վիճակ (SOC) LED: LED2

Մարտկոցի էներգիայի պարունակությունը որոշող կարևոր պարամետրը լիցքավորման վիճակն է (SOC): Այս պարամետրը ցույց է տալիս, թե որքան լիցք կա մարտկոցում: RGB LED- ն օգտագործվում է մարտկոցի լիցքավորման վիճակը նշելու համար: Միացման համար տե՛ս վերը նշված սխեմատիկ պատկերը:

Մարտկոցի LED ---------- Մարտկոցի կարգավիճակը

ԿԱՐՄԻՐ ------------------ Լարման ցածր է

Կանաչ ------------------ Լարումն առողջ է

Կապույտ ------------------ Լիովին լիցքավորված

2. Բեռնել LED: LED3

Բեռի կարգավիճակի նշման համար օգտագործվում է երկգույն (կարմիր/կանաչ) լեդ: Կապի համար դիմեք վերը նշված սխեմային:

Բեռի LED ------------------- Բեռի կարգավիճակը

Կանաչ ----------------------- Միացված է (միացված է)

ԿԱՐՄԻՐ ------------------------- Անջատված (անջատված)

Քայլ 13: LCD էկրան

20X4 լիցքավորիչ LCD- ն օգտագործվում է արևային վահանակի, մարտկոցի և բեռնվածքի պարամետրերի վերահսկման համար:

Պարզության համար այս նախագծի համար ընտրվում է I2C LCD էկրան: Arduino- ի հետ միանալու համար անհրաժեշտ է ընդամենը 4 լար:

Կապը ստորև.

LCD Arduino

VCC 5V, GNDGND, SDAA4, SCLA5

Տող -1. Արևային վահանակի լարումը, ընթացիկ և հզորությունը

Տող -2. Մարտկոցի լարման, ջերմաստիճանի և լիցքավորման կարգավիճակ (լիցքավորում / լիցքավորում)

Տող -3. Բեռնել հոսանքը, հզորությունը և բեռի կարգավիճակը

Տող -4. Արևային վահանակից մուտքագրվող էներգիա և բեռի կողմից սպառված էներգիա:

Դուք պետք է գրադարանը ներբեռնեք LiquidCrystal_I2C- ից:

Քայլ 14: Նախատիպերի ստեղծում և փորձարկում

1. Breadboard:

Նախ, ես միացում կազմեցի Breadboard- ի վրա: Առանց զոդման տախտակի հիմնական առավելությունն այն է, որ այն առանց զոդման է: Այսպիսով, դուք կարող եք հեշտությամբ փոխել դիզայնը `անհրաժեշտության դեպքում անջատելով բաղադրիչներն ու լարերը:

2. Պերֆորացված տախտակ

Հացահատիկի փորձարկումը կատարելուց հետո ես միացում կատարեցի Պերֆորացված տախտակի վրա: Այն դարձնելու համար հետևեք ստորև տրված հրահանգին

թ) Նախ տեղադրեք բոլոր մասերը Պերֆորացված տախտակի անցքի մեջ:

ii) Sոդեք բոլոր բաղադրամասի բարձիկները և կտրեք լրացուցիչ ոտքերը սեղմիչով:

iii) Միացրեք զոդման բարձիկները `օգտագործելով լարերը ըստ սխեմատիկ սխեմայի:

iv) Շրջանակը գետնից մեկուսացնելու համար օգտագործեք փակուղի:

Պերֆորացված տախտակի սխեման իսկապես ուժեղ է և կարող է մշտապես տեղակայվել նախագծում: Նախատիպի փորձարկումից հետո, եթե ամեն ինչ կատարյալ աշխատի, մենք կարող ենք շարժվել դեպի վերջնական PCB- ի նախագծում:

Քայլ 15: PCB նախագծում

Ես գծել եմ սխեման ՝ օգտագործելով EasyEDA առցանց ծրագրակազմը, որից հետո անցել եմ PCB- ի դասավորությանը:

Սխեմատիկայում ձեր ավելացրած բոլոր բաղադրիչները պետք է լինեն այնտեղ ՝ միմյանց վրա դրված, պատրաստ տեղադրման և ուղղորդման: Քաշեք բաղադրիչները ՝ բռնելով նրա բարձիկներից: Այնուհետեւ տեղադրեք այն ուղղանկյուն սահմանագծի ներսում:

Բոլոր բաղադրիչները դասավորեք այնպես, որ խորհուրդը զբաղեցնի նվազագույն տարածք: Որքան փոքր է տախտակի չափը, այնքան ավելի էժան կլինի PCB- ի արտադրության արժեքը: Օգտակար կլինի, եթե այս տախտակի վրա տեղադրվեն որոշ ամրացման անցքեր, որպեսզի այն տեղադրվի պարիսպում:

Այժմ դուք պետք է երթուղով գնաք: Երթուղին այս գործընթացի ամենազվարճալի մասն է: Դա նման է հանելուկ լուծելուն: Օգտագործելով հետևման գործիքը, մենք պետք է միացնենք բոլոր բաղադրիչները: Դուք կարող եք օգտագործել ինչպես վերին, այնպես էլ ստորին շերտը `երկու տարբեր հետքերի համընկնումից խուսափելու և հետքերը ավելի կարճ դարձնելու համար:

Գրատախտակին տեքստ ավելացնելու համար կարող եք օգտագործել Silk շերտը: Բացի այդ, մենք ի վիճակի ենք պատկեր ֆայլ տեղադրել, այնպես որ ես ավելացնում եմ իմ վեբ կայքի պատկերանշանի պատկերը, որը պետք է տպվի գրատախտակին: Ի վերջո, օգտագործելով պղնձի տարածքի գործիքը, մենք պետք է ստեղծենք PCB- ի գրունտային տարածքը:

Այժմ PCB- ն պատրաստ է արտադրության:

Քայլ 16: Ներբեռնեք Gerber ֆայլերը

PCB- ն պատրաստելուց հետո մենք պետք է ստեղծենք այն ֆայլերը, որոնք կարող են ուղարկվել PCB արտադրող ընկերությանը, որը ժամանակին մեզ հետ կուղարկի իրական PCB:

EasyEDA- ում Դուք կարող եք արտադրել ֆայլերի (Gerber ֆայլ) փաստաթուղթ> Generate Gerber կամ գործիքի տողից կտտացնել Generate Gerber կոճակը: Ստեղծված Gerber ֆայլը սեղմված փաթեթ է: Ապակոմպրեսիոնից հետո կարող եք տեսնել հետևյալ 8 ֆայլերը.

1. Ստորին պղինձ `.gbl

2. Վերևի պղինձ ՝.gtl

3. Ստորին զոդման դիմակներ `.gbs

4. Վերևի զոդման դիմակներ.. Gts

5. Ստորին մետաքսե էկրան `.gbo

6. Վերևի մետաքսե էկրան ՝.gto

7. Գայլիկոն.. Drl

8. Արտագիր

Դուք կարող եք ներբեռնել Gerber ֆայլերը PCBWay- ից

Երբ դուք պատվեր կատարեք PCBWay- ից, ես կստանամ 10% նվիրատվություն PCBWay- ից `իմ աշխատանքում ներդրման համար: Ձեր փոքրիկ օգնությունը կարող է ինձ քաջալերել ապագայում կատարել ավելի հիանալի աշխատանք: Շնորհակալություն համագործակցության համար:

Քայլ 17: PCB արտադրություն

Այժմ ժամանակն է պարզել PCB արտադրող, որը կարող է մեր Gerber ֆայլերը վերածել իրական PCB- ի: Ես ուղարկել եմ Gerber- ի իմ ֆայլերը JLCPCB ՝ իմ PCB- ի արտադրության համար: Նրանց ծառայությունը չափազանց լավ է: Ես ստացել եմ իմ PCB- ն Հնդկաստանում 10 օրվա ընթացքում:

Theրագրի BOM- ը կցված է ստորև:

Քայլ 18: Բաղադրիչների զոդում

PCB fab house- ից տախտակ ստանալուց հետո դուք պետք է կպցրեք բաղադրիչները:

Oldոդման համար ձեզ հարկավոր կլինի արժանապատիվ oldոդման երկաթ, oldոդիչ, քամիչ, oldոդման հյուսվածքներ կամ պոմպ և բազմաչափ:

Լավ պրակտիկա է բաղադրիչները զոդել ըստ դրանց բարձրության: Սկզբում կպցրեք փոքր բարձրության բաղադրամասերը:

Բաղադրիչները միացնելու համար կարող եք հետևել հետևյալ քայլերին.

1. Մղեք բաղադրիչի ոտքերը դրանց անցքերի միջով և միացրեք PCB- ն մեջքի վրա:

2. Holdոդման երկաթի ծայրը պահեք պահոցի և բաղադրամասի ոտքի հանգույցին:

3. Կպցրեք սոսինձը հոդի մեջ այնպես, որ այն հոսում է կապարի շուրջը և ծածկում բարձիկը: Երբ այն պտտվել է շուրջը, հեռացրեք ծայրը:

4. Կտրեք լրացուցիչ ոտքերը ՝ օգտագործելով Nipper:

Հետևեք բոլոր բաղադրիչներին զոդելու վերը նշված կանոններին:

Քայլ 19. ACS712 ընթացիկ տվիչի տեղադրում

ACS712 ընթացիկ սենսորը, որը ես ստացել եմ, ունի միացման համար նախապես զոդված պտուտակային տերմինալ: Մոդուլն անմիջապես PCB- ի տախտակին ամրացնելու համար նախ պետք է ապամոնտաժել պտուտակային տերմինալը:

Ես ապամոնտաժում եմ պտուտակային տերմինալը ապամոդեցման պոմպի օգնությամբ, ինչպես ցույց է տրված վերևում:

Հետո ես գլխիկով զոդեցի ACS712 մոդուլը:

Ip+ և Ip- տերմինալը PCB- ին միացնելու համար ես օգտագործեցի դիոդի տերմինալի ոտքերը:

Քայլ 20 ՝ Buck Converter- ի ավելացում

Buck Converter մոդուլը զոդելու համար դուք պետք է պատրաստեք վերնագրի 4 ուղիղ կապ, ինչպես ցույց է տրված վերևում:

Headոդեք X1- ի 4 վերնագրի կապում, 2 -ը `ելքի համար, իսկ մնացած երկուսը` մուտքերի համար:

Քայլ 21. Ավելացնել Arduino Nano- ն

Երբ դուք գնում եք ուղիղ վերնագրեր, դրանք Arduino Nano- ի համար չափազանց երկար կլինեն: Դուք պետք է դրանք կտրեք համապատասխան երկարությամբ: Սա նշանակում է յուրաքանչյուրը 15 կապում:

Կանանց վերնագրի կտորները կտրելու լավագույն միջոցը 15 կապում հաշվելն է, քաշեք 16 -րդ քորոցը, այնուհետև սեղմիչով 15 -րդ և 17 -րդ քորոցների միջև եղած բացը կտրելու համար:

Այժմ մենք պետք է տեղադրենք կին վերնագրերը PCB- ի վրա: Վերցրեք ձեր վերնագրերը և տեղադրեք դրանք Arduino Nano տախտակի արական վերնագրերի վրա:

Այնուհետև վերնագրի կանացի կապումներն ամրացրեք Charge Controller PCB- ին:

Քայլ 22. MOSFET- ների պատրաստում

Նախքան MOSFETs Q1 Q2- ը և D1 դիոդը միացնելը PCB- ին, ավելի լավ է նախ դրանք ամրացնել տաքացուցիչները: Heերմային լվացարաններն օգտագործվում են սարքից ջերմությունը հեռացնելու համար `սարքի ավելի ցածր ջերմաստիճանը պահպանելու համար:

Կիրառեք ջեռուցիչի մի շերտ MOSFET մետաղական հիմքի ափսեի վրա: Այնուհետև տեղադրեք ջերմահաղորդիչ բարձիկը MOSFET- ի և ջերմատաքսի միջև և ամրացրեք պտուտակը: Դուք կարող եք կարդալ այս հոդվածը, թե ինչու է անհրաժեշտ ջերմատաքացուցիչը:

Ի վերջո, դրանք կպցրեք լիցքավորման վերահսկիչի PCB- ին:

Քայլ 23: Անկյունների ամրացում

Բոլոր մասերը զոդելուց հետո ամրացումները ամրացրեք 4 անկյուններում: Ես օգտագործել եմ M3 Brass Hex Standoffs- ը:

Կանգնեցման օգտագործումը կապահովի բավականաչափ մաքրություն զոդման հոդերի և լարերի գետնից:

Քայլ 24. Softwareրագրակազմ և գրադարաններ

Նախ, ներբեռնեք կցված Arduino ծածկագիրը: Այնուհետև ներբեռնեք հետևյալ գրադարանները և տեղադրեք դրանք:

1. Մեկ մետաղալար

2. DallasTemperature

3. LiquidCrystal_I2C

4. PID գրադարան

Ամբողջ ծածկագիրը ճկունության համար կոտրված է փոքր ֆունկցիոնալ բլոկի մեջ: Ենթադրենք, օգտագործողը շահագրգռված չէ օգտագործել LCD էկրան և գոհ է led ցուցիչից: Այնուհետեւ պարզապես անջատեք lcd_display () դատարկ օղակից (): Վերջ: Նմանապես, ըստ օգտագործողի պահանջի, նա կարող է միացնել և անջատել տարբեր գործառույթներ:

Բոլոր վերը նշված գրադարանները տեղադրելուց հետո վերբեռնեք Arduino կոդը:

Նշում. Ես այժմ աշխատում եմ ծրագրակազմի վրա `ավելի լավ լիցքավորման ալգորիթմ իրականացնելու համար: Խնդրում ենք կապ հաստատել ՝ վերջին տարբերակը ստանալու համար:

Թարմացվել է 02.04.2020 թ.:

Վերբեռնեց նոր ծրագրակազմ ՝ լիցքավորման կատարելագործված ալգորիթմով և դրանում PID վերահսկիչի ներդրմամբ:

Քայլ 25. Վերջնական փորձարկում

Միացրեք Charge Controller մարտկոցի տերմինալները (BAT) 12 Վ մարտկոցին: Համոզված եղեք, որ բևեռականությունը ճիշտ է: Միացումից հետո LED- ն և LCD- ն անմիջապես կսկսեն աշխատել: Դուք նաև կնկատեք մարտկոցի լարումը և ջերմաստիճանը LCD էկրանին 2 -րդ շարքում:

Այնուհետև միացրեք արևային վահանակը արևային տերմինալին (SOL), LCD էկրանին առաջին շարքում կարող եք տեսնել արևի լարումը, հոսանքը և հզորությունը: Ես օգտագործել եմ Լաբորատորիայի սնուցման աղբյուրը ՝ Արևային վահանակը մոդելավորելու համար: Ես օգտագործել եմ իմ էներգաչափիչները ՝ համեմատելու Լարման, հոսանքի և էներգիայի արժեքները LCD էկրանին:

Փորձարկման ընթացակարգը ցուցադրված է այս ցուցադրական տեսանյութում

Հետագայում այս նախագծի համար նախագծելու եմ 3D տպագիր պատյան: Կապի մեջ եղեք:

Այս նախագիծը մուտք է PCB մրցույթին, խնդրում եմ քվեարկեք իմ օգտին: Ձեր ձայներն ինձ համար իսկական ոգեշնչում են `ավելի քրտնաջան աշխատանք կատարելու համար` ավելի օգտակար այսպիսի նախագծեր գրելու համար:

Շնորհակալություն իմ Instructable- ը կարդալու համար: Եթե ձեզ դուր է գալիս իմ նախագիծը, մի մոռացեք այն կիսել:

Մեկնաբանություններն ու արձագանքները միշտ ողջունելի են:

Երկրորդ տեղը PCB նախագծման մարտահրավերում