ARDUINO PWM SOLAR CHARGE CONTROLLER (V 2.02): 25 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Kui kavatsete paigaldada akupangaga võrguvälise päikesesüsteemi, vajate päikeseenergia laadimiskontrollerit. See on seade, mis asetatakse päikesepaneeli ja akupanga vahele, et kontrollida päikesepaneelide akudesse siseneva elektrienergia kogust. Peamine ülesanne on veenduda, et aku on korralikult laetud ja ülelaadimise eest kaitstud. Kui päikesepaneeli sisendpinge tõuseb, reguleerib laadimiskontroller akude laadimist, vältides ülelaadimist, ja ühendab aku tühjenedes koormuse lahti.

Minu päikeseprojektidega saate tutvuda minu veebisaidil: www.opengreenenergy.com ja YouTube'i kanalil: Open Green Energy

Päikeselaengu regulaatorite tüübid

Praegu on PV elektrisüsteemides tavaliselt kahte tüüpi laadimiskontrollereid:

1. Pulse Width Modulation (PWM) kontroller

2. Maksimaalse võimsuspunkti jälgimise (MPPT) kontroller

Selles juhendis selgitan teile PWM päikeseenergia laadimiskontrolleri kohta. Olen ka varem postitanud mõned artiklid PWM -i laadimiskontrollerite kohta. Minu päikeseenergia laadimiskontrollerite varasem versioon on Internetis üsna populaarne ja kasulik inimestele kogu maailmas.

Arvestades oma varasemate versioonide kommentaare ja küsimusi, muutsin oma olemasolevat V2.0 PWM laadimiskontrollerit uueks versiooniks 2.02.

Järgmised on muudatused versioonis V2.02 w.r.t V2.0:

1. Madala efektiivsusega lineaarne pingeregulaator asendatakse 5V toiteallika jaoks muunduriga MP2307.

2. Üks täiendav vooluandur päikesepaneelilt tuleva voolu jälgimiseks.

3. MOSFET-IRF9540 asendatakse parema jõudluse tagamiseks IRF4905-ga.

4. LM35 temp-andur on asendatud DS18B20 sondiga aku täpseks temperatuuri jälgimiseks.

5. USB -port nutiseadmete laadimiseks.

6. Ühe kaitsme kasutamine kahe asemel

7. Üks täiendav LED, mis näitab päikeseenergia olekut.

8. Kolmeastmelise laadimisalgoritmi rakendamine.

9. PID -regulaatori rakendamine laadimisalgoritmis

10. Valmistas projekti jaoks kohandatud trükkplaadi

Spetsifikatsioon

1. Laadimiskontroller ja energiaarvesti

2. Automaatne aku pinge valik (6V/12V)

3. PWM -i laadimisalgoritm automaatse laadimise seadepunktiga vastavalt aku pingele

4. LED -indikaator laetuse ja koormuse oleku kohta

5. 20x4 sümboliga LCD -ekraan pingete, voolu, võimsuse, energia ja temperatuuri kuvamiseks.

6. Piksekaitse

7. Pöördvoolu kaitse

8. Lühiahela ja ülekoormuskaitse

9. Temperatuuri kompenseerimine laadimiseks

10. USB -port laadimisvidinate jaoks

Tarvikud

PCB V2.02 saate tellida saidilt PCBWay

1. Arduino Nano (Amazon / Banggood)

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

3. Toite diood -MBR2045 (Amazon / Aliexpress)

4. Buck Converter-MP2307 (Amazon / Banggood)

5. Temperatuuriandur - DS18B20 (Amazon / Banggood)

6. Vooluandur - ACS712 (Amazon / Banggood)

7. TVS diood- P6KE36CA (Amazon / Aliexpress)

8. Transistorid - 2N3904 (Amazon / Banggood)

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

10. Keraamilised kondensaatorid (0,1uF x 2) (Amazon / Banggood)

11. 20x4 I2C LCD (Amazon / Banggood)

12. RGB LED (Amazon / Banggood)

13. Kahevärviline LED (Amazon)

15. Jump traadid / juhtmed (Amazon / Banggood)

16. Päisepoldid (Amazon / Banggood)

17. Jahutusradiaatorid (Amazon / Aliexpress)

18. Kaitsmehoidja ja kaitsmed (Amazon)

19. Nupp (Amazon / Banggood)

22. Keerake klemmid 1x6 tihvtiga (Aliexpress)

23. PCB seisakud (Banggood)

24. USB pesa (Amazon / Banggood)

Tööriistad:

1. Jootekolb (Amazon)

2. jootmispump (Amazon)

2. Juhtmete lõikur ja eemaldaja (Amazon)

3. Kruvikeeraja (Amazon)

Samm: PWM laadimiskontrolleri tööpõhimõte

PWM tähistab impulsi laiuse modulatsiooni, mis tähistab meetodit, mida ta kasutab laengu reguleerimiseks. Selle ülesanne on tõmmata päikesepaneeli pinge aku lähedale, et tagada aku nõuetekohane laadimine. Teisisõnu, nad lukustavad päikesepaneeli pinge aku pingele, lohistades päikesepaneeli Vmp akusüsteemi pingele, muutmata voolu.

See kasutab päikesepaneeli ja aku ühendamiseks ja lahtiühendamiseks elektroonilist lülitit (MOSFET). Lülitades MOSFET -i kõrgel sagedusel erinevate impulsi laiustega, saab säilitada püsiva pinge. PWM-regulaator reguleerib ennast, muutes akule saadetavate impulsside laiust (pikkust) ja sagedust.

Kui laius on 100%, on MOSFET täielikult sisse lülitatud, võimaldades päikesepaneelil akut hulgi laadida. Kui laius on 0%, on transistor päikesepaneelil ringlusest väljas, takistades voolu voolamist akule, kui aku on täielikult laetud.

Samm: kuidas vooluring töötab?

Laadimiskontrolleri süda on Arduino Nano plaat. Arduino tuvastab päikesepaneeli ja aku pingeid, kasutades kahte pingejaotusahelat. Nende pingetasemete järgi otsustab ta, kuidas akut laadida ja koormust juhtida.

Märkus. Ülaltoodud pildil on toite- ja juhtimissignaali trükiviga. Punane joon on toiteallikaks ja kollane joon juhtsignaaliks.

Kogu skeem on jagatud järgmisteks ahelateks:

1. Toitejaotusahel:

Aku (B+ & B-) toite vähendab X1 (MP2307) buck-muundur 5 V-ni. Buck -muunduri väljund jaotatakse

1. Arduino juhatus

2. LED -id indikaatoriks

3. LCD -ekraan

4. USB -port vidinate laadimiseks.

2. Sisendandurid:

Päikesepaneeli ja aku pingeid saab mõõta kahe pingejaotusahela abil, mis koosnevad takistitest R1-R2 ja R3-R4. C1 ja C2 on filtrikondensaatorid soovimatute mürasignaalide filtreerimiseks. Pingejaoturite väljund on ühendatud vastavalt Arduino analoogpistikutega A0 ja A1.

Päikesepaneeli ja koormusvoolude tuvastamiseks kasutatakse kahte ACS712 moodulit. Vooluandurite väljund on ühendatud vastavalt Arduino analoogpistikuga A3 ja A2.

Aku temperatuuri mõõdetakse temperatuurianduri DS18B20 abil. R16 (4,7K) on tõmbetakistus. Temperatuurianduri väljund on ühendatud Arduino Digital pin D12 -ga.

3. Juhtimisahelad:

Juhtimisahelad on põhimõtteliselt moodustatud kahest p-MOSFET-ist Q1 ja Q2. MOSFET Q1 kasutatakse laadimisimpulsi saatmiseks akule ja MOSFET Q2 koormuse juhtimiseks. Kaks MOSFET-draiveriahelat koosnevad kahest transistorist T1 ja T2, millel on tõmbetakistid R6 ja R8. Transistoride baasvoolu juhivad takistid R5 ja R7.

4. kaitselülitused:

Päikesepaneeli poole sisendpinge on kaitstud TVS dioodi D1 abil. Aku ja päikesepaneeli vastuvoolu kaitseb Schottky diood D2. Ülevoolu kaitseb kaitse F1.

5. LED -indikaator:

LED1, LED2 ja LED3 kasutatakse vastavalt päikese, aku ja koormuse oleku näitamiseks. Takistid R9 kuni R15 on voolu piiravad takistid.

7. LCD -ekraan:

I2C LCD -ekraani kasutatakse erinevate parameetrite kuvamiseks.

8. USB laadimine:

USB -pistikupesa ühendatakse Buck -muunduri 5V väljundiga.

9. Süsteemi lähtestamine:

SW1 on nupp Arduino lähtestamiseks.

Skeemi saate alla laadida PDF -vormingus.

3. samm: päikeseenergia laadimiskontrolleri põhifunktsioonid

Laadimiskontroller on loodud järgmiste punktide eest hoolitsemisel.

1. Vältige aku ülelaadimist: päikesepaneelilt akule tarnitava energia piiramiseks, kui aku on täis laetud. Seda rakendatakse minu koodi charge_cycle ().

2. Vältige aku ülelaadimist: aku lahtiühendamiseks elektrikoormustest, kui aku jõuab madalale. Seda rakendatakse minu koodi load_control ().

3. Pakkuda koormuse juhtimise funktsioone: elektrilise koormuse automaatseks ühendamiseks ja lahtiühendamiseks kindlaksmääratud ajal. Koormus lülitub päikeseloojangu ajal sisse ja VÄLJAS päikesetõusu ajal. Seda rakendatakse minu koodi load_control (). 4. Võimsuse ja energia jälgimine: koormusvõimsuse ja energia jälgimiseks ning selle kuvamiseks.

5. Kaitske ebanormaalse seisundi eest: kaitsmaks vooluahelat erinevate ebanormaalsete olukordade eest, nagu välk, ülepinge, ülevool ja lühis jne.

6. Näitamine ja kuvamine: erinevate parameetrite näitamiseks ja kuvamiseks

7. Seriaalne side: erinevate parameetrite printimiseks jadamonitoris

8. USB -laadimine: nutiseadmete laadimiseks

4. samm: pinge mõõtmine

Pingeandureid kasutatakse päikesepaneeli ja aku pinge tajumiseks. Seda rakendatakse kahe pingejaotusahela abil. See koosneb kahest takistist R1 = 100k ja R2 = 20k päikesepaneeli pinge tuvastamiseks ja sarnaselt R3 = 100k ja R4 = 20k aku pinge jaoks. R1 ja R2 väljund on ühendatud Arduino analoogpistikuga A0 ja R3 ja R4 väljund on ühendatud Arduino analoogpistikuga A1.

Pinge mõõtmine: Arduino analoogsisendeid saab kasutada alalispinge mõõtmiseks vahemikus 0 kuni 5 V (standardse 5 V analoog -võrdluspinge kasutamisel) ja seda vahemikku saab suurendada pingejaotusvõrgu abil. Pingejagur vähendab mõõdetavat pinget Arduino analoogsisendite piires.

Pingejaguri ahela jaoks Vout = R2/(R1+R2) x Vin

Vin = (R1+R2)/R2 x Vout

Funktsioon analogRead () loeb pinge ja teisendab selle arvuks vahemikus 0 kuni 1023

Kalibreerimine: loeme väljundväärtust ühe Arduino analoogsisendiga ja selle funktsiooni analogRead () abil. See funktsioon väljastab väärtuse vahemikus 0 kuni 1023, mis on 0,00488V iga sammu kohta (nagu 5/1024 = 0,00488V)

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

Vin = ADC arv*0,00488*(120/20) Volt // esiletõstetud osa on skaalategur

Märkus. See paneb meid uskuma, et näitaja 1023 vastab täpselt 5,0 volti sisendpingele. Praktikas ei pruugi te Arduino 5V pingest alati 5V saada. Nii et kalibreerimise ajal mõõtke kõigepealt multimeedri abil pinge Arduino 5v ja GND kontaktide vahel ja kasutage skaalategurit, kasutades järgmist valemit:

Skaala tegur = mõõdetud pinge/1024

5. samm: praegune mõõtmine

Voolu mõõtmiseks kasutasin Hall -efekti vooluandurit ACS 712 -5A. ACS712 anduril on kolm varianti, mis põhinevad selle praeguse anduri ulatusel. ACS712 andur loeb praeguse väärtuse ja teisendab selle asjakohaseks pinge väärtuseks. Mõõtmist ühendav väärtus on tundlikkus. Kõigi variantide väljundtundlikkus on järgmine:

ACS712 mudel -> praegune vahemik -> tundlikkus

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

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

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

Selles projektis olen kasutanud varianti 5A, mille tundlikkus on 185mV/A ja keskmise anduri pinge on 2,5V, kui voolu pole.

Kalibreerimine:

analoogi lugemisväärtus = analogRead (Pin);

Väärtus = (5/1024)*analoog lugemisväärtus // Kui te ei saa 5 V Arduino 5 V pinist, siis

Vool amprites = (väärtus - nihkepinge) / tundlikkus

Kuid andmelehtede kohaselt on nihkepinge 2,5 V ja tundlikkus 185 mV/A

Vool amprites (väärtus-2,5)/0,185

6. samm: temperatuuri mõõtmine

Miks on temperatuuri jälgimine vajalik?

Aku keemilised reaktsioonid muutuvad temperatuuriga. Kui aku soojeneb, suureneb gaaside hulk. Kui aku jahtub, muutub see laadimise suhtes vastupidavamaks. Sõltuvalt sellest, kui palju aku temperatuur varieerub, on oluline temperatuuri muutuste jaoks laadimist reguleerida. Seega on oluline reguleerida laadimist temperatuuri mõjudega arvestamiseks. Temperatuuriandur mõõdab aku temperatuuri ja päikeseenergia laadimiskontroller kasutab seda sisendit, et reguleerida laengu seadepunkti vastavalt vajadusele. Pliiakude kompenseerimisväärtus on - 5 mv /degC /element. (–30mV/ºC 12V ja 15mV/ºC 6V aku puhul). Temperatuuri kompenseerimise negatiivne märk näitab, et temperatuuri tõus nõuab laadimisseadme vähendamist. Lisateabe saamiseks võite järgida seda artiklit.

Temperatuuri mõõtmine DS18B20 abil

Aku temperatuuri mõõtmiseks olen kasutanud välist sondi DS18B20. See kasutab mikrokontrolleriga suhtlemiseks ühe juhtmega protokolli. Selle saab ühendada tahvli porti J4.

DS18B20 temperatuurianduriga liidestamiseks peate installima One Wirefi teeki ja Dallase temperatuuriteegi.

DS18B20 anduri kohta lisateabe saamiseks lugege seda artiklit.

Samm: USB -laadimisahel

Toiteallikaks kasutatav muundur MP2307 võib anda voolu kuni 3A. Seega on sellel USB -vidinate laadimiseks piisavalt varu. USB -pesa VCC on ühendatud 5V ja GND on ühendatud GND -ga. Võite viidata ülaltoodud skeemile.

Märkus: USB -väljundpinget ei hoita 5 V -ni, kui koormusvool ületab 1A. Seega soovitaksin piirata USB koormust alla 1A.

8. samm: laadimisalgoritm

Kui kontroller on akuga ühendatud, käivitab programm toimingu. Esialgu kontrollitakse, kas paneeli pinge on aku laadimiseks piisav. Kui jah, siis läheb see laadimistsüklisse. Laadimistsükkel koosneb 3 etapist.

1. etapp Hulgitasu:

Arduino ühendab päikesepaneeli akuga otse (99 % töötsükkel). Aku pinge suureneb järk -järgult. Kui aku pinge jõuab 14,4 V -ni, algab 2. etapp.

Selles etapis on vool peaaegu konstantne.

2. etapp Neeldumislaeng:

Selles etapis reguleerib Arduino laadimisvoolu, hoides ühe tunni jooksul pingetaset 14,4. Pinget hoitakse konstantsena töötsükli reguleerimisega.

3. etapi ujukitasu:

Kontroller genereerib nihkelaengu, et hoida pingetaset 13,5 V juures. See etapp hoiab aku täielikult laetud. Kui aku pinge on 10 minuti jooksul alla 13,2 V.

Laadimistsüklit korratakse.

9. samm: koormuse juhtimine

Koorma automaatseks ühendamiseks ja lahtiühendamiseks, jälgides hämarust/koitu ja aku pinget, kasutatakse koormuse juhtimist.

Koormuse juhtimise peamine eesmärk on koormus aku küljest lahti ühendada, et kaitsta seda sügava tühjenemise eest. Sügav tühjendamine võib akut kahjustada.

Alalisvoolu koormusklemm on mõeldud väikese võimsusega alalisvoolu koormusele, näiteks tänavavalgustus.

Valgusandurina kasutatakse PV -paneeli ennast.

Eeldades, et päikesepaneeli pinge> 5V tähendab koitu ja <5V hämaras.

ON Tingimus: õhtul, kui PV -pinge langeb alla 5 V ja aku pinge on kõrgem kui LVD -seade, lülitab kontroller koormuse sisse ja roheline LED -tuli helendab.

VÄLJAS Tingimus: koormus katkeb järgmistel tingimustel.

1. Hommikul, kui PV -pinge on suurem kui 5 V, 2. Kui aku pinge on madalam kui LVD säte, siis koormuse punane LED SISSE näitab, et koormus on katkestatud.

LVD -d nimetatakse madalpinge lahtiühendamiseks

10. samm: võimsus ja energia

Võimsus: võimsus on pinge (volt) ja voolu (võimendi) tulemus

P = VxI Võimsusühik on Watt või KW

Energia: energia on võimsuse (vatt) ja aja (tund) tulemus

E = Pxt energiaühik on vatt- või kilovatt -tund (kWh)

Loogika kohal oleva võimsuse ja energia jälgimiseks rakendatakse tarkvara ja parameetrid kuvatakse 20x4 sümboliga LCD -ekraanil.

Pildikrediit: imgoat

11. samm: kaitsed

1. Päikesepaneelide vastupidine polaarsus ja tagasivoolu kaitse

Vastupidise polaarsuse ja tagasivoolu kaitseks kasutatakse Schottky dioodi (MBR2045).

2. Ülelaadimise ja sügava tühjenemise kaitse

Tarkvara rakendab üle- ja sügava tühjenemise kaitset.

3. Lühise- ja ülekoormuskaitse

Lühise- ja ülekoormuskaitse teostatakse kaitsme F1 abil.

4. Ülepingekaitse päikesepaneeli sisendis

Ajutised ülepinged tekivad elektrisüsteemides mitmel põhjusel, kuid välk põhjustab kõige tõsisemaid ülepingeid. See kehtib eriti PV -süsteemide kohta avatud kohtade ja süsteemi ühenduskaablite tõttu. Selle uue disaini puhul kasutasin välklambi ja ülepinge summutamiseks PV-klemmides 600-vatist kahesuunalist TVS-dioodi (P6KE36CA).

pildikrediit: tasuta pildid

12. samm: LED -näidikud

1. Päikeseenergia LED: LED1 Kahevärvilist (punast/rohelist) LED-d kasutatakse päikeseenergia staatuse, st hämaruse või koidu tähistamiseks.

Päikese LED ------------------- Päikese olek

Roheline päev

PUNANE ------------------------- Öö

2. Aku laetuse (SOC) LED: LED2

Üks oluline parameeter, mis määrab aku energiasisalduse, on laadimisolek (SOC). See parameeter näitab aku laetust. RGB LED -i kasutatakse aku laetuse näitamiseks. Ühendamiseks vaadake ülaltoodud skeemi.

Aku LED ---------- Aku olek

PUNANE ------------------ Pinge on madal

ROHELINE ------------------ Pinge on tervislik

SININE ------------------ Täielikult laetud

2. Laadimise LED: LED3

Koormuse oleku näitamiseks kasutatakse kahevärvilist (punast/rohelist) LED-i. Ühendamiseks vaadake ülaltoodud skeemi.

Laadimise LED ------------------- Laadimise olek

ROHELINE ----------------------- Ühendatud (sees)

PUNANE ------------------------- Ühendatud (OFF)

Samm 13: LCD -ekraan

Päikesepaneelide, aku ja koormusparameetrite jälgimiseks kasutatakse 20X4 sülearvutit.

Lihtsuse huvides on selle projekti jaoks valitud I2C LCD -ekraan. Arduinoga liidestamiseks on vaja ainult 4 juhtmest.

Ühendus on allpool:

LCD Arduino

VCC 5V, GNDGND, SDAA4, SCLA5

1. rida: päikesepaneeli pinge, vool ja võimsus

Rida 2: aku pinge, temperatuur ja laadija olek (laadimine / mittelaadimine)

3. rida: laadige voolu, võimsust ja koormuse olekut

4. rida: sisendenergia päikesepaneelilt ja koormuse poolt tarbitud energia.

Teek tuleb alla laadida saidilt LiquidCrystal_I2C.

14. samm: prototüüpide koostamine ja testimine

1. Leivalaud:

Esiteks tegin vooluringi leivaplaadil. Jooteta leivaplaadi peamine eelis on see, et see on jooteta. Nii saate disaini lihtsalt muuta, lihtsalt eemaldades komponendid ja juhtmed vastavalt vajadusele.

2. Perforeeritud plaat:

Pärast leivaplaadi testimist tegin vooluringi perforeeritud plaadil. Selle tegemiseks järgige alltoodud juhiseid

i) Esmalt sisestage kõik osad perforeeritud plaadi auku.

ii) Jootke kõik komponentide padjad ja lõigake lisajalad nipiga.

iii) Ühendage jootmispadjad juhtmetega vastavalt skeemile.

iv) Kasutage vooluahela maapinnast eraldamiseks ooterežiimi.

Perforeeritud plaatide ahel on tõesti tugev ja seda saab projekti püsivalt kasutusele võtta. Kui kõik töötab ideaalselt, saame pärast prototüübi katsetamist liikuda lõpliku trükkplaadi kujundamise juurde.

15. samm: trükkplaatide kujundamine

Olen joonistanud skeemi, kasutades EasyEDA veebitarkvara, pärast seda lülitades PCB paigutusele.

Kõik skeemile lisatud komponendid peaksid olema seal, üksteise peale virnastatud, valmis paigutamiseks ja suunamiseks. Lohistage komponente, haarates selle padjadest. Seejärel asetage see ristkülikukujulise piirjoone sisse.

Paigutage kõik komponendid nii, et plaat võtaks minimaalselt ruumi. Mida väiksem on plaadi suurus, seda odavam on trükkplaadi tootmiskulu. See on kasulik, kui sellel plaadil on mõned kinnitusavad, et seda saaks korpusesse paigaldada.

Nüüd tuleb marsruutida. Marsruutimine on kogu selle protsessi kõige lõbusam osa. See on nagu mõistatuse lahendamine! Jälgimistööriista abil peame ühendama kõik komponendid. Kahe erineva raja kattumise vältimiseks ja radade lühemaks muutmiseks võite kasutada nii ülemist kui ka alumist kihti.

Tahvlile teksti lisamiseks saate kasutada kihti Siid. Samuti saame sisestada pildifaili, nii et lisan tahvlile oma veebisaidi logo pildi. Lõpuks peame vaskpiirkonna tööriista abil looma trükkplaadi maapinna.

Nüüd on trükkplaat tootmiseks valmis.

Samm: laadige alla Gerberi failid

Pärast trükkplaadi valmistamist peame genereerima failid, mida saab saata trükkplaatide tootmisettevõttele, kes aja jooksul saadab meile tagasi tõelise PCB.

EasyEDA -s Saate tootmisfailid (Gerberi fail) väljastada, valides Dokument> Genereeri Gerber või klõpsates tööriistaribal nuppu Loo Gerber. Loodud Gerberi fail on tihendatud pakett. Pärast dekompressiooni näete järgmisi 8 faili:

1. Alumine vask:.gbl

2. Ülemine vask:.gtl

3. Alumised jootmismaskid:.gbs

4. Ülemised jootmismaskid:.gts

5. Alumine siiditrükk:.gbo

6. Ülemine siiditrükk:.gto

7. Puur:.drl

8. ülevaade:

Gerberi failid saate alla laadida saidilt PCBWay

Kui esitate tellimuse saidilt PCBWay, saan PCBWaylt 10% annetuse, et anda oma panus minu töösse. Teie väike abi võib julgustada mind tulevikus veelgi vingemat tööd tegema. Täname koostöö eest.

17. samm: trükkplaatide tootmine

Nüüd on aeg välja selgitada trükkplaatide tootja, kes suudab meie Gerberi failid tõeliseks trükkplaadiks muuta. Olen saatnud oma Gerberi failid PCB tootmiseks JLCPCB -le. Nende teenindus on äärmiselt hea. Olen oma PCB kätte saanud Indias 10 päeva jooksul.

Projekti tootekirjeldus on lisatud allpool.

18. samm: komponentide jootmine

Pärast plaadi saamist PCB fab majast peate komponendid jootma.

Jootmiseks vajate korralikku jootekolvi, jootet, nippi, jootetakte või pumpa ja multimeetrit.

Hea tava on komponentide jootmine vastavalt nende kõrgusele. Jootke esmalt väiksema kõrgusega komponendid.

Komponentide jootmiseks võite järgida järgmisi samme:

1. Lükake komponendi jalad läbi nende aukude ja keerake trükkplaat seljale.

2. Hoidke jootekolvi otsa padja ja komponendi jala ristmikul.

3. Söötke jootetoru liigendisse nii, et see voolab kogu juhtme ümber ja katab padja. Kui see on ümberringi voolanud, liigutage ots eemale.

4. Kärpige täiendavaid jalgu Nipperi abil.

Kõigi komponentide jootmiseks järgige ülaltoodud reegleid.

Samm 19: ACS712 vooluanduri paigaldamine

ACS712 vooluandur, mille olen saanud, on ühendamiseks eelnevalt joodetud kruviklemmiga. Mooduli jootmiseks otse trükkplaadile peate esmalt kruviklemmi lahti jootma.

Keevitan kruviklemmi lahjenduspumba abil, nagu ülal näidatud.

Siis jootan tagurpidi ACS712 mooduli.

Ip+ ja Ip-terminali ühendamiseks trükkplaadiga kasutasin dioodi klemmliistu.

Samm 20: Buck Converteri lisamine

Buck Converter mooduli jootmiseks peate ette valmistama 4 sirget päise tihvti, nagu ülal näidatud.

Jootke 4 päise tihvti X1 juures, 2 on väljundi jaoks ja ülejäänud kaks sisendite jaoks.

Samm: lisage Arduino Nano

Sirgete päiste ostmisel lähevad need Arduino Nano jaoks liiga pikaks. Peate need sobiva pikkusega kärpima. See tähendab 15 tihvti.

Parim viis emase päiseosade lõikamiseks on 15 tihvti loendamine, 16. tihvti tõmbamine ja seejärel nipiga 15. ja 17. tihvti vahelise lõigu lõikamine.

Nüüd peame paigaldama naissoost päised trükkplaadile. Võtke oma naissoost päised ja asetage need Arduino Nano tahvli isaspäistele.

Seejärel jootke emase päise tihvtid laadimiskontrolleri trükkplaadile.

Samm 22: MOSFETide ettevalmistamine

Enne MOSFETide Q1 Q2 ja dioodi D1 jootmist trükkplaadile on parem jahutusradiaatorid neile kinnitada. Jahutusradiaatoreid kasutatakse soojuse eemaldamiseks seadmest, et hoida seadme madalam temperatuur.

Kandke MOSFET metallist alusplaadile kiht jahutusradiaati. Seejärel asetage soojusjuhtiv padi MOSFETi ja jahutusradiaatori vahele ning keerake kruvi kinni. Sellest artiklist saate lugeda, miks jahutusradiaator on hädavajalik.

Lõpuks jootke need laadimiskontrolleri trükkplaadile.

23. samm: vaheseinte paigaldamine

Pärast kõigi osade jootmist paigaldage vaheseinad 4 nurka. Kasutasin M3 Brass Hex Standoffs.

Eraldiste kasutamine tagab jootekohtadele ja juhtmetele maapinnast piisava vahemaa.

24. samm: tarkvara ja teegid

Esiteks laadige alla lisatud Arduino kood. Seejärel laadige alla järgmised teegid ja installige need.

1. Üks traat

2. DallasTemperatuur

3. LiquidCrystal_I2C

4. PID raamatukogu

Kogu kood on paindlikkuse huvides jaotatud väikeseks funktsionaalseks plokiks. Oletame, et kasutaja ei ole huvitatud LCD -ekraani kasutamisest ja on LED -indikaatoriga rahul. Seejärel lihtsalt keelake lcd_display () void loopist (). See on kõik. Samamoodi saab ta vastavalt kasutaja nõudmistele erinevaid funktsioone lubada ja keelata.

Pärast kõigi ülaltoodud teekide installimist laadige üles Arduino kood.

Märkus. Töötan nüüd tarkvara kallal parema laadimisalgoritmi rakendamiseks. Viimase versiooni saamiseks võtke ühendust.

Värskendus 02.04.2020

Laadis üles uue tarkvara, millel on täiustatud laadimisalgoritm ja PID -kontrolleri rakendamine selles.

25. samm: lõplik testimine

Ühendage laadimiskontrolleri aku klemmid (BAT) 12 V akuga. Veenduge, et polaarsus on õige. Pärast ühendamist hakkavad LED ja LCD kohe tööle. Samuti näete aku pinget ja temperatuuri LCD -ekraani teisel real.

Seejärel ühendage päikesepaneel päikeseterminaliga (SOL), LCD -ekraani esimesel real näete päikesepinget, voolu ja võimsust. Olen päikesepaneeli simuleerimiseks kasutanud labori toiteallikat. Võrreldes pinge, voolu ja võimsuse väärtusi LCD -ekraaniga kasutasin oma võimsusmõõdikuid.

Testprotseduur on näidatud selles demovideos

Tulevikus kavandan selle projekti jaoks 3D trükitud korpuse. Hoia ühendust.

See projekt on PCB -võistluse sissekanne, palun hääletage minu poolt. Teie hääled on mulle tõeliseks inspiratsiooniks teha rohkem rasket tööd selliste kasulike projektide kirjutamiseks.

Täname, et lugesite minu juhendit. Kui teile minu projekt meeldib, ärge unustage seda jagada.

Kommentaarid ja tagasiside on alati teretulnud.

PCB disaini väljakutse teine koht