Solar 12V SLA akulaadija: 6 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Mõni aeg tagasi sattusin kõrvuti asuva ATV "Sidruni" valdusse. Piisab, kui öelda, et selles on PALJU viga. Mingil hetkel otsustasin, et "HEI, ma peaksin lihtsalt ehitama oma suure võimsusega päikesepatareide laadija, et hoida esilaternate töötamise ajal odavat surnud akut laetuna!" Lõpuks kujunes sellest välja idee, et "HEI, ma peaksin seda patareid kasutama, et toita mõningaid planeeritud kaugprojekte!"

Nii sündis päikeseenergia akulaadija "Lead Buddy".

Esialgu vaatasin, et saaksin oma disaini Sparkfuni teosest "Sunny Buddy" (siit ka nimi), kuid juhuslikult märkasin juhuslikult, et komponendil, mida ma juba teises projektis kasutasin, oli tegelikult kasutusjuhend päikesepatareide laadijana (millest olin enne andmelehte sirvides ilma jäänud) - analoogseadme LTC4365! Sellel pole MPPT -d, aga hei, samuti ei ole Sparkfuni "Sunny Buddy" (vähemalt mitte õige MPPT …). Niisiis, kuidas me seda täpselt parandame? Hea lugeja, sa vaatad rakenduse märkmeid läbi !!! Täpsemalt Microchipi AN1521 "Päikesepaneeli MPPT algoritmide rakendamise praktiline juhend". See on tegelikult üsna huvitav lugemine ja pakub teile mitmeid erinevaid meetodeid MPPT juhtimise rakendamiseks. Teil on vaja ainult kahte andurit, pingeandurit (pingejagurit) ja vooluandurit ning teil on vaja täpselt ühte väljundit. Juhtusin teadma spetsiaalsest vooluandurist, mida saab kasutada koos N-kanaliga MOSFET, nimega IR25750 firmalt International Rectifier. Nende AN-1199 IR25750-l on samuti huvitav lugemine. Lõpuks vajame kogu asja omavahel ühendamiseks mikrokontrollerit ja kuna vajame ainult 3 tihvti, sisestage ATtiny10!

Samm: osade valimine, skeemide joonistamine

Nüüd, kui meil on meie kolm peamist osa, peame hakkama valima mitmesuguseid muid komponente, mis peavad meie IC -dega kaasas olema. Meie järgmine oluline komponent on meie MOSFET-id, täpsemalt selle läbivaatamise jaoks (selle kohta lisateabe saamiseks vaadake viimast sammu), otsustasin kasutada KAKS SQJB60EP kahekanalilist MOSFET-i. Ühte MOSFET-i juhib ainult LTC4365 ja teine MOSFET on seadistatud nii, et üks FET toimib "ideaalse madala külje dioodina", mis on ette nähtud vastupidise sisendi kaitseks (kui otsite seda Google'ist, ei tule te tõenäoliselt välja rakenduse märkmeid TI-lt ja Maximilt sellel teemal, pidin selle otsima.), samas kui teist FET-i juhib ATtiny10 16-bitine PWM-taimer (või mis tahes eraldusvõime, mille valite …). Edasi tulevad meie passiivid, mida ausalt öeldes polegi nii oluline loetleda. Need koosnevad takistitest pingejagajate/laadijate programmeerimiseks ja erinevatest möödaviigu-/mälukondensaatoritest. Lihtsalt veenduge, et teie takistid saaksid nende kaudu hajutatud võimsusega hakkama ja et teie kondensaatoritel oleks mõistlikud temperatuuritaluvused (X5R või parem). Oluline on märkida, et selle ülesehituse tõttu PEAB plaadile toimimiseks aku kinnitama.

Olen seadistanud LTC4365, et saaksin hüppaja vahetades laadida 12 või 24 V akusid (et laadida laadija OV -tihvti 0,5 V, kui aku on laetud umbes 2,387 V/element 12 V akude jaoks). Laadija pingejaotur on samuti temperatuuri kompenseeritud 5k PTC takisti kaudu, mis ühendatakse plaadiga 2,54 mm päise kaudu ja ühendatakse aku küljega kas soojusjuhtiva pottühendiga või isegi kleeplindiga. Samuti peame kogu konstruktsioonis kasutama paari zenerit, nimelt tagurpidi pingega MOSFET -i juhtimiseks (samuti teise FET -i toiteallikaks, kui te ei paigalda MPPT -komponente hüppaja kaudu) ja LTC4365 -de kaitsmiseks. tihvtid ülepingest. Me toidame ATtiny10 5V autoregulaatoriga, mis on ette nähtud 40 V sisendiks.

Kaitsmed…

Üks oluline asi, mida tuleb märkida, on see, et akulaadijate puhul peaks teie sisendites ja väljundites ALATI olema kaitsmed ning et voolu sisenditel (IE-aku) peaksite ALATI kasutama OV kaitset. Madalvoolulisi sisendeid ei saa OVP-ga hõlpsasti rakendada (IE-varesahelad), kuna need ei suuda sageli toita piisavalt voolu, et kaitselüliti/kaitsme välja lülitada. See võib põhjustada surmaga lõppeva olukorra, kus teie TRIAC/SCR hakkab üle kuumenema, mis võib potentsiaalselt ebaõnnestuda, põhjustades kas komponentide kahjustusi või plahvatada leekides. Peate suutma toita piisavalt voolu, et kaitse õigeaegselt läbi puhuda (mida meie 12 V aku saab teha). Mis puutub kaitsmetesse, siis otsustasin minna Littlefuse 0453003. MR -iga. See on fantastiline kaitse väga väikeses SMD -pakendis. Kui otsustate kasutada suuremaid kaitsmeid, näiteks 5x20 mm kaitsmeid, PALUN, KÕIGI KÕRGEMATE ARMASTUSE KOHTA, KUI PALVETATE….. Ärge kasutage klaaskaitsmeid. Klaasikaitsmed võivad purunemisel puruneda, saates kuuma sulametalli tükke ja teravat klaasi kogu lauale, tehes selle käigus igasuguseid kahjustusi. Kasutage ALATI keraamilisi kaitsmeid, enamik neist on täidetud liivaga, nii et need ei puhuks teie lauda ega teie maja (rääkimata sellest, et keraamika ise peaks samuti kaitsma, sarnaselt kasutatud keraamilisele soomusele) kaasaegsete lahingumasinate kaitsmiseks vormitud laengupeade eest/ REALLY HOT JETS OF PLASMA). Võimalus seda kaitsme väikest traati "näha" (seda ei pruugi te niikuinii näha, eriti kui olete peaaegu pime) ei tasu omada suitsevat söehunnikut, kus teie maja varem oli. Kui peate kaitset testima, kasutage selle vastupidavuse kontrollimiseks multimeetrit.

ESD kaitse

Ammu on möödas ajad, mil me lootsime oma elektrooniliste projektide kaitsmiseks ainult kallitele 5–10 dollari suurustele varistoritele. Peaksite ALATI viskama sisse mõned TVS -id või mööduva pinge maandamise dioodid. Sõna otseses mõttes pole põhjust seda mitte teha. Igasugune sisend, eriti päikesepaneeli sisend, tuleks kaitsta ESD eest. Kui välk lööb päikesepaneelide/juhtmete venituse lähedusse, võib see väike TVS-diood koos kaitsmega takistada teie projekti kahjustamist mis tahes ESD/EMP eest (see on välk) streik on, omamoodi …). Need pole kaugeltki nii vastupidavad kui MOV -id, kuid kindlasti saavad nad suurema osa ajast tööd teha.

Mis toob meid järgmise punkti juurde, Sparki lüngad. "Mis on sädemevahed?!?" Sädevahed on sisuliselt vaid jäljed, mis ulatuvad ühest teie sisendpoldist alusplaadile, millelt on eemaldatud joodamask ja kohalik aluspind ning mis on avatud õhu kätte. Lihtsamalt öeldes võimaldab see ESD -l otse teie maatasapinnale (väikseima takistuse tee) kaarega ja loodetavasti säästab teie vooluringi. Nende lisamine ei maksa absoluutselt midagi, nii et peaksite need alati lisama, kus saate. Pascheni seaduse abil saate arvutada vajaliku vahemaa oma jälje ja alusplaadi vahel, et kaitsta teatud pinget. Ma ei hakka arutama, kuidas seda arvutada, kuid piisab sellest, kui öelda, et soovitatakse üldisi teadmisi arvutuste kohta. Vastasel juhul peaksite jälje ja maapinna vahele jääma 6-10 milliliitrise vahega. Samuti on soovitatav kasutada ümardatud jälgi. Vaadake minu postitatud pilti, et saada idee selle rakendamiseks.

Maapealsed lennukid

Enamikus elektroonikaprojektides pole põhjust mitte kasutada ühte suurt maapinda. Peale selle on äärmiselt raiskav mitte kasutada jahvatatud valasid, kuna kogu see vask tuleb ära söövitada. Juba maksate vase eest, kuid võib -olla ei lase see Hiina veeteid (või kus iganes) reostada ja kasutate seda oma maalennukina. Kooritud valadel on kaasaegses elektroonikas väga vähe kasutusvõimalusi ja neid kasutatakse harva, kui neid kunagi enam kasutatakse, kuna tugeva pinnasega valadel on väidetavalt paremad omadused kõrgsageduslike signaalide jaoks, rääkimata sellest, et nad kaitsevad tundlikke jälgi paremini ja võivad pakkuda mõningast ümbersõitu mahtuvus "elava" tasapinnaga, kui kasutate mitmekihilist plaati. Samuti on oluline märkida, et kui kasutate tagasivooluahju või kuuma õhu ümbertöötlusjaama, ei soovitata tugeva maandustasandi ühendusi passiivsete komponentidega, kuna need võivad ümberlaskmisel "hauakivi" tekitada, kuna aluspinnal on suurem soojusmass. seda tuleb kuumutada, et joodis sulaks. Kindlasti saate seda teha, kui olete ettevaatlik, kuid peaksite passiivse komponendi maanduspadja ühendamiseks kasutama termopiirikuid või EasyEDA nimetust "Spokes". Minu plaadil on termilised reljeefsed padjad, kuigi kuna ma jootan käsitsi, pole see tegelikult kummalgi viisil oluline.

Soojuse hajumise kohta…

Meie päikeseenergia laadija ei tohiks liiga palju soojust hajutada, isegi kui selle maksimaalne kavandatud vool on 3A (sõltuvalt kaitsmest). Halvimal juhul on meie SQJB60EP takistused 0,016 mOhm 4,5 V juures 8A juures (SQJ974EP minu teises versioonis, 0,0325 mOhm, lisateabe saamiseks vaadake minu märkmeid lõpus). Kasutades Ohmi seadust, P = I^2 * R, on meie võimsuse hajumine 0,144 W 3A juures (nüüd näete, miks olen kasutanud N -kanaliga MOSFET -sid meie MPPT ja pöördpinge "dioodide" ahela jaoks). Ka meie auto 5V regulaator ei tohiks liiga laiali hajuda, kuna joonistame kõige rohkem paarikümne milliampi. 12 V või isegi 24 V aku korral ei peaks me nägema regulaatoril piisavalt voolukatkestust, et peaksime tõesti muretsema selle soojuse äravoolu pärast, kuid TI suurepärase rakenduse märkuse kohta selle teema kohta hajub suurem osa teie võimsusest kuumusena juhtida tagasi PCB -sse, kuna see on vähima vastupanu tee. Näiteks on meie SQJB60EP soojustakistus äravoolupadja suhtes 3,1C/W, samas kui plastpakendi soojustakistus on 85C/W. Kuumutus on palju tõhusam, kui seda teha läbi PCB, IE- paigutada teie komponentidele kenad suured tasapinnad, mis hajutavad palju soojust (muutes seega PCB pealaoturiks), või suunata viased plaadi vastasküljele ülaosas väiksem lennuk, et võimaldada kompaktsemaid kujundusi. (Termoplaatide suunamine plaadi vastasküljel asuvale tasapinnale võimaldab samuti hõlpsasti kinnitada radiaatori/nälkja plaadi tagaküljele või lasta sellel soojusel hajutada teise plaadi alusplaadi kaudu, kui see on kinnitatud moodul.) Üks kiire ja räpane viis, kuidas arvutada, kui palju võimsust saate komponendilt ohutult hajutada (Tj - Tamb) / Rθja = Võimsus. Lisateabe saamiseks soovitan tungivalt lugeda TI rakenduse märkust.

Ja lõpuks…

Kui soovite, et teie projekt oleks konteineris, nagu ma plaanin teha, kuna seda kavatsetakse ilmselgelt kasutada väljaspool, peaksite alati enne plaadi paigaldamist oma konteineri/kasti valima. Minu puhul valisin Polycase EX-51 ja olen oma plaadi sellisena kujundanud. Kavandasin ka "esipaneeli" plaadi, mis ühendub päikesesisendi valatud "aukudega" või täpsemalt piludega (mis sobivad 1,6 mm paksusele plaadile). Jootke need kokku ja teil on hea minna. Sellel paneelil on Switchcrafti veekindlad pistikud. Ma ei ole veel otsustanud, kas ma kasutan "esipaneeli" või "tagapaneeli", kuid olenemata sellest on mul vaja ka "veekindlat kaablitihendit" nii sisendi kui ka väljundi, aga ka meie aku termistori jaoks. Lisaks saab minu laadijat paigaldada ka moodulina tahvlile (seega ka valatud augud).

2. samm: osade hankimine

Osade tellimine võib olla piinav ülesanne, arvestades müüjate arvu ja asjaolu, et väikesed osad (st takistid, kondensaatorid) lähevad aeg-ajalt kaduma. Tegelikult kaotasin 24 V aku laadimisahela takistid. Õnneks ei kasuta ma 24V laadimisahelat.

Valisin oma PCB tellimise JLCPCB -st, kuna selle mustus on odav. Tundub, et nad on üle läinud ka "fotopilti võimaldavale" protsessile, mis jätab kenad karged siiditrükid (ja joodamaskid) peale seda, kui ma viimati nende käest tellisin. Kahjuks ei paku nad enam tasuta saatmist, nii et peate selle kättesaamiseks ootama ühe või kaks nädalat või maksma 20 dollarit+, et see DHL -i kaudu kohale saata. Mis puutub minu komponentidesse, siis ma läksin koos Arrow'ga, kuna neil on tasuta kohaletoimetamine. Ma pidin ainult Digikeyst termistori ostma, kuna Arrowl seda polnud.

Tavaliselt on 0603 suurused passiivid jootmiseks A-OK. 0402 suurused komponendid võivad olla keerulised ja kergesti kaduma läinud, seega tellige vähemalt kaks korda rohkem, kui vaja. Kontrollige alati, kas kõik komponendid on teile saadetud. See on eriti oluline, kui nad ei konsolideeri teie tellimust ja saadavad teile FedExi kaudu 20 erinevat kasti.

3. samm: valmistumine…

Jootmiseks valmistumine…. Jootmiseks pole tõesti vaja nii palju tööriistu. Odav, mõõduka võimsusega jootekolb, voog, joodis, pintsetid ja klambrid on peaaegu kõik, mida vajate. Sul peaks olema ka tulekustuti valmis ja ALATI peab sul olema mask, mis filtreerib välja õhus levivad saasteained, mis on põhjustatud vähist/mürgist.

4. samm: pange see kokku

PCB kokkupanek on tõesti lihtne. See on peaaegu lihtsalt "tina üks padjake, jootke üks tihvt sellele sakile ja seejärel lohistage ülejäänud tihvtid". SMD komponentide jootmiseks pole vaja mikroskoopi ega väljamõeldud ümbertöötlusjaama. Te ei vaja isegi suurendusklaasi millegi suurema kui 0603 (ja mõnikord ka 0402) komponendi jaoks. Lihtsalt veenduge, et puuduksid sildadega tihvtid ja et teil pole külmi liigeseid. Kui näete midagi "naljakat", pange sellele natuke voogu ja lööge rauaga.

Mis puudutab voogu, siis peaksite tõenäoliselt kasutama puhast puhastusvoogu, kuna see on ohutu lauale jätta. Kahjuks on laua tagant puhastamine valus. Puhastusvoo puhastamiseks eemaldage nii palju suuri asju kui võimalik mõne kõrgekvaliteedilise, üle 90% kontsentratsiooni ja vatitupsuga. Seejärel harjake seda hästi vana hambaharjaga (vanad elektrilised hambaharjad/hambaharjapead töötavad ilusti). Lõpuks kuumutage kuuma veevanni jaoks destilleeritud vett. Soovi korral võite kasutada mõnda nõudepesuvahendit (lihtsalt veenduge, et see ei keeraks teie plaati kuninglikult, see ei tohiks kahjustada teie PCB paljaid ühendusi, kuna nõudepesuvahendid on mõeldud hüdrofoobse aine kaudu orgaaniliste komponentide külge kinnitamiseks) seebi koostisosa. Hüdrofoobse-hüdrofiilse toime tagab selle molekulide polaarne/mittepolaarne süsivesinik/leelisstruktuur ning seda saab pesta hüdrofiilse komponendi kaudu. Tõepoolest, ainus probleem on see, kui seda ei loputata korralikult destilleeritud veega või kui see on väga söövitav). IFF-il saate mingi ime läbi tegelikult kogu alkoholivaba aine puhtaks ja tõenäoliselt ei saagi, võite plaadi pesemise vahele jätta.

Umbes 30 minuti pärast peaks kuum vesi purustama ülejäänud kleepuva jäägi laual, seejärel võite oma hambaharjaga linna minna ja ülejäänud osa ära võtta. Loputage hästi ja laske sellel kuivada röstriahjus, mis on seatud madalaimale tasemele, või laske sellel vähemalt 24 tundi vabas õhus kuivada. Ideaalis peaksite kasutama kas röstriahju või Harbour Freight'i odavat kuumaõhupüstolit, mida hoitakse piisavalt kaugel, et mitte midagi praadida. Sama efekti saamiseks võite kasutada ka suruõhku.

Vahemärkusena olge PCBde harjamisel ettevaatlik, kuna võite komponendid lahti purkida. Te ei pea väga tugevalt alla vajutama, piisab sellest, et harjased komponentide vahele jääksid.

Samm: päikesepaneelid…