ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (versioon-1): 11 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

[Esita videot]

Oma varasemates juhendites kirjeldasin võrguvälise päikesesüsteemi energiaseire üksikasju. Olen võitnud ka 123D ahelate konkursi. Seda ARDUINO ENERGY METERit näete.

Lõpuks postitan oma uue versiooni-3 laadimiskontrolleri. Uus versioon on tõhusam ja töötab MPPT algoritmiga.

Kõik minu projektid leiate siit:

Seda näete, klõpsates järgmist linki.

ARDUINO MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER (versioon-3.0)

Minu versiooni 1 laadimiskontrollerit näete, klõpsates järgmist linki.

ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Versioon 2.0)

Päikeseenergiasüsteemis on laadimiskontroller süsteemi süda, mis on mõeldud laetava aku kaitsmiseks. Selles juhendis selgitan PWM -laadimiskontrollerit.

Indias elab enamik inimesi maapiirkondades, kus riiklikku võrgu ülekandeliini pole siiani jõutud. Olemasolevad elektrivõrgud ei ole võimelised neid vaeseid inimesi elektrienergiaga varustama. Nii et taastuvad energiaallikad (fotoelektrilised paneelid ja tuuleenergia) generaatorid) on minu arvates parim valik. Ma tean paremini külaelu valust, kuna olen ka sellest piirkonnast pärit. Nii et ma kujundasin selle DIY päikeseenergia laadimiskontrolleri nii teiste kui ka minu kodu aitamiseks. Te ei suuda uskuda, minu kodus valmistatud päikesesüsteem aitab palju hiljutise tsükloni Phailin ajal.

Päikeseenergia eeliseks on vähem hooldust ja saastet, kuid nende peamised puudused on kõrged tootmiskulud ja madal energia muundamise efektiivsus. Kuna päikesepaneelide konversioonitõhusus on endiselt suhteliselt madal, saab süsteemi üldkulusid vähendada tõhusa päikeseenergia laadimiskontrolleri abil, mis suudab paneelilt ammutada maksimaalse võimaliku võimsuse.

Mis on laadimiskontroller?

Päikeseenergia laadimiskontroller reguleerib päikesepaneelide ja aku vahele asetatud pinget ja voolu. Seda kasutatakse patareide õige laadimispinge säilitamiseks. Kui päikesepaneeli sisendpinge tõuseb, reguleerib laadimiskontroller akude laadimist, vältides ülelaadimist.

Laadimiskontrolleri tüübid:

1. SISSE lülitatud

2. PWM

3. MPPT

Kõige elementaarsem laadimiskontroller (ON/OFF tüüpi) jälgib lihtsalt aku pinget ja avab vooluahela, peatades laadimise, kui aku pinge tõuseb teatud tasemele.

Kolme laadimiskontrolleri hulgas on MPPT -l kõige suurem efektiivsus, kuid see on kulukas ning vajab keerulisi vooluahelaid ja algoritmi. Algaja harrastajana nagu mina arvan, et PWM -laadimiskontroller on meie jaoks parim, mida käsitletakse kui esimest märkimisväärset edusammu päikesepatareide laadimisel.

Mis on PWM:

Impulsi laiuse modulatsioon (PWM) on kõige tõhusam viis aku pideva laadimise saavutamiseks, reguleerides lülitite töövõimet (MOSFET). PWM laadimiskontrolleris väheneb päikesepaneelide vool vastavalt aku olekule ja laadimisvajadustele. Kui aku pinge jõuab reguleerimise seadistuspunkti, vähendab PWM -algoritm aeglaselt laadimisvoolu, et vältida aku kuumutamist ja gaaside teket, kuid laadimine jätkab akule võimalikult lühikese aja jooksul energiat.

PWM laadimiskontrolleri eelised:

1. Suurem laadimistõhusus

2. Pikem aku kasutusaeg

3. Vähendage aku ülekuumenemist

4. Minimeerib aku pinget

5. Võimalus aku desulfateerida.

Seda laadimiskontrollerit saab kasutada:

1. Päikesekodus kasutatavate akude laadimine

2. Päikeselatern maapiirkonnas

3. Mobiiltelefoni laadimine

Ma arvan, et olen kirjeldanud palju laadimiskontrolleri tausta. Alustame kontrolleri valmistamist.

Nagu mu varasemad juhendid, kasutasin ka ARDUINO-d mikrokontrollerina, mis sisaldab kiibil olevat PWM-i ja ADC-d.

Samm: vajalikud osad ja tööriistad:

Osad:

1. ARDUINO UNO (Amazon)

2. 16x2 CHARACTER LCD (Amazon)

3. MOSFETID (IRF9530, IRF540 või samaväärsed)

4. TRANSISTORID (2N3904 või samaväärsed NPN -transistorid)

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

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

7. DIOOD (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. LEDid (Amazon / punane ja roheline)

10. KAITSED (5A) JA KAITSTEHOIDIK (Amazon)

11. LEIVAHV (Amazon)

12. PERFOREERITUD PLAAT (Amazon)

13. JUMPER WIRES (Amazon)

14. PROJEKTIKAST

15.6 PIN -KRUVI TERMINAAL

16. SCOTCH PAIGALDUSVÄLJAD (Amazon)

Tööriistad:

1. DRILL (Amazon)

2. Kleepliist (Amazon)

3. HOBY NOA (Amazon)

4. JUOTMISRAUD (Amazon)

Samm: laadimiskontrolleri ahel

Ma jagan kogu laadimiskontrolleri ahela paremaks mõistmiseks 6 sektsiooni

1. Pingeandur

2. PWM -signaali genereerimine

3. MOSFET -i lülitamine ja draiver

4. Filter ja kaitse

5. Ekraan ja näidik

6. LOAD On/OFF

Samm: pingeandurid

Laadimiskontrolleri peamised andurid on pingeandurid, mida saab hõlpsasti rakendada, kasutades pingejaotusahelat. Peame tajuma päikesepaneelilt tulevat pinget ja aku pinget.

Kuna ARDUINO analoogpinge sisendpinge on piiratud 5 V -ga, kujundasin pingejaguri selliselt, et selle väljundpinge peaks olema väiksem kui 5 V. Ma kasutasin 5W (Voc = 10v) päikesepaneeli ja 6v ja 5,5Ah SLA aku toite salvestamiseks. Nii et pean pinge alandama alla 5 V. Ma kasutasin pingeid (päikesepaneeli pinge ja aku pinge) tundes R1 = 10k ja R2 = 4,7K. R1 ja R2 väärtus võib olla madalam, kuid probleem on selles, et kui takistus on madal, voolab läbi selle suurem vool, mille tagajärjel hajub suur hulk võimsust (P = I^2R) soojuse kujul. Seega saab valida erineva takistuse väärtuse, kuid tuleb hoolitseda selle eest, et takistusel tekkiv energiakadu oleks võimalikult väike.

Olen kujundanud selle laadimiskontrolleri oma vajadustele (6V aku ja 5w, 6V päikesepaneel), kõrgema pinge korral peate muutma takisti väärtust. Õigete takistite valimiseks võite kasutada ka veebikalkulaatorit

Koodis olen nimetanud muutuja "solar_volt" pinge päikesepaneelilt ja "bat_volt" aku pinge jaoks.

Vout = R2/(R1+R2)*V

paneeli pinge = 9V ereda päikesevalguse ajal

R1 = 10k ja R2 = 4,7 k

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

las aku pinge on 7V

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

Mõlemad pingejagajate pinged on madalamad kui 5 V ja sobivad ARDUINO analoogpistiku jaoks

ADC kalibreerimine:

võtame näite:

tegelik volt/jagaja väljund = 3,127 2,43 V on ekv kuni 520 ADC

1 on ekv. Kuni 004673V

Kasutage seda meetodit anduri kalibreerimiseks.

ARDUINO KOOD:

jaoks (int i = 0; i <150; i ++) {sample1+= analogRead (A0); // päikesepaneelilt sisendpinge lugemine

sample2+= analogRead (A1); // lugeda aku pinget

viivitus (2);

}

proov1 = proov1/150;

proov2 = proov2/150;

päikese_volt = (proov1* 4,673* 3,127)/1000;

bat_volt = (proov2* 4,673* 3,127)/1000;

ADC kalibreerimiseks vaadake minu eelnevaid juhendeid, kus olen põhjalikult selgitanud.

4. samm: Pwm -signaali genereerimine:

Arduino võistluse teine koht

Rohelise elektroonika väljakutse teine koht