ARDUINO PWM SOLAR CHARGE CONTROLLER (V 2.02): 25 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Pokud plánujete instalaci solárního systému mimo síť s baterií, budete potřebovat solární regulátor nabíjení. Jedná se o zařízení, které je umístěno mezi solárním panelem a bateriovou bankou, aby regulovalo množství elektrické energie vyrobené solárními panely vstupujícími do baterií. Hlavní funkcí je zajistit, aby byla baterie správně nabitá a chráněna před přebitím. Jak stoupá vstupní napětí ze solárního panelu, regulátor nabíjení reguluje nabíjení baterií, čímž brání jakémukoli přebíjení a odpojuje zátěž, když je baterie vybitá.

Mé solární projekty si můžete projít na mých webových stránkách: www.opengreenenergy.com a kanálu YouTube: Otevřená zelená energie

Typy regulátorů solárního nabíjení

V současné době existují ve FV systémech dva typy regulátorů nabíjení, které se běžně používají:

1. Ovladač PWM (Pulse Width Modulation)

2. Ovladač MPPT (Maximum Power Point Tracking)

V tomto Instructable vám vysvětlím o regulátoru solárního nabíjení PWM. Také jsem dříve zaslal několik článků o regulátorech nabíjení PWM. Předchozí verze mých solárních regulátorů nabíjení jsou na internetu velmi populární a užitečné pro lidi po celém světě.

S ohledem na komentáře a otázky z mých dřívějších verzí jsem upravil svůj stávající V2.0 PWM Charge Controller na novou verzi 2.02.

Níže jsou uvedeny změny ve verzi V2.02 w.r.t V2.0:

1. Nízko účinný lineární regulátor napětí je nahrazen převodníkem buck MP2307 pro napájení 5V.

2. Jeden další proudový senzor pro sledování proudu přicházejícího ze solárního panelu.

3. MOSFET-IRF9540 je nahrazen IRF4905 pro lepší výkon.

4. Integrovaný snímač teploty LM35 je nahrazen sondou DS18B20 pro přesné sledování teploty baterie.

5. USB port pro nabíjení chytrých zařízení.

6. Použití jedné pojistky místo dvou

7. Jedna další LED dioda indikující stav sluneční energie.

8. Implementace 3stupňového nabíjecího algoritmu.

9. Implementace PID regulátoru v nabíjecím algoritmu

10. Vyrobeno vlastní PCB pro projekt

Specifikace

1. Regulátor nabíjení a měřič energie

2. Automatický výběr napětí baterie (6V/12V)

3. Algoritmus nabíjení PWM s nastavenou hodnotou automatického nabíjení podle napětí baterie

4. LED indikace stavu nabití a stavu nabití

5. 20x4 znakový LCD displej pro zobrazení napětí, proudu, výkonu, energie a teploty.

6. Ochrana před bleskem

7. Ochrana proti zpětnému toku proudu

8. Ochrana proti zkratu a přetížení

9. Teplotní kompenzace pro nabíjení

10. USB port pro nabíjení Gadgets

Zásoby

PCB V2.02 si můžete objednat u PCBWay

1. Arduino Nano (Amazon / Banggood)

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

3. Dioda napájení -MBR2045 (Amazon / Aliexpress)

4. Buck Converter-MP2307 (Amazon / Banggood)

5. Teplotní senzor - DS18B20 (Amazon / Banggood)

6. Snímač proudu - ACS712 (Amazon / Banggood)

7. TVS dioda- P6KE36CA (Amazon / Aliexpress)

8. Tranzistory - 2N3904 (Amazon / Banggood)

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

10. Keramické kondenzátory (0,1 uF x 2) (Amazon / Banggood)

11. 20x4 I2C LCD (Amazon / Banggood)

12. RGB LED (Amazon / Banggood)

13. Dvoubarevná LED (Amazon)

15. Propojovací dráty / dráty (Amazon / Banggood)

16. Kolíky záhlaví (Amazon / Banggood)

17. Tepelné jímky (Amazon / Aliexpress)

18. Držák pojistek a pojistky (Amazon)

19. Tlačítko (Amazon / Banggood)

22. Šroubovací svorky 1x6 pinů (Aliexpress)

23. Odstupy PCB (Banggood)

24. Zásuvka USB (Amazon / Banggood)

Nástroje:

1. Páječka (Amazon)

2. Odpájecí čerpadlo (Amazon)

2. Ořezávač a odstraňovač drátů (Amazon)

3. Šroubovák (Amazon)

Krok 1: Princip fungování regulátoru nabíjení PWM

PWM je zkratka pro Pulse Width Modulation, což je metoda, kterou používá k regulaci nabíjení. Jeho funkcí je snížit napětí solárního panelu na blízké napětí baterie, aby bylo zajištěno správné nabití baterie. Jinými slovy, uzamknou napětí solárního panelu na napětí baterie přetažením solárního panelu Vmp dolů na napětí bateriového systému bez změny proudu.

Pro připojení a odpojení solárního panelu s baterií používá elektronický spínač (MOSFET). Přepnutím MOSFETu na vysokou frekvenci s různými šířkami impulzů lze udržovat konstantní napětí. Regulátor PWM se sám nastavuje změnou šířek (délek) a frekvence impulsů odesílaných do baterie.

Když je šířka na 100%, MOSFET je plně zapnutý, což umožňuje solárnímu panelu hromadně nabíjet baterii. Když je šířka na 0%, tranzistor je VYPNUTO a otevřený obvod solárního panelu brání jakémukoli proudu tekoucímu do baterie, když je baterie plně nabitá.

Krok 2: Jak obvod funguje?

Srdcem regulátoru nabíjení je deska Arduino Nano. Arduino snímá napětí solárního panelu a baterie pomocí dvou obvodů děliče napětí. Podle těchto úrovní napětí rozhoduje o způsobu nabíjení baterie a ovládání zátěže.

Poznámka: Na výše uvedeném obrázku je typografická chyba v napájecím a řídicím signálu. Červená čára je pro napájení a žlutá pro řídicí signál.

Celé schéma je rozděleno do následujících obvodů:

1. Distribuční obvod napájení:

Napájení z baterie (B+ a B-) je sníženo na 5 V pomocí převodníku buck X1 (MP2307). Výstup z převodníku buck je distribuován do

1. Deska Arduino

2. LED pro indikaci

3. LCD displej

4. USB port pro nabíjení miniaplikací.

2. Vstupní senzory:

Napětí solárního panelu a baterie jsou snímána pomocí dvou obvodů děliče napětí sestávajících z odporů R1-R2 a R3-R4. C1 a C2 jsou filtrační kondenzátory k odfiltrování nežádoucích šumových signálů. Výstup z děličů napětí je připojen k analogovým pinům Arduino A0 a A1.

Solární panel a zátěžové proudy jsou snímány pomocí dvou modulů ACS712. Výstup z proudových senzorů je připojen k analogovému kolíku Arduino A3 a A2.

Teplota baterie se měří pomocí teplotního senzoru DS18B20. R16 (4,7K) je pull-up odpor. Výstup teplotního čidla je připojen k Arduino Digital pin D12.

3. Řídicí obvody:

Řídicí obvody jsou v zásadě tvořeny dvěma p-MOSFETy Q1 a Q2. MOSFET Q1 se používá k odeslání nabíjecího impulsu do baterie a MOSFET Q2 se používá k pohonu zátěže. Dva obvody budiče MOSFET se skládají ze dvou tranzistorů T1 a T2 s výsuvnými odpory R6 a R8. Základní proud tranzistorů je řízen rezistory R5 a R7.

4. Ochranné obvody:

Vstupní přepětí ze strany solárního panelu je chráněno pomocí diody TVS D1. Zpětný proud z baterie do solárního panelu je chráněn Schottkyho diodou D2. Nadproud je chráněn pojistkou F1.

5. LED indikace:

LED1, LED2 a LED3 se používají k indikaci stavu solárního systému, baterie a zatížení. Rezistory R9 až R15 jsou odpory omezující proud.

7. LCD displej:

K zobrazení různých parametrů slouží I2C LCD displej.

8. USB nabíjení:

Zásuvka USB je připojena k výstupu 5 V z Buck Converter.

9. Reset systému:

SW1 je tlačítko pro resetování Arduina.

Schéma si můžete stáhnout ve formátu PDF přiloženém níže.

Krok 3: Hlavní funkce regulátoru solárního nabíjení

Regulátor nabíjení je navržen s ohledem na následující body.

1. Zabraňte přebíjení baterie: Omezení energie dodávané do baterie solárním panelem, když se baterie plně nabije. To je implementováno v charge_cycle () mého kódu.

2. Zabraňte nadměrnému vybití baterie: Odpojení baterie od elektrické zátěže, když baterie dosáhne nízkého stavu nabití. To je implementováno v load_control () mého kódu.

3. Zajistěte funkce řízení zátěže: Automatické připojení a odpojení elektrického zatížení v určený čas. Zatížení se zapne při západu slunce a vypne se při východu slunce. To je implementováno v load_control () mého kódu. 4. Monitorování výkonu a energie: Monitorujte výkon a energii zátěže a zobrazujte ji.

5. Ochrana před abnormálními podmínkami: Ochrana obvodu před různými abnormálními situacemi, jako je blesk, přepětí, nadproud a zkrat atd.

6. Indikace a zobrazení: K indikaci a zobrazení různých parametrů

7. Sériová komunikace: Tisk různých parametrů na sériovém monitoru

8. USB nabíjení: K nabíjení chytrých zařízení

Krok 4: Měření napětí

Senzory napětí slouží ke snímání napětí solárního panelu a baterie. Implementuje se pomocí dvou obvodů děliče napětí. Skládá se ze dvou odporů R1 = 100k a R2 = 20k pro snímání napětí solárního panelu a podobně R3 = 100k a R4 = 20k pro napětí baterie. Výstup z R1 a R2 je připojen k analogovému pinu Arduino A0 a výstup z R3 a R4 je připojen k analogovému pinu Arduino A1.

Měření napětí: Analogové vstupy Arduina lze použít k měření stejnosměrného napětí mezi 0 a 5 V (při použití standardního analogového referenčního napětí 5 V) a tento rozsah lze zvýšit pomocí sítě děliče napětí. Dělič napětí snižuje napětí měřené v rozsahu analogových vstupů Arduino.

Pro obvod děliče napětí Vout = R2/(R1+R2) x Vin

Vin = (R1+R2)/R2 x Vout

Funkce analogRead () čte napětí a převádí jej na číslo mezi 0 a 1023

Kalibrace: Přečteme výstupní hodnotu pomocí jednoho z analogových vstupů Arduina a jeho funkce analogRead (). Tato funkce vydává hodnotu mezi 0 a 1023, což je 0,00488 V pro každý přírůstek (As 5/1024 = 0,00488 V)

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

Vin = počet ADC*0,00488*(120/20) Volt // Zvýrazněná část je faktor měřítka

Poznámka: To nás vede k domněnce, že hodnota 1023 odpovídá vstupnímu napětí přesně 5,0 voltů. V praxi nemusíte dostat 5V vždy z pinu Arduino 5V. Během kalibrace tedy nejprve změřte napětí mezi 5v a GND piny Arduina pomocí multimetru a použijte měřítko pomocí níže uvedeného vzorce:

Faktor měřítka = naměřené napětí/1024

Krok 5: Měření proudu

Pro měření proudu jsem použil variantu proudového snímače Hall Effect ACS 712 -5A. Na základě rozsahu jeho aktuálního snímání existují tři varianty snímače ACS712. Senzor ACS712 čte aktuální hodnotu a převádí ji na příslušnou hodnotu napětí. Hodnota, která spojuje obě měření, je citlivost. Výstupní citlivost pro všechny varianty je následující:

Model ACS712 -> Aktuální rozsah -> Citlivost

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

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

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

V tomto projektu jsem použil variantu 5A, pro kterou je citlivost 185mV/A a střední snímací napětí 2,5V, když není žádný proud.

Kalibrace:

analogová načtená hodnota = analogRead (Pin);

Hodnota = (5/1024)*analogová načtená hodnota // Pokud nedostáváte 5V z pinu Arduino 5V, pak

Proud v amp = (Hodnota - offsetVoltage) / citlivost

Ale podle datových listů je offsetové napětí 2,5 V a citlivost 185 mV/A

Proud v amp = (hodnota-2,5)/0,185

Krok 6: Měření teploty

Proč je sledování teploty povinné?

Chemické reakce baterie se mění s teplotou. Jak se baterie zahřívá, plynování se zvyšuje. Jak se baterie ochlazuje, stává se odolnější vůči nabíjení. V závislosti na tom, jak se teplota baterie liší, je důležité upravit nabíjení pro změny teploty. Je tedy důležité upravit nabíjení tak, aby zohledňovalo teplotní efekty. Teplotní čidlo bude měřit teplotu baterie a solární regulátor nabíjení pomocí tohoto vstupu upraví požadovanou hodnotu nabíjení. Hodnota kompenzace je - 5 mv /degC /článek pro olověné baterie. (–30 mV/ºC pro 12V a 15mV/ºC pro 6V baterii). Negativní znak teplotní kompenzace ukazuje, že zvýšení teploty vyžaduje snížení žádané hodnoty nabíjení. Další podrobnosti můžete sledovat v tomto článku.

Měření teploty pomocí DS18B20

K měření teploty baterie jsem použil externí sondu DS18B20. Ke komunikaci s mikrokontrolérem používá jednovodičový protokol. Může být připojen k portu J4 na desce.

Pro propojení s teplotním senzorem DS18B20 je třeba nainstalovat knihovnu One Wire a knihovnu teploty Dallas.

V tomto článku si můžete přečíst další podrobnosti o senzoru DS18B20.

Krok 7: Nabíjecí obvod USB

Buck převodník MP2307 používaný pro napájení může dodávat proud až 3A. Má tedy dostatečnou rezervu pro nabíjení zařízení USB. USB zásuvka VCC je připojena k 5V a GND je připojena k GND. Můžete se podívat na výše uvedené schéma.

Poznámka: Výstupní napětí USB není udržováno na 5V, když proud zátěže překročí 1A. Doporučil bych tedy omezit zatížení USB pod 1A.

Krok 8: Algoritmus nabíjení

Když je ovladač připojen k baterii, program spustí operaci. Zpočátku kontroluje, zda je napětí panelu dostatečné pro nabíjení baterie. Pokud ano, vstoupí do nabíjecího cyklu. Cyklus nabíjení se skládá ze 3 fází.

Fáze 1 Hromadný poplatek:

Arduino připojí solární panel k baterii přímo (99 % pracovní cyklus). Napětí baterie se bude postupně zvyšovat. Když napětí baterie dosáhne 14,4 V, začne fáze 2.

V této fázi je proud téměř konstantní.

Fáze 2 Absorpční poplatek:

V této fázi bude Arduino regulovat nabíjecí proud udržováním úrovně napětí na 14,4 po dobu jedné hodiny. Napětí je udržováno konstantní nastavením pracovního cyklu.

Fáze 3 Float poplatek:

Ovladač generuje udržovací napětí, aby udržel úroveň napětí na 13,5V. Tato fáze udržuje baterii plně nabitou. Pokud je napětí baterie nižší než 13,2 V po dobu 10 minut.

Cyklus nabíjení se bude opakovat.

Krok 9: Kontrola zatížení

K automatickému připojení a odpojení zátěže monitorováním soumraku/úsvitu a napětí baterie se používá ovládání zátěže.

Primárním účelem řízení zátěže je odpojit zátěž od baterie, aby byla chráněna před hlubokým vybitím. Hluboké vybití by mohlo baterii poškodit.

Svorka stejnosměrného zatížení je navržena pro nízké zatížení stejnosměrným proudem, jako je pouliční osvětlení.

Jako světelný senzor se používá samotný FV panel.

Za předpokladu, že napětí solárního panelu> 5V znamená úsvit a když <5V soumrak.

ZAPNUTO Podmínka: Večer, když úroveň napětí FV klesne pod 5 V a napětí baterie je vyšší než nastavení LVD, ovladač zapne zátěž a zelená kontrolka zátěže bude svítit.

VYPNUTO Podmínka: Zatížení se vypne za následujících dvou podmínek.

1. Ráno, když je FV napětí větší než 5 V, 2. Je -li napětí baterie nižší než nastavení LVD Červená kontrolka zátěže svítí, znamená to, že je zátěž odpojena.

LVD je označován jako odpojovač nízkého napětí

Krok 10: Energie a energie

Napájení: Výkon je součinem napětí (voltů) a proudu (Amp)

P = VxI Jednotka výkonu je Watt nebo KW

Energie: Energie je součinem energie (wattů) a času (hodiny)

E = Pxt jednotka energie je watthodina nebo kilowatthodina (kWh)

Pro monitorování výkonu a energie je logika implementována v softwaru a parametry jsou zobrazeny na LCD displeji 20x4 znaků.

Obrazový kredit: imgoat

Krok 11: Ochrana

1. Ochrana proti přepólování a zpětnému proudu pro solární panel

Pro ochranu proti přepólování a ochraně proti zpětnému toku je použita Schottkyho dioda (MBR2045).

2. Ochrana proti přebití a hlubokému vybití

Software zajišťuje ochranu proti přebití a hlubokému vybití.

3. Ochrana proti zkratu a přetížení

Ochrana proti zkratu a přetížení je zajištěna pojistkou F1.

4. Přepěťová ochrana na vstupu solárního panelu

Dočasná přepětí se vyskytují v energetických systémech z různých důvodů, ale blesky způsobují nejvážnější přepětí. To platí zejména pro fotovoltaické systémy kvůli odkrytým místům a propojovacím kabelům systému. V tomto novém designu jsem použil 600w obousměrnou TVS diodu (P6KE36CA) k potlačení blesků a přepětí na FV svorkách.

obrazový kredit: freeimages

Krok 12: LED indikace

1. Solární LED: LED1 Dvoubarevná (červená/zelená) LED se používá k indikaci stavu sluneční energie, tj. Soumraku nebo svítání.

Solární LED ------------------- Solární stav

Zelený den

ČERVENÁ ------------------------- Noc

2. LED stavu nabití baterie (SOC): LED2

Jedním z důležitých parametrů, které definují energetický obsah baterie, je stav nabití (SOC). Tento parametr udává, kolik nabití je v baterii k dispozici. RGB LED se používá k indikaci stavu nabití baterie. Připojení najdete ve výše uvedeném schématu.

LED dioda baterie ---------- Stav baterie

ČERVENÁ ------------------ Napětí je NÍZKÉ

ZELENÁ ------------------ Napětí je zdravé

MODRÁ ------------------ Plně nabitá

2. Načtěte LED: LED3

K indikaci stavu zátěže se používá dvoubarevná (červená/zelená) LED. Připojení viz výše uvedené schéma.

LED indikátor načítání ------------------- Stav načítání

ZELENÁ ----------------------- Připojeno (ZAPNUTO)

ČERVENÁ ------------------------- Odpojeno (VYPNUTO)

Krok 13: LCD displej

Pro sledování parametrů solárního panelu, baterie a zátěže se používá 20x4 char LCD.

Pro jednoduchost je pro tento projekt zvolen I2C LCD displej. K propojení s Arduinem potřebuje pouze 4 vodiče.

Připojení je níže:

LCD Arduino

VCC 5V, GNDGND, SDAA4, SCLA5

Řádek 1: Napětí solárního panelu, proud a výkon

Řádek 2: Napětí baterie, teplota a stav nabíječky (nabíjení / nenabíjení)

Řádek 3: Zatěžovací proud, výkon a stav zátěže

Řádek 4: Vstupní energie ze solárního panelu a energie spotřebovaná zátěží.

Knihovnu si musíte stáhnout z LiquidCrystal_I2C.

Krok 14: Prototypování a testování

1. Breadboard:

Nejprve jsem vytvořil obvod na prkénku. Hlavní výhodou nepájivé desky je, že je bez pájky. Tak můžete snadno změnit design pouhým odpojením komponent a vodičů, jak potřebujete.

2. Děrovaná deska:

Po testování na prkénku jsem vytvořil obvod na děrované desce. Chcete -li to provést, postupujte podle níže uvedených pokynů

i) Nejprve vložte všechny díly do otvoru perforované desky.

ii) Spájkujte všechny podložky a ořízněte nožičky pomocí kleště.

iii) Připojte pájecí podložky pomocí vodičů podle schématu.

iv) Izolujte obvod od země pomocí odstupu.

Obvod děrované desky je opravdu silný a lze jej nasadit do projektu trvale. Po testování prototypu, pokud vše funguje perfektně, se můžeme přesunout k návrhu finální desky plošných spojů.

Krok 15: Návrh DPS

Schéma jsem nakreslil pomocí online softwaru EasyEDA a poté přešel na rozložení DPS.

Měly by tam být všechny komponenty, které jste přidali do schématu, naskládané na sebe, připravené k umístění a směrování. Přetáhněte součásti uchopením za podložky. Poté jej umístěte dovnitř obdélníkového ohraničení.

Uspořádejte všechny součásti tak, aby deska zabírala minimální prostor. Čím menší je velikost desky, tím levnější budou výrobní náklady na DPS. Bude užitečné, pokud má tato deska nějaké montážní otvory, aby ji bylo možné namontovat do skříně.

Nyní musíte trasu. Směrování je nejzábavnější částí celého tohoto procesu. Je to jako řešení hádanky! Pomocí sledovacího nástroje musíme propojit všechny komponenty. Horní i spodní vrstvu můžete použít k zamezení překrývání dvou různých skladeb a zkrácení skladeb.

Pomocí vrstvy Silk můžete na tabuli přidat text. Také jsme schopni vložit soubor obrázku, takže přidávám obrázek loga mého webu, který bude vytištěn na tabuli. Nakonec pomocí nástroje měděné oblasti musíme vytvořit základní plochu DPS.

Nyní je deska plošných spojů připravena k výrobě.

Krok 16: Stáhněte si soubory Gerber

Po výrobě DPS musíme vygenerovat soubory, které lze odeslat společnosti vyrábějící DPS, která nám v pravý čas pošle zpět nějaké skutečné PCB.

V EasyEDA můžete vytvářet výrobní soubory (soubor Gerber) přes Dokument> Generovat Gerber nebo kliknutím na tlačítko Generovat Gerber na panelu nástrojů. Vygenerovaný soubor Gerber je komprimovaný balíček. Po dekompresi můžete vidět následujících 8 souborů:

1. Spodní měď:.gbl

2. Horní měď:.gtl

3. Dolní pájecí masky:.gbs

4. Nejlepší pájecí masky:.gts

5. Spodní hedvábná obrazovka:.gbo

6. Top Silk Screen:.gto

7. Vrták:.drl

8. Outline:.outline

Soubory Gerber si můžete stáhnout z PCBWay

Když zadáte objednávku z PCBWay, dostanu 10% dar od PCBWay za příspěvek k mé práci. Vaše malá pomoc mě může povzbudit k další úžasné práci v budoucnosti. Děkujeme za spolupráci.

Krok 17: Výroba DPS

Nyní je načase zjistit výrobce PCB, který dokáže z našich souborů Gerber vytvořit skutečný PCB. Odeslal jsem své soubory Gerber do JLCPCB pro výrobu PCB. Jejich služba je velmi dobrá. Dostal jsem svůj PCB v Indii do 10 dnů.

Kusovník projektu je přiložen níže.

Krok 18: Pájení součástí

Po obdržení desky od továrny na desky plošných spojů musíte součásti pájet.

Na pájení budete potřebovat slušnou Páječku, Pájku, Nipper, Odpájecí knoty nebo Pumpu a multimetr.

Osvědčeným postupem je pájet součásti podle jejich výšky. Nejprve pájejte součásti s menší výškou.

Při pájení součástí můžete provést následující kroky:

1. Protlačte nohy součástky jejich otvory a otočte desku plošných spojů na záda.

2. Přidržte špičku páječky na spoji podložky a nohy součásti.

3. Zaveďte pájku do spoje tak, aby proudila po celém svodu a kryla podložku. Jakmile teče všude kolem, odstraňte špičku.

4. Zastřihněte nadbytečné nohy pomocí kleště.

Při pájení všech součástí dodržujte výše uvedená pravidla.

Krok 19: Montáž snímače proudu ACS712

Snímač proudu ACS712, který jsem obdržel, má předpájenou šroubovou svorku pro připojení. Chcete -li modul připájet přímo na desku plošných spojů, musíte nejprve odpájet šroubový terminál.

Odšroubuji šroubový terminál pomocí odpájecího čerpadla, jak je uvedeno výše.

Poté pájím modul ACS712 dnem vzhůru.

Pro připojení svorky Ip+ a Ip- k desce plošných spojů jsem použil nohy diodových svorek.

Krok 20: Přidání převaděče Buck

Pro pájení modulu Buck Converter musíte připravit 4 kolíkové kolíky, jak je uvedeno výše.

Pájejte 4 kolíky záhlaví na X1, 2 jsou pro výstup a zbývající dva jsou pro vstupy.

Krok 21: Přidání Arduino Nano

Když si koupíte přímé záhlaví, budou pro Arduino Nano příliš dlouhé. Budete je muset zkrátit na vhodnou délku. To znamená 15 pinů každý.

Nejlepší způsob, jak oříznout kousky hlavičky, je spočítat 15 kolíků, vytáhnout 16. kolík a poté pomocí kleště snížit mezeru mezi 15. a 17. kolíkem.

Nyní musíme nainstalovat samičí záhlaví na desku plošných spojů. Vezměte své ženské záhlaví a umístěte je na mužské záhlaví na desce Arduino Nano.

Poté připájejte kolíkové konektory samice k desce plošných spojů ovladače nabíjení.

Krok 22: Příprava MOSFETů

Před pájením MOSFETů Q1 Q2 a diody D1 na desku plošných spojů je lepší nejprve k nim připojit chladiče. Chladiče slouží k odvádění tepla od zařízení za účelem udržení nižší teploty zařízení.

Na kovovou základní desku MOSFET naneste vrstvu chladicí směsi. Poté umístěte tepelně vodivou podložku mezi MOSFET a chladič a utáhněte šroub. Můžete si přečíst tento článek o tom, proč je chladič nezbytný.

Nakonec je připájejte na desku plošných spojů regulátoru nabíjení.

Krok 23: Montáž podpěr

Po pájení všech dílů namontujte distanční sloupky do 4 rohů. Použil jsem M3 Brass Hex Standoffs.

Použití distančních sloupků zajistí dostatečnou vůli pájeným spojům a vodičům od země.

Krok 24: Software a knihovny

Nejprve si stáhněte přiložený kód Arduino. Poté si stáhněte následující knihovny a nainstalujte je.

1. Jeden drát

2. Teplota Dallasu

3. LiquidCrystal_I2C

4. Knihovna PID

Celý kód je kvůli flexibilitě rozdělen do malého funkčního bloku. Předpokládejme, že uživatel nemá zájem používat LCD displej a je spokojen s indikací LED. Poté stačí vypnout lcd_display () ze smyčky void (). To je vše. Podobně podle požadavků uživatele může povolit a zakázat různé funkce.

Po instalaci všech výše uvedených knihoven nahrajte kód Arduino.

Poznámka: Nyní pracuji na softwaru pro implementaci lepšího algoritmu nabíjení. Chcete -li získat nejnovější verzi, zůstaňte v kontaktu.

Aktualizace 02.04.2020

Byl nahrán nový software s vylepšeným algoritmem nabíjení a implementací PID regulátoru.

Krok 25: Závěrečné testování

Připojte vývody baterie ovladače BAT (BAT) k baterii 12V. Ujistěte se, že je polarita správná. Po připojení začne LED a LCD okamžitě fungovat. Napětí a teplotu baterie si všimnete také na 2. řádku LCD displeje.

Poté připojte solární panel k solárnímu terminálu (SOL), v první řadě LCD displeje vidíte solární napětí, proud a výkon. K simulaci solárního panelu jsem použil laboratorní napájecí zdroj. Pomocí svých měřičů výkonu jsem porovnal hodnoty napětí, proudu a výkonu s LCD displejem.

Postup testu je ukázán v tomto demo videu

Do budoucna pro tento projekt navrhnu 3D vytištěný kryt. Zůstaňte v kontaktu.

Tento projekt je vstupem do soutěže o PCB, hlasujte prosím pro mě. Vaše hlasy jsou pro mě skutečnou inspirací pro další tvrdou práci při psaní dalších užitečných projektů, jako je tento.

Děkujeme, že jste si přečetli můj Instructable. Pokud se vám můj projekt líbí, nezapomeňte ho sdílet.

Komentáře a zpětná vazba jsou vždy vítány.

Runner Up in the PCB Design Challenge