DIY Arduino PWM5 Solar Charge Controller (PCB soubory a software v ceně): 9 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Před několika lety navrhl Julian Ilett původní solární regulátor nabíjení „PWM5“na bázi mikrokontroléru PIC. Experimentoval také s verzí založenou na Arduinu. Jeho videa najdete zde:

podle schématu Julians arduined.eu navrhla velmi malou verzi založenou na 5V, 16MHz Arduino Pro Mini:

Poté, co jsem již navrhl a postavil dvě MPPT buck solární nabíječky, chtěl jsem vyzkoušet tento velmi zjednodušený design.

Krok 1: Nakreslení schématu

Schéma je založeno na ručně kresleném Julians. Snažil jsem se, aby to bylo co nejsrozumitelnější. Bude také základem pro správnou desku plošných spojů.

Krok 2: Navrhování správné desky plošných spojů

The Eagle schematic was the base for this PCB layout. Dráhy jsou jednostranné a velmi široké. To vám umožní snadno vyleptat vaše desky, pokud si je nechcete objednat u výrobce.

Krok 3: Příprava desky prototypu

Než si objednám desky, chtěl jsem ověřit design na kusu prototypové desky. Jeho velikost je 0,8 x 1,4 palce.

Krok 4: Osazení desky

Protože by deska měla mít stejnou velikost jako Pro Mini, jsou komponenty velmi blízko u sebe. Samozřejmě bychom mohli také použít SMD komponenty, ale chtěl jsem, aby design byl co nejpřívětivější pro kutily. Názvy komponent najdete na schématu. Všechny rezistory mají velikost 1/4 Watt.

BTW: Toto byl můj první pokus o pájení bez olova. Takže to může vypadat čistěji;-)

Krok 5: Testování obvodu nabíjecího čerpadla Dickson

Protože jsem chtěl udržet spotřebu energie co nejnižší (pohybuje se kolem 6 mA), použil jsem verzi Arduino Pro Mini s 3,3 V a 8 MHz. Takže kvůli napájení 3,3 V (místo 5 V) jsem si nebyl jistý, zda bude nabíjecí čerpadlo schopno generovat požadované napětí brány pro MOSFET IRF3205. Udělal jsem tedy malý experiment s různými frekvencemi PWM a kondenzátory čerpadel. Jak vidíte, napětí asi 5,5 V nepostačovalo k pohonu logického MOSFETu. Rozhodl jsem se tedy použít IRLZ44N. Jedná se o takzvaný logický úroveň MOSFET a funguje dobře s 5V.

Krok 6: Pájení zbývajících součástí a vodičů

Pak bylo načase pájet zbývající součásti, stejně jako vodiče a externí proti zálohovanou diodu. Tato dioda je velmi důležitá! Ujistěte se, že je schopen zvládnout váš maximální proud.

Krok 7: Softwarové testy

Protože původní software byl trochu takový, jak si vedete, rozhodl jsem se napsat svůj vlastní. Můžete si jej stáhnout (a soubory Eagle PCB i Gerbers) na můj GitHub. Odkaz je na konci tohoto Instructable.

Důležitým krokem bylo zjistit maximální frekvenci spínání obvodů ovladače Julians MOSFET. Jak vidíte, 15kHz vypadá hrozně (měřeno na bráně MOSFET) a produkovalo by hodně tepla. 2kHz na druhou stranu vypadá přijatelně. Rozdíly můžete vidět ve videu na první stránce tohoto článku.

K provedení požadovaných měření jsem použil svůj levný kapesní osciloskop DSO201, multimetr a DIY měřič výkonu Arduino.

Krok 8: Závěr, odkazy ke stažení

Jaký je tedy závěr tohoto malého projektu? Funguje to dobře, ale samozřejmě to nelze použít pro nominální napětí baterie pod 12V. Přinejmenším by to bylo v tomto případě velmi neefektivní, protože je to jen nabíječka PWM než převodník buck. Rovněž nemá sledování MPPT. Ale na svoji velikost je docela působivý. Funguje také s velmi malými solárními panely nebo s velmi slabým slunečním zářením.

A samozřejmě je skvělá zábava tuto věc stavět. Také jsem si rád hrál se svým osciloskopem a vizualizoval obvody ovladače MOSFET.

Doufám, že vám tento malý Instructable pomohl. Podívejte se také na moje další videa s elektronikou na mém kanálu YouTube.

Software, soubory Eagle CAD a soubory Gerber na mém GitHubu:

github.com/TheDIYGuy999/PWM5

Nabíječky MPPT na mém GitHubu:

github.com/TheDIYGuy999/MPPT_Buck_Converte…

github.com/TheDIYGuy999/MPPT_Buck_Converte…

Můj YouTube kanál:

www.youtube.com/channel/UCqWO3PNCSjHmYiACD…

Krok 9: Kde objednat desky

Desky lze objednat zde:

jlcpcb.com (s připojenými soubory Gerber)

oshpark.com (se souborem desky Eagle)

samozřejmě existují i další alternativy