ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Verze-1): 11 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

[Přehrát video]

Ve svých předchozích instruktážích jsem popsal detaily monitorování energie off -gridové sluneční soustavy. Také jsem za to vyhrál soutěž obvodů 123D. Můžete vidět tento ARDUINO ENERGY METER.

Nakonec zveřejním svůj nový regulátor nabíjení verze 3. Nová verze je efektivnější a pracuje s algoritmem MPPT.

Všechny mé projekty najdete na:

Můžete to vidět kliknutím na následující odkaz.

ARDUINO MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER (verze 3.0)

Můj regulátor nabíjení verze 1 můžete zobrazit kliknutím na následující odkaz.

ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Verze 2.0)

V solárním systému je regulátor nabíjení srdcem systému, který byl navržen tak, aby chránil dobíjecí baterii. V tomto návodu vysvětlím regulátor nabíjení PWM.

V Indii většina lidí žije ve venkovských oblastech, kde dosud není dosaženo národního přenosového vedení. Stávající elektrické sítě nejsou schopné dodávat potřebnou energii těm chudým lidem. Obnovitelné zdroje energie (fotovoltaické panely a větrné elektrárny) generátory) jsou podle mě nejlepší volbou. Vím lépe o bolesti vesnického života, protože jsem také z této oblasti. Tak jsem navrhl tento DIY solární regulátor nabíjení, aby pomohl ostatním i mému domu. Nemůžete uvěřit, můj domácí solární osvětlovací systém hodně pomáhá během nedávného cyklónu Phailin.

Solární energie má tu výhodu, že je méně náročná na údržbu a bez znečištění, ale jejich hlavní nevýhodou jsou vysoké výrobní náklady a nízká účinnost přeměny energie. Protože solární panely mají stále relativně nízkou účinnost přeměny, lze celkové náklady na systém snížit pomocí účinného regulátoru solárního nabíjení, který dokáže z panelu získat maximální možný výkon.

Co je to regulátor nabíjení?

Solární regulátor nabíjení reguluje napětí a proud přicházející z vašich solárních panelů, které jsou umístěny mezi solárním panelem a baterií. Používá se k udržování správného nabíjecího napětí na bateriích. Jak stoupá vstupní napětí ze solárního panelu, regulátor nabíjení reguluje nabíjení baterií, aby se zabránilo přebíjení.

Typy regulátoru nabíjení:

1. ZAPNUTO

2. PWM

3. MPPT

Nejzákladnější regulátor nabíjení (typ ZAP/VYP) jednoduše monitoruje napětí baterie a rozpojí obvod, zastaví nabíjení, když napětí baterie stoupne na určitou úroveň.

Mezi 3 regulátory nabíjení má MPPT nejvyšší účinnost, ale je nákladný a vyžaduje složité obvody a algoritmus. Jako začátečník jako já si myslím, že PWM regulátor nabíjení je pro nás nejlepší, což je považováno za první významný pokrok v nabíjení solárních baterií.

Co je PWM:

Modulace šířky impulzů (PWM) je nejefektivnějším prostředkem k dosažení konstantního napětí nabíjení baterie nastavením pracovního poměru přepínačů (MOSFET). V regulátoru nabíjení PWM se proud ze solárního panelu zužuje podle stavu baterie a potřeby dobíjení. Když napětí baterie dosáhne nastaveného bodu regulace, algoritmus PWM pomalu snižuje nabíjecí proud, aby se předešlo zahřívání a plynování baterie, přesto nabíjení pokračuje v vracení maximálního množství energie do baterie v nejkratším čase.

Výhody regulátoru nabíjení PWM:

1. Vyšší účinnost nabíjení

2. Delší životnost baterie

3. Snižte zahřívání baterie

4. Minimalizuje namáhání baterie

5. Schopnost desulfatovat baterii.

Tento regulátor nabíjení lze použít pro:

1. Nabíjení baterií používaných v solárním domácím systému

2. Sluneční lampa ve venkovské oblasti

3. Nabíjení mobilního telefonu

Myslím, že jsem hodně popsal pozadí regulátoru nabíjení. Začněte vyrábět ovladač.

Stejně jako mé dřívější instruktáže jsem použil ARDUINO jako mikrořadič, který obsahuje PWM a ADC na čipu.

Krok 1: Požadované součásti a nástroje:

Díly:

1. ARDUINO UNO (Amazon)

2. 16x2 CHARACTER LCD (Amazon)

3. MOSFETY (IRF9530, IRF540 nebo ekvivalent)

4. TRANSISTORY (2N3904 nebo ekvivalentní NPN tranzistory)

5. ODPORY (Amazon / 10k, 4,7k, 1k, 330ohm)

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

7. DIODE (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. LED diody (Amazon / červená a zelená)

10. POJISTKY (5A) A DRŽÁK POJISTKY (Amazon)

11. BREAD BOARD (Amazon)

12. DĚROVANÁ DESKA (Amazon)

13. JUMPER WIRES (Amazon)

14. PROJEKTOVÝ BOX

15.6 TERMINÁL ŠROUBU PIN

16. NÁMĚSTÍ NA MONTÁŽ NA SCOTCH (Amazon)

Nástroje:

1. VRTÁNÍ (Amazon)

2. GLUE GUN (Amazon)

3. HOBBY KNIFE (Amazon)

4. PÁJECÍ PÁSKA (Amazon)

Krok 2: Obvod regulátoru nabíjení

Pro lepší pochopení rozděluji celý obvod regulátoru nabíjení na 6 sekcí

1. Snímání napětí

2. Generování signálu PWM

3. Přepínání a ovladač MOSFET

4. Filtr a ochrana

5. Zobrazení a indikace

6. LOAD On/OFF

Krok 3: Senzory napětí

Hlavními senzory v regulátoru nabíjení jsou snímače napětí, které lze snadno implementovat pomocí obvodu děliče napětí. Musíme cítit napětí přicházející ze solárního panelu a napětí baterie.

Protože je vstupní napětí analogového pinu ARDUINO omezeno na 5 V, navrhl jsem dělič napětí tak, aby výstupní napětí z něj bylo menší než 5 V. Použil jsem solární panel 5 W (Voc = 10 V) a 6 V a 5,5 Ah Baterie SLA pro ukládání energie. Takže musím snížit napětí na méně než 5 V. Použil jsem R1 = 10k a R2 = 4,7K při snímání obou napětí (napětí solárního panelu a napětí baterie). Hodnota R1 a R2 může být nižší, ale problém je v tom, že když je odpor nízký, protéká jím proud v důsledku toho, že se velké množství energie (P = I^2R) rozptýlí ve formě tepla. Lze tedy zvolit různé hodnoty odporu, ale je třeba dbát na minimalizaci ztráty výkonu napříč odporem.

Tento regulátor nabíjení jsem navrhl pro svůj požadavek (6V baterie a 5w, 6V solární panel), pro vyšší napětí musíte změnit hodnotu dělicích odporů. Pro výběr správných rezistorů můžete také použít online kalkulačku

V kódu jsem pojmenoval proměnnou „solar_volt“pro napětí ze solárního panelu a „bat_volt“pro napětí baterie.

Vout = R2/(R1+R2)*V

při jasném slunečním světle nechte napětí panelu = 9V

R1 = 10k a R2 = 4,7 k

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

nechte napětí baterie 7V

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

Obě napětí z děličů napětí jsou nižší než 5 V a jsou vhodná pro analogový pin ARDUINO

Kalibrace ADC:

vezměme si příklad:

skutečný výstup volt/dělič = 3,127 2,43 V je eqv až 520 ADC

1 je eqv až 0,004673V

Tuto metodu použijte ke kalibraci senzoru.

KÓD ARDUINO:

pro (int i = 0; i <150; i ++) {sample1+= analogRead (A0); // přečtěte si vstupní napětí ze solárního panelu

sample2+= analogRead (A1); // odečtěte napětí baterie

zpoždění (2);

}

sample1 = sample1/150;

sample2 = sample2/150;

solar_volt = (vzorek1* 4,673* 3,127)/1000;

bat_volt = (sample2* 4,673* 3,127)/1000;

Kalibraci ADC najdete v mých předchozích instrukcích, kde jsem podrobně vysvětlil.

Krok 4: Generování signálu Pwm:

Druhé místo v soutěži Arduino

Vítěz soutěže Green Electronics Challenge