ARDUINO СЛЪНЧЕН КОНТРОЛЕР ЗА ПАРАЖЕНИЕ (Версия-1): 11 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

[Пускане на видео]

В предишните си инструкции описах подробностите за енергийния мониторинг на слънчева система извън мрежата. За това спечелих и състезанието за схеми 123D. Вижте този ARDUINO ENERGY METER.

Накрая публикувам новия си контролер за зареждане версия 3, новата версия е по-ефективна и работи с алгоритъм MPPT.

Можете да намерите всички мои проекти на:

Можете да го видите, като щракнете върху следната връзка.

ARDUINO MPPT СЛЪНЧЕВ КОНТРОЛЕР ЗА ПАРАЖЕНИЕ (версия-3.0)

Можете да видите моя контролер за зареждане на версия-1, като щракнете върху следната връзка.

ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Версия 2.0)

В системата за слънчева енергия контролерът на зареждане е сърцето на системата, която е проектирана да защитава акумулаторната батерия. В тези инструкции ще обясня ШИМ контролера за зареждане.

В Индия повечето хора живеят в селски райони, където досега не е достигнат национален електропровод. Съществуващите електрически мрежи не са в състояние да доставят нуждите от електроенергия на тези бедни хора. Така че възобновяеми енергийни източници (фотоволтаични панели и вятърни генератори) са най -добрият вариант според мен. Знам по -добре за болката в селския живот, тъй като и аз съм от тази област. Затова проектирах този контролер за зареждане на слънчева енергия, за да помагам на другите, както и за моя дом. Не можете да повярвате, моята домашна слънчева система за осветление помага много по време на неотдавнашния циклон Phailin.

Слънчевата енергия има предимството, че е по -малко поддръжка и замърсяване, но основните им недостатъци са високите разходи за производство, ниската ефективност на преобразуване на енергия. Тъй като слънчевите панели все още имат сравнително ниска ефективност на преобразуване, общата цена на системата може да бъде намалена с помощта на ефективен контролер за слънчево зареждане, който може да извлече максимално възможна мощност от панела.

Какво е контролер за такси?

Соларен контролер за зареждане регулира напрежението и тока, идващ от вашите слънчеви панели, който е поставен между соларен панел и батерия. Използва се за поддържане на правилното напрежение на зареждане на батериите. С повишаване на входното напрежение от слънчевия панел, контролерът на зареждане регулира зареждането на батериите, предотвратявайки презареждането.

Видове контролер за зареждане:

1. ВКЛ

2. ШИМ

3. MPPT

Най -основният контролер за зареждане (тип ON/OFF) просто следи напрежението на батерията и отваря веригата, спирайки зареждането, когато напрежението на батерията се повиши до определено ниво.

Сред трите контролера за зареждане MPPT имат най -висока ефективност, но са скъпи и се нуждаят от сложни схеми и алгоритъм. Като начинаещ любител като мен мисля, че PWM контролерът за зареждане е най -добрият за нас, който се третира като първият значителен напредък в зареждането на слънчеви батерии.

Какво е PWM:

Импулсно -широчинна модулация (PWM) е най -ефективният начин за постигане на зареждане на батерията с постоянно напрежение чрез регулиране на коефициента на работа на превключвателите (MOSFET). В PWM контролера за зареждане, токът от слънчевия панел се стеснява според състоянието на батерията и нуждите от презареждане. Когато напрежението на батерията достигне зададената стойност за регулиране, алгоритъмът на ШИМ бавно намалява тока на зареждане, за да се избегне нагряване и газообразуване на батерията, но зареждането продължава да връща максимално количество енергия към батерията в най -кратки срокове.

Предимства на ШИМ контролера за зареждане:

1. По -висока ефективност на зареждане

2. По -дълъг живот на батерията

3. Намалете батерията при нагряване

4. Минимизира натоварването на батерията

5. Възможност за десулфатиране на батерия.

Този контролер на зареждане може да се използва за:

1. Зареждане на батериите, използвани в слънчевата домашна система

2. Слънчев фенер в селските райони

3. Зареждане на мобилен телефон

Мисля, че съм описал много за предисторията на контролера за зареждане. Нека започне да прави контролера.

Подобно на моите по-ранни инструкции, използвах ARDUINO като микроконтролер, който включва PWM на чип и ADC.

Стъпка 1: Необходими части и инструменти:

Части:

1. ARDUINO UNO (Amazon)

2. 16x2 CHARACTER LCD (Amazon)

3. МОП -транзистори (IRF9530, IRF540 или еквивалентни)

4. ТРАНЗИСТОРИ (2N3904 или еквивалентни NPN транзистори)

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

6. КАПАЦИТОР (Amazon / 100uF, 35v)

7. ДИОД (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. LED (Amazon / Червен и Зелен)

10. ПРЕДПАЗНИЦИ (5А) И ДЪРЖАЧ НА ПРЕДПАЗНИЦИ (Amazon)

11. ХЛЕБНА ДОСКА (Amazon)

12. ПЕРФОРИРАН БОРД (Amazon)

13. JUMPER WIRES (Amazon)

14. ПРОЕКТНА КУТИЯ

15.6 ТЕРМИНАЛ ЗА ЗАВИГАНЕ НА ПИН

16. SCOTCH МОНТАЖНИ КВАДРАЦИИ (Amazon)

Инструменти:

1. СВЕРЛА (Amazon)

2. ЛЕПИЛЕН ПИСТОЛЕТ (Amazon)

3. НОЖ ХОБИ (Amazon)

4. ПАЙКАНЕ НА ЖЕЛЕЗА (Amazon)

Стъпка 2: Верига на контролера за зареждане

Разделям цялата верига на контролера на зареждане на 6 секции за по -добро разбиране

1. Измерване на напрежение

2. Генериране на ШИМ сигнал

3. MOSFET превключване и драйвер

4. Филтър и защита

5. Дисплей и индикация

6. LOAD Вкл./ИЗКЛ

Стъпка 3: Сензори за напрежение

Основните сензори в контролера на заряда са сензори за напрежение, които лесно могат да бъдат реализирани чрез използване на верига с делител на напрежение. Трябва да усетим напрежението, идващо от слънчевия панел и напрежението на батерията.

Тъй като входното напрежение на аналоговия щифт на ARDUINO е ограничено до 5V, аз проектирах делителя на напрежението по такъв начин, че изходното напрежение от него да е по -малко от 5 V. Използвах 5W (Voc = 10v) слънчев панел и 6v и 5.5Ah SLA батерия за съхранение на захранването. Така че трябва да намаля и двете напрежения до по -ниски от 5 V. Използвах R1 = 10k и R2 = 4.7K за определяне на двете напрежения (напрежение на слънчевия панел и напрежението на батерията). Стойността на R1 и R2 може да бъде по -ниска, но проблемът е, че когато съпротивлението е ниско, през него преминава по -голям ток, в резултат на което голямо количество енергия (P = I^2R) се разсейва под формата на топлина. Така че може да се избере различна стойност на съпротивлението, но трябва да се внимава да се сведе до минимум загубата на мощност в съпротивлението.

Аз съм проектирал този контролер за зареждане за моите изисквания (6V батерия и 5w, 6V слънчев панел), за по -високо напрежение трябва да промените стойността на делителните резистори. За да изберете правилните резистори, можете да използвате и онлайн калкулатор

В кода съм кръстил променливата "solar_volt" за напрежение от слънчевия панел и "bat_volt" за напрежението на батерията.

Vout = R2/(R1+R2)*V

оставете напрежението на панела = 9V по време на ярка слънчева светлина

R1 = 10k и R2 = 4,7 k

слънчев_волт = 4.7/(10+4.7)*9.0 = 2.877v

оставете напрежението на батерията 7V

bat_volt = 4.7/(10+4.7)*7.0 = 2.238v

И двете напрежения от делителите на напрежение са по -ниски от 5v и са подходящи за аналогов щифт ARDUINO

Калибриране на ADC:

нека вземем пример:

действителен волт/делител на изхода = 3.127 2.43 V е еквивалент на 520 ADC

1 е екв. На.004673V

Използвайте този метод за калибриране на сензора.

КОД НА ARDUINO:

for (int i = 0; i <150; i ++) {sample1+= analogRead (A0); // чете входното напрежение от слънчевия панел

sample2+= analogRead (A1); // отчита напрежението на батерията

забавяне (2);

}

проба1 = проба1/150;

проба2 = проба2/150;

слънчев_волт = (проба1* 4.673* 3.127)/1000;

bat_volt = (sample2* 4.673* 3.127)/1000;

За калибриране на ADC вижте моите предишни инструкции, където обясних подробно.

Стъпка 4: Pwm генериране на сигнал:

Вицешампион в конкурса Arduino

Вицешампион в Green Electronics Challenge