Saulės 12V SLA akumuliatoriaus įkroviklis: 6 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Prieš kurį laiką aš įgijau greta esančio keturračio „citriną“. Pakanka pasakyti, kad yra daug negerai. Kažkuriuo momentu nusprendžiau, kad „HEY, aš tiesiog turėčiau sukurti savo didelės galios saulės baterijų įkroviklį, kad tik išlaikyčiau pigų akumuliatoriaus įkrovą, kai veikia priekiniai žibintai! Galų gale tai išsivystė į mintį, kad „HEY, aš turėčiau naudoti tą bateriją, kad galėčiau maitinti kai kuriuos planuojamus nuotolinius projektus!

Taip gimė „Lead Buddy“saulės baterijų įkroviklis.

Iš pradžių norėjau, kad mano dizainas būtų išvestas iš „Sparkfun“„Sunny Buddy“(iš kur ir gavau pavadinimą), bet atsitiktinai pastebėjau, kad komponentas, kurį jau naudojau kitame projekte, iš tikrųjų turėjo naudojimo pastabą kaip saulės baterijų įkroviklis (kurio aš praleidau anksčiau, kai peržiūrėjau duomenų lapą) - analoginio įrenginio LTC4365! Jame nėra MPPT, bet ei, taip pat nėra „Sparkfun“„Sunny Buddy“(bent jau ne tikras MPPT …). Taigi, kaip tiksliai tai išspręsti? Na, mielas skaitytojau, jūs žiūrite į programos užrašus !!! Tiksliau, „Microchip“AN1521 „Praktinis vadovas, kaip įdiegti saulės kolektorių MPPT algoritmus“. Tai iš tikrųjų gana įdomus skaitymas ir suteikia jums daugybę skirtingų MPPT valdymo įgyvendinimo būdų. Jums reikia tik dviejų jutiklių, įtampos jutiklio (įtampos daliklio) ir srovės jutiklio, ir jums reikia tiksliai vieno išėjimo. Aš žinojau apie specialų srovės jutiklį, kurį galima naudoti su N kanalo MOSFET, pavadintą IR25750 iš „International Rectifier“. Jų AN-1199 ant IR25750 taip pat yra įdomus skaitymas. Galiausiai mums reikia mikrovaldiklio, kuris sujungtų visą dalyką, ir kadangi mums reikia tik 3 kaiščių, įveskite ATtiny10!

1 žingsnis: dalių pasirinkimas, piešimo schemos

Dabar, kai turime 3 pagrindines dalis, turime pradėti rinktis įvairius kitus komponentus, kurie turi būti pridedami prie mūsų IC. Kitas svarbus komponentas yra mūsų MOSFET, ypač šiai peržiūrai (daugiau informacijos apie tai žr. Paskutiniame žingsnyje), aš nusprendžiau naudoti DVI SQJB60EP dviejų N kanalų MOSFET. Vieną MOSFET valdo tik LTC4365, o kitą MOSFET nustato taip, kad vienas FET veiktų kaip „idealus žemos pusės diodas“, skirtas apsaugoti atvirkštinį įvestį (jei ieškosite to „Google“, greičiausiai nesugalvosite taikymo pastabas iš TI ir „Maxim“apie šią temą, turėjau jo ieškoti.), o kitą FET valdo „ATtiny10“16 bitų PWM laikmatis (arba bet kokia jūsų pasirinkta skiriamoji geba …). Toliau ateina mūsų pasyvūs asmenys, kurie, tiesą sakant, nėra tokie svarbūs. Juos sudaro rezistoriai, skirti įtampos dalikliams/įkrovikliui programuoti, ir įvairūs aplinkkelio/saugojimo kondensatoriai, tiesiog įsitikinkite, kad jūsų rezistoriai gali valdyti per juos išsklaidytą galią ir kad jūsų kondensatoriai turi pagrįstas temperatūros tolerancijas (X5R ar geresnes). Svarbu pažymėti, kad dėl to, kaip tai suprojektuota, prie plokštės turi būti pritvirtinta baterija, kad ji veiktų.

Aš nustatiau LTC4365, kad būtų galima įkrauti 12 arba 24 V baterijas perjungiant trumpiklį (kad įkroviklio OV kaištis būtų 0,5 V, kai akumuliatorius įkraunamas maždaug iki 2,387 V/elementas 12 V baterijoms). Įkroviklio įtampos skirstytuvas taip pat kompensuojamas temperatūra per 5k PTC rezistorių, kuris jungiasi prie plokštės per 2,54 mm antraštę ir bus prijungtas prie akumuliatoriaus šono su šilumą laidžiu vazonu arba net lipnia juosta. Mes taip pat turime naudoti keletą „zener“konstrukcijų, kad galėtume valdyti atbulinės eigos įtampą MOSFET (taip pat tiekti energiją kitiems FET, jei neįdiegiate MPPT komponentų per trumpiklį) ir apsaugoti LTC4365 kaiščiai nuo viršįtampio. Mes maitinsime ATtiny10 su 5 V automobilių reguliatoriumi, skirtu 40 V įėjimui.

Saugikliai…

Svarbu atkreipti dėmesį į tai, kad, kalbant apie akumuliatorių įkroviklius, įėjimuose ir išėjimuose VISADA turėtumėte turėti saugiklius ir kad visada turėtumėte naudoti OV apsaugą didelės srovės įvestims (IE baterija). Mažos srovės įėjimai negali būti lengvai įdiegti OVP (IE laužtuvo grandinės), nes jie dažnai negali pagaminti pakankamai srovės, kad suveiktų pertraukiklis/saugiklis. Tai gali sukelti mirtiną situaciją, kai jūsų TRIAC/SCR pradės perkaisti ir gali sugesti, dėl to gali būti sugadinti jūsų linijos komponentai arba jūsų projektas sprogs liepsnoje. Jūs turite sugebėti tiekti pakankamai srovės, kad iš tikrųjų laiku išdegtų saugiklis (tai gali padaryti mūsų 12 V baterija). Kalbant apie saugiklius, nusprendžiau eiti su „Littlefuse“0453003. MR. Tai fantastiškas saugiklis labai mažoje SMD pakuotėje. Jei nuspręsite naudoti didesnius saugiklius, pvz., 5x20 mm saugiklius, PRAŠOME, MĖLITE KURIŲ AUKŠTESNIŲ MALDOTI ….. Nenaudokite stiklinių saugiklių. Stikliniai saugikliai gali sudužti, kai jie pūsta, siunčiant karšto išlydyto metalo gabalus ir aštrų stiklą iš visos lentos, darant bet kokią žalą. VISADA naudokite keraminius saugiklius, dauguma jų yra pripildyti smėlio, kad pūsdami jie nekeptų jūsų lentos ar jūsų namo (jau nekalbant apie tai, kad pati keramika taip pat turėtų padėti apsisaugoti, panaši į naudojamus keraminius šarvus) apsaugoti šiuolaikines kovines transporto priemones nuo suformuotų užtaisų galvučių/ REALLY HOT JETS OF PLASMA). Galimybė „pamatyti“tą mažą laidą savo saugiklyje (to, ko vis tiek nematysite, ypač jei esate beveik aklas), nėra verta turėti degančią anglies krūvą ten, kur buvo jūsų namas. Jei reikia išbandyti saugiklį, naudokite multimetrą, kad patikrintumėte jo atsparumą.

ESD apsauga

Seniai praėjo tie laikai, kai savo elektroniniams projektams apsaugoti rėmėmės tik brangiais 5–10 USD varistoriais. Visada turėtumėte įmesti kai kuriuos TVS arba laikinus įtampos slopinimo diodus. Žodžiu, nėra jokios priežasties to nedaryti. Bet koks įėjimas, ypač saulės kolektoriaus įėjimas, turi būti apsaugotas nuo ESD. Įvykus žaibo smūgiui prie jūsų saulės kolektorių/bet kokio laido, tas mažas TVS diodas kartu su saugikliu gali neleisti jūsų projektui sugadinti bet kokio ESD/EMP (tai yra žaibas) streikas yra, taip …). Jie nėra beveik tokie patvarūs kaip MOV, tačiau jie tikrai gali atlikti darbą didžiąją laiko dalį.

Tai atneša mus į kitą mūsų elementą „Spark spragas“. "Kas yra kibirkščių spragos?!?" Na, kibirkščių spragos iš esmės yra tik pėdsakai, kurie iš vieno iš jūsų įvesties kaiščių tęsiasi į įžeminimo plokštumą, nuo kurios pašalinta lituoklio kaukė ir vietinė įžeminimo plokštuma ir veikiama po atviru dangumi. Paprasčiau tariant, tai leidžia ESD lankui tiesiai į jūsų įžeminimo plokštumą (mažiausio pasipriešinimo kelią) ir, tikiuosi, sutaupys jūsų grandinės. Jų pridėjimas nieko nekainuoja, todėl visada turėtumėte juos pridėti, kur galite. Pascheno dėsniu galite apskaičiuoti atstumą, kurio jums reikia tarp pėdsako ir įžeminimo plokštės, kad būtų apsaugota tam tikra įtampa. Aš nekalbėsiu apie tai, kaip tai apskaičiuoti, bet pakanka pasakyti, kad patartina turėti bendrąsias skaičiavimo žinias. Priešingu atveju jums turėtų būti gerai, kai tarp pėdsako ir žemės yra 6–10 milimetrų tarpas. Taip pat patartina naudoti suapvalintą pėdsaką. Peržiūrėkite mano paskelbtą paveikslėlį, kuriame rasite idėją, kaip tai įgyvendinti.

Antžeminiai lėktuvai

Nėra jokios priežasties nenaudoti vieno didelio žemės paviršiaus daugelyje elektronikos projektų. Be to, labai švaistoma nenaudoti gruntų, nes visas varis turės būti išgraviruotas. Jūs jau mokate už varį, bet galbūt neteršite Kinijos vandens kelių (ar bet kur kitur) ir panaudosite jį kaip savo įžeminimo plokštumą. Išsilieję liejiniai šiuolaikinėje elektronikoje naudojami labai ribotai ir retai, jei kada nors naudojami, tuo tikslu, nes tvirtos žemės liejiniai tariamai pasižymi geresnėmis aukšto dažnio signalų savybėmis, jau nekalbant apie tai, kad jie geriau apsaugo jautrius pėdsakus IR gali šiek tiek apeiti. talpa su „gyva“plokštuma, jei naudojate daugiasluoksnę plokštę. Taip pat svarbu pažymėti, kad jei naudojate grįžtamąją krosnį arba karšto oro perdirbimo stotį, tvirtos įžeminimo plokštės jungtys su pasyviaisiais komponentais nerekomenduojamos, nes jos gali būti „antkapinės“, kai perpildomos, nes įžeminimo plokštuma turi daugiau šiluminės masės kuris turi būti pašildytas, kad lydmetalis ištirptų. Jūs tikrai galite tai padaryti, jei būsite atsargūs, tačiau, norėdami prijungti pasyvaus komponento įžeminimo bloką, turėtumėte naudoti šilumines apsaugines pagalvėles arba „EasyEDA“vadinamus „stipinus“. Mano lentoje naudojamos šiluminės reljefinės pagalvėlės, nors kadangi lituoju rankomis, tai tikrai nesvarbu.

Dėl šilumos išsklaidymo…

Mūsų saulės įkroviklis neturėtų išsklaidyti per daug šilumos, net ir esant maksimaliai 3A srovei (priklauso nuo saugiklio). Blogiausiu atveju mūsų SQJB60EP atsparumas yra 0,016 mOhm esant 4,5 V esant 8A (SQJ974EP antrojoje peržiūroje, esant 0,0325 mOhm, daugiau informacijos rasite mano pastabose pabaigoje). Naudojant Omo dėsnį, P = I^2 * R, mūsų galios išsklaidymas yra 0,144 W esant 3A (dabar matote, kodėl aš naudoju N kanalo MOSFET mūsų MPPT ir atvirkštinės įtampos „diodų“grandinei). Mūsų automobilių 5V reguliatorius taip pat neturėtų per daug išsisklaidyti, nes piešiame tik porą dešimčių miliamperių. Turėdami 12 V ar net 24 V akumuliatorių, neturėtume matyti pakankamai reguliatoriaus energijos nuostolių, kad tikrai turėtume nerimauti dėl jo nusėdimo, tačiau, kaip teigiama TI taikymo pastaboje šiuo klausimu, didžioji jūsų energijos dalis išsisklaidys, nes šiluma atgal į pačią PCB, nes tai yra mažiausio pasipriešinimo kelias. Pavyzdžiui, mūsų SQJB60EP šiluminė varža yra 3,1C/W išleidimo padėklui, o plastikinės pakuotės šiluminė varža yra 85C/W. Šilumos grimzimas yra daug efektyvesnis, kai tai daroma naudojant pačią PCB, IE- sudedantiems komponentams išdėstomos gražios didelės plokštumos, išsklaidančios daug šilumos (taip paverčiant PCB į galvos sklaidytuvą), arba nukreipiant į kitą plokštės pusę nuo mažesnė plokštuma viršuje, kad būtų galima sukurti kompaktiškesnius dizainus. (Šiluminių įtaisų nukreipimas į plokštumą, esančią priešingoje plokštės pusėje, taip pat leidžia lengvai pritvirtinti radiatorių/šliužą prie galinės plokštės pusės arba kad šiluma išsisklaidytų per kitos plokštės įžeminimo plokštę, kai ji pritvirtinama kaip Vienas greitas ir purvinas būdas apskaičiuoti, kiek energijos galite saugiai išsklaidyti iš komponento (Tj - Tamb) / Rθja = Galia. Norėdami gauti daugiau informacijos, primygtinai rekomenduoju perskaityti TI programos pastabą.

Ir, galiausiai…

Jei norite, kad jūsų projektas būtų konteinerio viduje, kaip aš planuoju daryti, nes akivaizdu, kad jis bus naudojamas lauke, prieš klojant lentą visada turėtumėte pasirinkti konteinerį/dėžę. Mano atveju aš pasirinkau „Polycase“EX-51 ir sukūriau savo plokštę tokią. Taip pat suprojektavau „priekinio skydo“plokštę, kuri jungiasi prie saulės įvesties kastelinių „skylių“, tiksliau, lizdų (kurie tinka 1,6 mm storio plokštei). Lituokite juos kartu, ir jums gerai eiti. Šiame skydelyje yra vandeniui atsparios jungtys iš „Switchcraft“. Aš dar nenusprendžiau, ar naudosiu „priekinį skydelį“, ar „galinį skydelį“, tačiau, nepaisant to, man reikės „vandeniui nepralaidžios kabelio įvorės“tiek įėjimui, tiek išėjimui, tiek mūsų akumuliatoriaus termistoriui. Be to, mano įkroviklis taip pat gali būti sumontuotas ant plokštės kaip modulis (taigi ir kastelinės skylės).

2 žingsnis: gaukite savo dalis

Jūsų dalių užsakymas gali būti varginantis uždavinys, atsižvelgiant į tiekėjų skaičių ir atsižvelgiant į tai, kad retkarčiais bus prarastos smulkios dalys (ty rezistoriai, kondensatoriai). Tiesą sakant, aš praradau 24 V akumuliatoriaus įkrovimo grandinės rezistorius. Laimei, aš nenaudosiu 24 V įkrovimo grandinės.

Aš nusprendžiau užsisakyti savo PCB iš JLCPCB, nes jos purvas yra pigus. Atrodo, kad jie taip pat perėjo prie „nuotraukų atvaizdavimo“proceso, kuris palieka gražius, trapius šilkografinius ekranus (ir kaukeles) nuo tada, kai paskutinį kartą iš jų užsisakiau. Deja, jie nebeteikia nemokamo pristatymo, todėl turėsite palaukti vieną ar dvi savaites, kol gausite, arba turėsite sumokėti 20 USD+, kad jis būtų išsiųstas per DHL. Kalbant apie mano komponentus, aš nuėjau su „Arrow“, nes jie pristatomi nemokamai. Turėjau tik nusipirkti „Digikey“termistorių, nes „Arrow“jo neturėjo.

Paprastai 0603 dydžio pasyvieji yra A-OK lituoti. 0402 dydžio komponentai gali būti sudėtingi ir lengvai pamesti, todėl užsisakykite bent du kartus daugiau nei reikia. Visada patikrinkite, ar jie atsiuntė jums visus jūsų komponentus. Tai ypač svarbu, jei jie nekonsoliduoja jūsų užsakymo, o siunčia jums 20 skirtingų dėžių per „FedEx“.

3 žingsnis: pasiruošimas…

Ruošiamės lituoti…. Lituoti jums tikrai nereikia tiek įrankių. Pigus, vidutiniškai varomas lituoklis, srautas, lituoklis, pincetas ir atraižos yra viskas, ko jums reikia. Jūs taip pat PRIVALOTE turėti gesintuvą ir VISADA turėtumėte kaukę, skirtą filtruoti ore esančius teršalus, kuriuos pašalina srautas, kuris yra vėžinis/toksiškas.

4 žingsnis: sujungimas

PCB surinkimas yra tikrai paprastas. Tai beveik tiesiog „suformuokite vieną pagalvėlę, prijunkite vieną smeigtuką prie to skirtuko, tada„ vilkite lituoklį “likusias smeigtukus“. SMD komponentų litavimui nereikia mikroskopo ar išgalvotos perdirbimo stoties. Jums net nereikia didinamojo stiklo, jei norite didesnių nei ir 0603 (o kartais ir 0402) komponentų. Tiesiog įsitikinkite, kad nėra tiltų ir nėra šaltų sąnarių. Jei matote ką nors „juokingo“, įdėkite šiek tiek srauto ir trenkite geležimi.

Kalbant apie srautą, tikriausiai turėtumėte naudoti nešvarų srautą, nes saugu palikti ant lentos. Deja, jį nuvalyti nuo lentos yra skaudu. Jei norite išvalyti nešvarų srautą, kiek įmanoma pašalinkite didelius daiktus su aukščiausios kokybės alkoholiu, kurio koncentracija didesnė kaip 90%, ir medvilniniu tamponu. Tada gerai nuplaukite senu dantų šepetėliu (seni elektriniai dantų šepetėliai/dantų šepetėlio galvutės puikiai veikia). Galiausiai įkaitinkite distiliuotą vandenį karšto vandens voniai. Jei norite, galite naudoti indų ploviklį (tik įsitikinkite, kad jis karališkai nesukels jūsų plokštės, jis neturėtų pažeisti jokių plyšių jungčių jūsų PCB, nes indų plovikliai yra skirti „pritvirtinti“prie organinių komponentų per hidrofobą. Hidrofobinį-hidrofilinį poveikį užtikrina jo molekulių polinė/nepolinė angliavandenilių/šarminė struktūra ir gali būti nuplaunamas naudojant hidrofilinį komponentą. Tikrai vienintelė problema yra tada, kai jis nėra tinkamai nuplaunamas su distiliuotu vandeniu arba jei jis yra labai ėsdinantis). IFF kažkokiu stebuklu iš tikrųjų pašalinsite visą švarų srautą su alkoholiu, ir greičiausiai to nepadarysite, galite praleisti lentos plovimą kartu.

Maždaug po 30 minučių karštas vanduo turėtų suskaidyti likusias lipnias likučius ant lentos, tada galite eiti į miestą su dantų šepetėliu ir nuimti likusią dalį. Gerai nuplaukite ir leiskite išdžiūti skrudintuvo orkaitėje, nustatytoje žemiausioje padėtyje, arba leiskite išdžiūti mažiausiai 24 valandas lauke. Idealiu atveju turėtumėte naudoti skrudintuvą arba pigų „Harbor Freight“karšto oro pistoletą, laikomą pakankamai toli, kad nieko nekeptumėte. Taip pat galite naudoti suslėgtą orą.

Šoninė pastaba: būkite atsargūs valydami PCB, nes galite sudrėkinti komponentus. Jums nereikia labai stipriai spausti, pakanka, kad šereliai būtų tarp komponentų.

5 žingsnis: saulės kolektoriai …