„ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER“(1 versija): 11 žingsnių (su paveikslėliais)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

[Paleisti vaizdo įrašą]

Ankstesnėse instrukcijose aprašiau išsamią saulės energijos energijos stebėsenos informaciją. Taip pat laimėjau 123D grandinių konkursą. Galite pamatyti šį ARDUINO ENERGY METER.

Galiausiai paskelbiu savo naują 3 versijos įkrovimo valdiklį. Nauja versija yra efektyvesnė ir veikia su MPPT algoritmu.

Visus mano projektus galite rasti:

Tai galite pamatyti spustelėję šią nuorodą.

ARDUINO MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER (3.0 versija)

Mano versijos 1 įkrovimo valdiklį galite pamatyti spustelėję šią nuorodą.

ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (2.0 versija)

Saulės energijos sistemoje įkrovimo valdiklis yra sistemos, sukurtos apsaugoti įkraunamą bateriją, širdis. Šioje instrukcijoje paaiškinsiu PWM įkrovimo valdiklį.

Indijoje dauguma žmonių gyvena kaimo vietovėse, kur iki šiol nėra pasiekta nacionalinė elektros perdavimo linija. Esami elektros tinklai nepajėgia aprūpinti tų skurstančių žmonių elektros energijos. Taigi atsinaujinantys energijos šaltiniai (fotoelektrinės plokštės ir vėjas) generatoriai), manau, yra geriausias pasirinkimas. Aš geriau žinau apie kaimo gyvenimo skausmą, nes aš taip pat esu iš tos srities. Taigi aš sukūriau šį „pasidaryk pats“saulės įkrovimo valdiklį, kad padėtų kitiems ir mano namams. Jūs negalite patikėti, mano namuose pagaminta saulės apšvietimo sistema labai padeda neseniai įvykusio ciklono „Phailin“metu.

Saulės energijos pranašumas yra tas, kad ji nereikalauja priežiūros ir nereikalauja taršos, tačiau jų pagrindinis trūkumas yra didelė gamybos kaina ir mažas energijos konversijos efektyvumas. Kadangi saulės kolektorių konversijos efektyvumas vis dar yra palyginti mažas, bendras sistemos sąnaudas galima sumažinti naudojant efektyvų saulės energijos įkrovimo valdiklį, kuris gali išgauti iš plokštės didžiausią įmanomą galią.

Kas yra įkrovimo valdiklis?

Saulės įkrovimo valdiklis reguliuoja įtampą ir srovę, gaunamą iš jūsų saulės kolektorių, esančio tarp saulės baterijos ir akumuliatoriaus. Jis naudojamas palaikyti tinkamą baterijų įkrovimo įtampą. Didėjant saulės kolektoriaus įėjimo įtampai, įkrovimo valdiklis reguliuoja akumuliatorių įkrovimą, neleidžiant perkrauti.

Įkrovimo valdiklio tipai:

1. ĮJUNGTA

2. PWM

3. MPPT

Paprasčiausias įkrovimo valdiklis (ON/OFF tipo) tiesiog stebi akumuliatoriaus įtampą ir atidaro grandinę, sustabdydamas įkrovimą, kai akumuliatoriaus įtampa pakyla iki tam tikro lygio.

Tarp 3 įkrovimo valdiklių MPPT turi didžiausią efektyvumą, tačiau tai yra brangu ir reikalauja sudėtingų grandinių ir algoritmo. Kaip pradedantysis mėgėjas, kaip aš, manau, kad PWM įkrovimo valdiklis yra geriausias mums, ir tai laikoma pirmąja reikšminga pažanga saulės baterijų įkrovimo srityje.

Kas yra PWM:

Impulsų pločio moduliacija (PWM) yra efektyviausia priemonė pasiekti nuolatinį akumuliatoriaus įkrovimą reguliuojant jungiklių (MOSFET) veikimo koeficientą. PWM įkrovimo valdiklyje saulės baterijų srovė mažėja atsižvelgiant į akumuliatoriaus būklę ir įkrovimo poreikius. Kai akumuliatoriaus įtampa pasiekia nustatytą reguliavimo tašką, PWM algoritmas lėtai mažina įkrovimo srovę, kad būtų išvengta akumuliatoriaus įkaitimo ir dujų susidarymo, tačiau įkrovimas ir toliau grąžina didžiausią energijos kiekį akumuliatoriui per trumpiausią laiką.

PWM įkrovimo valdiklio pranašumai:

1. Didesnis įkrovimo efektyvumas

2. Ilgesnis baterijos veikimo laikas

3. Sumažinkite baterijos kaitimą

4. Sumažina akumuliatoriaus įtampą

5. Gebėjimas desulfatuoti akumuliatorių.

Šis įkrovimo valdiklis gali būti naudojamas:

1. Saulės namų sistemoje naudojamų baterijų įkrovimas

2. Saulės žibintas kaimo vietovėje

3. Mobiliojo telefono įkrovimas

Manau, kad aš daug aprašiau apie įkrovimo valdiklio foną. Pradedame gaminti valdiklį.

Kaip ir ankstesnės instrukcijos, aš naudoju ARDUINO kaip mikrovaldiklį, kuris apima mikroschemoje esantį PWM ir ADC.

1 veiksmas: reikalingos dalys ir įrankiai:

Dalys:

1. ARDUINO UNO („Amazon“)

2. 16x2 CHARACTER LCD („Amazon“)

3. MOSFETS (IRF9530, IRF540 arba lygiavertis)

4. TRANSISTORIAI (2N3904 arba lygiaverčiai NPN tranzistoriai)

5. REZISTORIAI („Amazon“/ 10 k, 4,7 k, 1 k, 330 omų)

6. Kondensatorius („Amazon“/ 100uF, 35v)

7. DIODAS (IN4007)

8. ZENER DIODAS 11v (1N4741A)

9. Šviesos diodai („Amazon“/ raudona ir žalia)

10. SAUGIKLIAI (5A) IR saugiklių laikiklis („Amazon“)

11. BREAD BOARD („Amazon“)

12. PERFORUOTA LENTA („Amazon“)

13. JUMPER WIRES („Amazon“)

14. PROJEKTŲ DĖŽUTĖ

15.6 PIN SROVŲ TERMINALAS

16. SCOTCH MONTAVIMO AIKŠTYS („Amazon“)

Įrankiai:

1. DRILL („Amazon“)

2. Klijų pistoletas („Amazon“)

3. HOBBY KNIFE („Amazon“)

4. LIDINIMO GELEŽIS („Amazon“)

2 žingsnis: įkrovimo valdiklio grandinė

Padalinu visą įkrovimo valdiklio grandinę į 6 skyrius, kad geriau suprastumėte

1. Įtampos jutiklis

2. PWM signalo generavimas

3. MOSFET perjungimas ir tvarkyklė

4. Filtras ir apsauga

5. Ekranas ir indikacija

6. ĮKROVIMAS ĮJUNGTAS/IŠJUNGTAS

3 žingsnis: įtampos jutikliai

Pagrindiniai įkrovimo valdiklio jutikliai yra įtampos jutikliai, kuriuos galima lengvai įdiegti naudojant įtampos skirstytuvo grandinę. Turime pajusti saulės kolektoriaus ir akumuliatoriaus įtampos įtampą.

Kadangi ARDUINO analoginio kaiščio įėjimo įtampa yra apribota iki 5 V, įtampos skirstytuvą suprojektavau taip, kad išėjimo įtampa būtų mažesnė nei 5 V. Naudojau 5W (Voc = 10v) saulės kolektorių ir 6v ir 5.5Ah SLA akumuliatorius, skirtas energijai saugoti. Taigi turiu sumažinti tiek įtampą, tiek žemesnę nei 5 V. Aš naudoju R1 = 10k ir R2 = 4.7K, kad galėčiau nustatyti tiek įtampą (saulės kolektoriaus įtampą, tiek akumuliatoriaus įtampą). R1 ir R2 vertė gali būti mažesnė, tačiau problema yra ta, kad esant mažam pasipriešinimui, per ją teka didesnė srovė, todėl didelis energijos kiekis (P = I^2R) išsisklaido šilumos pavidalu. Taigi galima pasirinkti skirtingą pasipriešinimo vertę, tačiau reikia stengtis kuo labiau sumažinti energijos pasipriešinimą pasipriešinimui.

Šį įkrovimo valdiklį suprojektavau pagal savo poreikius (6V baterija ir 5w, 6V saulės kolektorius), esant aukštesnei įtampai turite pakeisti skirstomųjų varžų vertę. Norėdami pasirinkti tinkamus rezistorius, taip pat galite naudoti internetinę skaičiuoklę

Kode aš įvardijau kintamąjį „solar_volt“įtampai nuo saulės skydelio ir „bat_volt“- akumuliatoriaus įtampai.

Vout = R2/(R1+R2)*V

Tegul skydelio įtampa = 9V ryškioje saulės šviesoje

R1 = 10k ir R2 = 4,7 k

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

Tegul akumuliatoriaus įtampa yra 7 V.

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

Abi įtampos skirstytuvų įtampa yra mažesnė nei 5 V ir tinka ARDUINO analoginiam kaiščiui

ADC kalibravimas:

imkime pavyzdį:

faktinis voltų/daliklių išėjimas = 3,127 2,43 V yra ekvivalentas iki 520 ADC

1 yra lygus.004673V

Naudokite šį metodą jutikliui kalibruoti.

ARDUINO KODAS:

for (int i = 0; i <150; i ++) {sample1+= analogRead (A0); // skaityti įėjimo įtampą iš saulės kolektoriaus

sample2+= analogRead (A1); // skaityti akumuliatoriaus įtampą

uždelsimas (2);

}

mėginys1 = mėginys1/150;

sample2 = sample2/150;

saulės_voltas = (mėginys1* 4,673* 3,127)/1000;

bat_volt = (pavyzdys2* 4,673* 3,127)/1000;

Norėdami atlikti ADC kalibravimą, skaitykite mano ankstesnes instrukcijas, kuriose išsamiai paaiškinau.

4 žingsnis: Pwm signalo generavimas:

II vieta „Arduino“konkurse

Žaliosios elektronikos iššūkio antroji vieta