Solar 12V SLA batterylaaier: 6 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

'N Tyd gelede het ek 'n "suurlemoen" van 'n sy-aan-sy ATV in besit geneem. Genoeg om te sê, daar is BAIE fout daarmee. Op 'n stadium het ek besluit dat "HEY, ek moet net my eie sonkraglaaier bou, net om die goedkoop battery as 'n deur-spyker gelaai te hou terwyl die hoofligte loop!" Uiteindelik het dit ontwikkel tot die idee dat "HEY, ek moet die battery gebruik om 'n paar afgeleë projekte wat ek beplan het, aan te dryf!"

So is die 'Lead Buddy' sonlaaier begin.

Aanvanklik het ek gekyk na die ontleding van my ontwerp uit Sparkfun se "Sunny Buddy" (vandaar waar ek die naam gekry het), maar ek het toevallig opgemerk dat 'n komponent wat ek reeds in 'n ander projek gebruik, eintlik 'n toepassingsnota het oor gebruik as 'n sonlaaier (wat ek gemis het toe ek die datablad gelees het) - LTC4365 van Analog Device! Dit het nie MPPT nie, maar hey, ook nie Sparkfun se "Sunny Buddy" nie (ten minste nie ware MPPT nie …). So, hoe kan ons dit presies regstel? Wel, liewe leser, u kyk deur app -notas !!! Spesifiek, Microchip se AN1521 "Praktiese gids vir die implementering van MPPT -algoritmes vir sonpanele". Dit is eintlik 'n baie interessante leesstof en bied u verskillende metodes om MPPT -beheer te implementeer. U benodig slegs twee sensors, 'n spanningsensor (spanningsverdeler) en 'n stroomsensor, en u benodig presies een uitset. Ek het toevallig geweet van 'n spesiale stroomsensor wat gebruik kan word met 'n N-Channel MOSFET, genaamd IR25750 van International Rectifier. Hul AN-1199 op die IR25750 is ook interessant om te lees. Uiteindelik het ons 'n mikrobeheerder nodig om die hele ding aan mekaar te koppel, en aangesien ons slegs 3 penne benodig, voer die ATtiny10 in!

Stap 1: Kies dele, teken skema's

Noudat ons ons drie primêre dele het, moet ons begin om die verskillende ander komponente te kies wat ons IC's moet vergesel. Ons volgende belangrike komponent is ons MOSFET's, spesifiek vir hierdie hersiening (sien die laaste stap vir meer inligting daaroor), ek het gekies om TWEE SQJB60EP Dual N-Channel MOSFET's te gebruik. Een MOSFET word uitsluitlik deur die LTC4365 beheer, en die ander MOSFET is so ingerig dat die een FET dien as 'n 'ideale lae-kant-diode' wat bedoel is vir beskerming teen omgekeerde invoer (as u dit in Google soek, sal u waarskynlik nie die aansoeknotas van TI en Maxim oor die onderwerp, ek moes daarvoor soek.), terwyl die ander FET beheer word deur die 16-bis PWM-timer van ATtiny10 (of watter resolusie u ook al kies …). Vervolgens kom ons passiewe, wat eerlikwaar nie so belangrik is om op te noem nie. Dit bestaan uit weerstande vir spanningsverdelers/laaierprogrammering en verskillende omleidings-/bergingskondenseerders; maak net seker dat u weerstande die krag wat daardeur versprei kan hanteer, en dat u kondensators redelike temperatuurtoleransies het (X5R of beter). Dit is belangrik om daarop te let dat, vanweë die ontwerp daarvan, 'n battery op die bord MOET geheg word om te kan funksioneer.

Ek het die LTC4365 ingestel om 12 of 24V batterye te laai deur 'n jumper te skakel (om die OV -pen op die laaier met 0,5V te voorsien wanneer die battery op ongeveer 2,387V/sel vir 12V batterye gelaai word). Die laaier se spanningsverdeler word ook deur die temperatuur vergoed deur 'n 5k PTC -weerstand wat via 'n 2,54 mm -koppeling met die bord verbind kan word en aan die kant van die battery kan skakel met 'n termiese geleidende potverbinding of selfs kleefband. Ons moet ook 'n paar zeners gedurende die ontwerp gebruik, naamlik om die omgekeerde spanning MOSFET aan te dryf (sowel as om die ander FET krag te voorsien in die geval dat u nie die MPPT -komponente via 'n jumper pad installeer nie) en om die LTC4365's te beskerm penne van oorspanning. Ons sal die ATtiny10 aandryf met 'n 5V -motorreguleerder met 'n ingang van 40V.

Sekerings…

'N Belangrike ding om op te let, is dat u ALTYD 'n versekering op u insette en uitsette moet hê as dit by batterylaaiers kom, en dat u ALTYD OV-beskerming moet gebruik op hoëstroomingange (IE-battery). Lae stroom-insette kan nie maklik OVP geïmplementeer word nie (IE-koevoetkringe), aangesien dit dikwels nie genoeg stroom kan produseer om 'n breker/lont te onderbreek nie. Dit kan lei tot 'n noodlottige situasie waarin u TRIAC/SCR begin oorverhit, moontlik misluk, wat veroorsaak dat u komponente in die ry beskadig word, of dat u projek in vlamme kan ontplof. U moet genoeg stroom kan verskaf om die lont betyds te blaas (wat ons 12V -battery KAN doen). Wat sekuriteite betref, het ek besluit om die 0453003. MR van Littlefuse te gebruik. Dit is 'n fantastiese lont in 'n baie klein SMD -pakket. As u besluit om met groter sekeringe te gaan, soos 5x20mm sekuriteite, moet u dit asseblief vir die liefde vir wat ook al HOER U BID….. Moenie glasversekerings gebruik nie. Glasversekerings kan breek wanneer hulle waai, en stukkies warm gesmelte metaal en skerp glas kan oral op u bord uitstuur en allerhande skade veroorsaak. Gebruik altyd keramiekversekerings, die meeste is vol sand sodat hulle nie u bord of u huis braai as hulle waai nie (om nie te praat dat die keramiek self ook moet beskerm nie, soortgelyk aan die keramiekwapen wat gebruik word om moderne gevegsvoertuie te beskerm teen gevormde ladingskoppe/ regtig warm stralers van plasma). Dit is nie die moeite werd om die klein draadjie in u lont te sien nie (dit kan u in elk geval nie sien nie, veral as u amper blind is). As u u lont moet toets, gebruik 'n multimeter om die weerstand daarvan te kontroleer.

ESD beskerming

Die dae dat ons uitsluitlik staatgemaak het op duur $ 5-10 varistors om ons elektroniese projekte te beskerm. U moet ALTYD 'n paar TVS, of Transient Voltage Supression, diodes ingooi. Daar is letterlik geen rede om dit nie te doen nie. Enige insette, veral 'n sonpaneel -invoer, moet teen ESD beskerm word. In die geval van weerlig naby u sonpanele/enige draad, kan die klein TVS-diode, gekombineer met 'n lont, voorkom dat u projek beskadig word deur enige ESD/EMP (wat 'n bliksem is) staking is, soortgelyk …). Hulle is nie naastenby so duursaam soos MOV's nie, maar hulle kan beslis die werk gereeld doen.

Dit bring ons by ons volgende item, Spark gapings. "Wat is vonkgapings?!?" Vonkgapings is in wese slegs 'n spoor wat uit een van u invoerpenne in 'n grondvlak strek, wat die soldeermasker daaruit en die plaaslike grondvlak laat verwyder en aan die oop lug blootgestel word. Eenvoudig gestel, dit stel ESD in staat om reguit in u grondvlak in te buig (die pad van die minste weerstand), en hopelik sal dit u kring bespaar. Dit kos absoluut niks om by te voeg nie, dus u moet dit altyd byvoeg waar u kan. U kan die afstand wat u benodig tussen u spoor en die grondvlak bereken om deur spanning van Paschen te beskerm. Ek gaan nie bespreek hoe om dit te bereken nie, maar volstaan met 'n algemene kennis van berekening. Andersins moet u tussen die spoor en die grond tussen die spoor en die grond tussen 6-10 myl wees. Dit is ook raadsaam om 'n afgeronde spoor te gebruik. Sien die prentjie wat ek geplaas het vir 'n idee oor hoe om dit te implementeer.

Grondvliegtuie

Daar is geen rede om in die meeste elektroniese projekte nie 'n groot grondstorting te gebruik nie. Verder is dit uiters verkwistend om nie gemaalde skinkings te gebruik nie, aangesien al die koper afgeëts moet word. U betaal reeds vir die koper, maar dit kan net so goed wees dat dit die waterweë van China (of waar ook al) besoedel en dit as u grondvliegtuig goed kan gebruik. Uitgebrande uitstortings het 'n baie beperkte gebruik in moderne elektronika, en word selde, indien ooit meer daartoe gebruik, aangesien soliede grondstowwe na bewering beter eienskappe het vir hoëfrekwensie -seine, om nie te praat dat dit beter is om sensitiewe spore te beskerm nie en omseil kan veroorsaak kapasitansie met 'n "lewendige" vlak as u 'n meerlaagse bord gebruik. Dit is ook belangrik om daarop te let dat as u 'n terugvloei -oond of 'n warm -lug -herwerkstasie gebruik, dit nie raadsaam is om vaste grondvlakverbindings met passiewe komponente te maak nie, aangesien dit 'grafsteen' kan wees as dit terugvloei, aangesien die grondvlak meer termiese massa het Dit moet verhit word sodat die soldeer kan smelt. U kan dit beslis doen as u versigtig is, maar u moet termiese verligtingskussings gebruik, of wat EasyEDA 'spoke' noem om die grondpad van u passiewe komponent aan te sluit. My bord gebruik termiese verligtingskussings, hoewel dit met die hand soldeer, maak dit in elk geval nie saak nie.

Oor hitteverspreiding …

Ons sonkraglaaier moet nie te veel hitte afvoer nie, selfs teen die maksimum ontwerpstroom van 3A (afhangend van die lont). In die ergste geval is die weerstand van ons SQJB60EP 0.016mOhm by 4.5V by 8A (SQJ974EP in my tweede hersiening, by 0.0325mOhm, sien my aantekeninge aan die einde vir meer inligting). Met behulp van Ohms Law, P = I^2 * R, is ons kragverlies 0,144 W by 3A (nou sien u hoekom ek N -kanaal MOSFET's gebruik het vir ons MPPT en omgekeerde spanning "diode" stroombaan). Ons motor -5V -reguleerder moet ook nie te veel verdwyn nie, want ons trek hoogstens 'n paar dosyn milliamps. Met 'n 12V of selfs 'n 24V battery, behoort ons nie genoeg kragverlies op die reguleerder te sien om ons regtig te bekommer oor die hitte wat dit laat sak nie, maar volgens TI se uitstekende toepassingsaantekening oor die kwessie, word die meeste van u krag vermors as hitte terugvoer na die PCB self, aangesien dit die weg van die minste weerstand is. As 'n voorbeeld, het ons SQJB60EP 'n termiese weerstand van 3.1C/W teen die dreineringsblok, terwyl die plastiekverpakking 'n termiese weerstand van 85C/W het. Hitte-insinking is baie meer effektief as dit deur die PCB self gedoen word, deur IE- groot groot vliegtuie uit te lê vir u komponente wat baie hitte afvoer (omskakel u PCB in 'n kopstrooier), of deur vias na die teenoorgestelde kant van die bord te lei vanaf 'n kleiner vliegtuig aan die bokant om meer kompakte ontwerpe moontlik te maak. (Deur termiese vias na 'n vliegtuig aan die teenoorgestelde kant van die bord te lei, is dit ook moontlik om 'n heatsink/slug aan die agterkant van die bord vas te maak, of om die hitte deur die grondvlak van 'n ander bord te laat verdwyn as dit as 'n module.) Een vinnige en vuil manier waarop u kan bereken hoeveel krag u veilig van 'n komponent kan afvoer (Tj - Tamb) / Rθja = Krag. Vir meer inligting, raai ek u ten sterkste aan om die app -nota van TI te lees.

En uiteindelik…

As u u projek in 'n houer wil hê, soos ek van plan is om buite te gebruik, moet u altyd u houer/boks kies voordat u die bord neersit. In my geval het ek Polycase se EX-51 gekies en my bord so ontwerp. Ek het ook 'n "voorpaneel" -bord ontwerp wat aansluit by die gegoteerde "gate" van die soninput, of meer akkuraat, gleuwe (wat pas by 'n bord van 1,6 mm dik). Soldeer hulle saam, en jy is gereed om te gaan. Hierdie paneel het waterdigte verbindings van Switchcraft. Ek het nog nie besluit of ek 'n 'voorpaneel' of 'agterpaneel' gaan gebruik nie, maar ongeag, sal ek ook 'n 'waterdigte kabelwartel' nodig hê vir die ingang of die uitvoer, sowel as vir ons batterytermistor. Boonop kan my laaier ook as 'n module op 'n bord geïnstalleer word (vandaar die gegoteerde gate).

Stap 2: Kry u onderdele

Die bestel van u onderdele kan 'n uiters moeilike taak wees, gegewe hoeveel verkopers daar is, en in ag genome die feit dat klein onderdele van tyd tot tyd verlore gaan (dws weerstande, kapasitors). Eintlik het ek die weerstande vir die laaikring van die 24V -battery verloor. Gelukkig sal ek nie die laaikring van 24V gebruik nie.

Ek het gekies om my PCB by JLCPCB te bestel, want dit is goedkoop. Dit lyk ook asof hulle oorgeskakel het na 'n 'foto-afbeeldingsproses', wat lekker skerp syskerms (en soldeermaskers) laat vandat ek laas by hulle bestel het. Ongelukkig bied hulle nie meer gratis aflewering nie, dus moet u een of twee weke wag om dit te kry, of u moet $ 20+ betaal om dit via DHL te stuur … Wat my komponente betref, het ek met Arrow gegaan, aangesien hulle gratis aflewering het. Ek moes net die termistor by Digikey koop, aangesien Arrow dit nie gehad het nie.

Gewoonlik is 0603-grootte passiewe A-OK om te soldeer. Onderdele van 0402 kan moeilik wees en kan maklik verlore gaan, dus bestel ten minste twee keer wat u benodig. Kontroleer altyd of u al u komponente vir u gestuur het. Dit is veral belangrik as hulle u bestelling nie konsolideer nie en in plaas daarvan vir u 20 verskillende bokse deur FedEx stuur.

Stap 3: Maak gereed …

Maak gereed om te soldeer … U het regtig nie soveel gereedskap nodig om te soldeer nie. 'N Goedkoop, matige aangedrewe soldeerbout, vloed, soldeer, pincet en snitte is omtrent alles wat u nodig het. U MOET ook 'n brandblusser gereed hê, en u moet altyd 'n masker hê om kontaminante in die lug af te filter wat deur die vloed afgeweer word, wat kankeragtig/giftig is.

Stap 4: Saamvoeg

Die samestelling van u PCB is regtig eenvoudig. Dit is amper 'blik 'n stuk stuk, soldeer 'n pen aan die oortjie en' sleep soldeer 'die res van die penne'. U het nie 'n mikroskoop of 'n spitsstelsel nodig om SMD -komponente te soldeer nie. U het nie eens 'n vergrootglas nodig vir enigiets groter as 0603 (en soms 0402) komponente nie. Maak seker dat daar geen oorblywende penne is nie en dat daar geen koue verbindings is nie. As u iets "snaaks" sien, sit 'n bietjie vloeistof daarop en slaan dit met die yster.

Wat die vloed betref, moet u waarskynlik nie-skoon vloeistof gebruik, aangesien dit veilig op u bord kan bly. Ongelukkig is dit 'n pyn om dit eintlik van u bord skoon te maak. Om die vloeistof sonder skoonmaak skoon te maak, haal soveel as moontlik van die groot hoeveelheid af met 'n bietjie alkohol, 'n konsentrasie van meer as 90% en 'n watte. Borsel dit dan goed met 'n ou tandeborsel (ou elektriese tandeborsels/tandeborselkoppe werk pragtig). Verhit laastens gedistilleerde water vir 'n warmwaterbad. As u wil, kan u 'n skottelgoedwasmiddel gebruik (maak seker dat dit nie u plank koninklik beskadig nie. Die hidrofobiese-hidrofiliese werking word verskaf deur die polêre/nie-polêre koolwaterstof/alkalistruktuur van die molekules en kan met die hidrofiliese komponent afgespoel word. met gedistilleerde water of as dit baie korrosief is). IFF, deur 'n wonderwerk, kry u eintlik al die skoonmaakmiddels weg met alkohol, en u sal dit waarskynlik nie doen nie; u kan die plasing van die bord heeltemal oorskry.

Na ongeveer 30 minute moet die warm water die res van die klewerige oorblyfsels op u bord breek. Dan kan u met u tandeborsel stad toe gaan en die res verwyder. Spoel goed af en laat dit droog word in 'n broodrooster wat op die laagste temperatuur ingestel is, of laat dit ten minste 24 uur in die buitelug droog word. Ideaal gesproke moet u 'n broodrooster oond of 'n goedkoop warmluggeweer van Harbor Freight gebruik wat ver genoeg gehou is om niks te braai nie. U kan ook perslucht met dieselfde effek gebruik.

As 'n bykomende opmerking, wees versigtig as u u PCB's borsel, aangesien u komponente kan losmaak. U hoef nie baie hard te druk nie, net genoeg om die hare tussen die komponente te kry.

Stap 5: Sonpanele …