ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Weergawe-1): 11 stappe (met prente)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

[Speel video]

In my vorige instruksies het ek die besonderhede van die monitering van energie van 'n sonnetstelsel beskryf, ek het ook die 123D -stroombaankompetisie daarvoor gewen. Jy kan hierdie ARDUINO ENERGY METER sien.

Uiteindelik plaas ek my nuwe weergawe-3-laaikontroleerder. Die nuwe weergawe is meer doeltreffend en werk met MPPT-algoritme.

U kan al my projekte vind op:

U kan dit sien deur op die volgende skakel te klik.

ARDUINO MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER (weergawe-3.0)

U kan my weergawe-1-laai-kontroleerder sien deur op die volgende skakel te klik.

ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Weergawe 2.0)

In sonkragstelsel is laaibestuurder die hart van die stelsel wat ontwerp is om die herlaaibare battery te beskerm. In hierdie instruksies sal ek die PWM -laaibestuurder verduidelik.

In Indië woon die meeste mense in 'n landelike gebied waar die transmissielyn tot dusver nog nie bereik is nie. Die bestaande elektriese roosters kan nie die behoefte aan arm mense voorsien nie. Dus hernubare energiebronne (fotovoltaïese panele en wind- kragopwekkers) is volgens my die beste opsie. Ek weet beter van die pyn van die dorpslewe, want ek kom ook uit die omgewing. Daarom het ek hierdie selfoon -sonkragbeheerder ontwerp om ander sowel as vir my huis te help. U kan nie glo nie, my tuisgemaakte sonligstelsel help baie tydens die onlangse sikloon Phailin.

Sonkrag het die voordeel dat dit minder onderhouds- en besoedelingsvry is, maar hul belangrikste nadele is hoë vervaardigingskoste en lae energie -omskakelingsdoeltreffendheid. Aangesien sonpanele steeds 'n relatief lae omskakelingsdoeltreffendheid het, kan die algehele stelselkoste verminder word deur 'n doeltreffende sonlaaibestuurder wat die maksimum moontlike krag uit die paneel kan onttrek.

Wat is 'n heffingsbeheerder?

'N Sonlaaibestuurder reguleer die spanning en stroom van u sonpanele wat tussen 'n sonpaneel en 'n battery geplaas word. Dit word gebruik om die regte laaispanning op die batterye te handhaaf. Namate die ingangsspanning van die sonpaneel styg, reguleer die laaibestuurder die lading na die batterye en voorkom dat dit oorlaai word.

Tipes heffingsbeheerder:

1. OP

2. PWM

3. MPPT

Die mees basiese laaibestuurder (AAN/UIT) monitor eenvoudig die batteryspanning en maak die stroombaan oop en stop die laai wanneer die batteryspanning tot 'n sekere vlak styg.

Onder die drie laai -beheerders het MPPT die hoogste doeltreffendheid, maar dit is duur en benodig komplekse stroombane en algoritme. As 'n beginner -stokperdjie soos ek, dink ek dat PWM -laaibestuurder die beste vir ons is, wat beskou word as die eerste beduidende vooruitgang in die laai van sonbatterye.

Wat is PWM:

Pulse Width Modulation (PWM) is die doeltreffendste manier om 'n konstante spanning battery te laai deur die werkverhouding van die skakelaars (MOSFET) aan te pas. In die PWM -laaibestuurder neem die stroom van die sonpaneel af volgens die toestand van die battery en die herlaaibehoeftes. As 'n batteryspanning die ingestelde punt van die regulasie bereik, verminder die PWM -algoritme die laadstroom stadig om verhitting en gasvorming van die battery te voorkom, maar die laai gaan steeds die maksimum hoeveelheid energie na die battery terug in die kortste tyd.

Voordele van PWM -heffingsbeheerder:

1. Hoër laai -doeltreffendheid

2. Langer batterylewe

3. Verminder die battery as dit verhit word

4. Verminder spanning op die battery

5. Vermoë om 'n battery te ontsulfeer.

Hierdie laai kontroleerder kan gebruik word vir:

1. Laai die batterye wat in die sonkragstelsel gebruik word

2. Solar lantern in landelike gebied

3. Selfoon laai

Ek dink ek het baie beskryf oor die agtergrond van die laaikontroler. Laat die beheerder begin maak.

Soos my vorige instruksies, gebruik ek ARDUINO as die mikrobeheerder, wat PWM en ADC op die chip bevat.

Stap 1: Onderdele en gereedskap benodig:

Dele:

1. ARDUINO UNO (Amazon)

2. 16x2 KARAKTER LCD (Amazon)

3. MOSFETS (IRF9530, IRF540 of ekwivalent)

4. TRANSISTORS (2N3904 of ekwivalente NPN -transistors)

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

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

7. DIODE (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. LED's (Amazon / rooi en groen)

10. SIKRINGS (5A) EN SIKKERHOUER (Amazon)

11. BROODBORD (Amazon)

12. GEPERFOREERDE RAAD (Amazon)

13. SPRINGDRAADE (Amazon)

14. PROJEKBUS

15.6 PIN SKROEF TERMINAAL

16. SCOTCH MOUNTING SQUARES (Amazon)

Gereedskap:

1. BORING (Amazon)

2. GLUE GUN (Amazon)

3. HOBBYMES (Amazon)

4. VERKOOP YSTER (Amazon)

Stap 2: Laai beheerkring

Ek verdeel die hele laai -beheerkring in 6 afdelings vir 'n beter begrip

1. Spanningswaarneming

2. PWM seinopwekking

3. MOSFET -skakel en bestuurder

4. Filter en beskerming

5. Vertoon en aanduiding

6. LAD AAN/UIT

Stap 3: Spanningsensors

Die hoofsensors in die laaibestuurder is spanningsensors wat maklik geïmplementeer kan word deur 'n spanningsverdelerkring te gebruik. Ons moet die spanning van die sonpaneel en die batteryspanning voel.

Aangesien die ingangsspanning van die ARDUINO analoogpen tot 5V beperk is, het ek die spanningsverdeler so ontwerp dat die uitgangsspanning daarvan minder as 5V moet wees. Ek gebruik 'n 5W (Voc = 10v) sonpaneel en 'n 6v en 5.5Ah SLA -battery vir die berging van die krag. Ek moet dus beide die spanning tot 5V verlaag. Die waarde van R1 en R2 kan een laer wees, maar die probleem is dat wanneer die weerstand laag is, 'n groter stroom daardeur vloei, waardeur 'n groot hoeveelheid krag (P = I^2R) in die vorm van hitte verdwyn. U kan dus 'n ander weerstandswaarde kies, maar u moet sorg dra dat die kragverlies oor die weerstand verminder word.

Ek het hierdie laai -kontroleerder ontwerp vir my behoefte (6V battery en 5w, 6V sonpaneel), vir hoër spanning moet u die waarde van die verdelersweerstands verander. Vir die keuse van die regte weerstande kan u ook 'n aanlyn sakrekenaar gebruik

In kode noem ek die veranderlike "solar_volt" vir spanning van die sonpaneel en "bat_volt" vir batteryspanning.

Vout = R2/(R1+R2)*V

laat paneel spanning = 9V tydens helder sonlig

R1 = 10k en R2 = 4,7 k

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

laat die batteryspanning 7V wees

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

Beide die spannings van spanningsverdelers is laer as 5v en geskik vir ARDUINO analoog pen

ADC kalibrasie:

kom ons neem 'n voorbeeld:

werklike volt/verdeler uitset = 3.127 2.43 V is eqv tot 520 ADC

1 is eqv tot.004673V

Gebruik hierdie metode om die sensor te kalibreer.

ARDUINO KODE:

vir (int i = 0; i <150; i ++) {sample1+= analogRead (A0); // lees die insetspanning van die sonpaneel

sample2+= analogRead (A1); // lees die batteryspanning

vertraging (2);

}

monster1 = monster1/150;

monster2 = monster2/150;

solar_volt = (monster1* 4.673* 3.127)/1000;

bat_volt = (monster2* 4.673* 3.127)/1000;

Raadpleeg my vorige instruksies vir ADC -kalibrasie, waar ek in diepte verduidelik het.

Stap 4: Pwm Signal Generation:

Naaswenner in die Arduino -kompetisie

Naaswenner in die Green Electronics Challenge