ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Versjon-1): 11 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

[Spill av video]

I mine tidligere instrukser beskrev jeg detaljene for energiovervåkning av et off -grid solsystem. Jeg har også vunnet 123D -kretskonkurransen for det. Du kan se denne ARDUINO ENERGY METER.

Til slutt legger jeg ut min nye versjon-3 ladekontroller. Den nye versjonen er mer effektiv og fungerer med MPPT-algoritme.

Du finner alle prosjektene mine på:

Du kan se den ved å klikke på lenken nedenfor.

ARDUINO MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER (versjon-3.0)

Du kan se min charge-1-kontroller ved å klikke på følgende lenke.

ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Versjon 2.0)

I solenergisystem er ladekontrolleren hjertet i systemet som er designet for å beskytte det oppladbare batteriet. I denne instruksjonene vil jeg forklare PWM -ladekontrolleren.

I India bor de fleste i landlige områder der det ikke er nådd nasjonal overføringslinje før. De eksisterende elektriske nettene er ikke i stand til å forsyne de fattige menneskene. Så fornybare energikilder (fotovoltaiske paneler og vind- generatorer) er det beste alternativet tror jeg. Jeg vet bedre om smerten i landsbylivet, da jeg også er fra det området. Så jeg designet denne DIY solcelleladerkontrolleren for å hjelpe andre så vel som for hjemmet mitt. Du kan ikke tro, mitt hjemmelagde solbelysningssystem hjelper mye under den siste syklonen Phailin.

Solkraft har fordelen av å være mindre vedlikeholds- og forurensningsfrie, men de viktigste ulempene er høye fabrikasjonskostnader, lav energieffektivitet. Siden solcellepaneler fortsatt har relativt lav konverteringseffektivitet, kan den totale systemkostnaden reduseres ved hjelp av en effektiv solladningskontroller som kan trekke ut maksimal effekt fra panelet.

Hva er en ladekontroller?

En solcellelader regulerer spenningen og strømmen fra solcellepanelene dine som er plassert mellom et solcellepanel og et batteri. Den brukes til å opprettholde riktig ladespenning på batteriene. Når inngangsspenningen fra solcellepanelet stiger, regulerer ladekontrollen ladningen til batteriene og forhindrer overlading.

Typer laderegulator:

1. PÅ AV

2. PWM

3. MPPT

Den mest grunnleggende ladekontrolleren (PÅ/AV -typen) overvåker ganske enkelt batterispenningen og åpner kretsen og stopper ladingen når batterispenningen stiger til et visst nivå.

Blant de 3 ladestyringene har MPPT høyest effektivitet, men det er kostbart og trenger komplekse kretser og algoritmer. Som nybegynner som amatør som meg tror jeg at PWM -ladestyring er best for oss som blir behandlet som det første betydelige fremskrittet i lading av solbatterier.

Hva er PWM:

Pulse Width Modulation (PWM) er det mest effektive middelet for å oppnå konstant spenning av batteriladning ved å justere bryterens driftsforhold (MOSFET). I PWM -ladekontrollen avtar strømmen fra solcellepanelet i henhold til batteriets tilstand og ladningsbehov. Når en batterispenning når reguleringspunktet, reduserer PWM -algoritmen sakte ladestrømmen for å unngå oppvarming og gassdannelse av batteriet, men ladningen fortsetter å returnere maksimal energi til batteriet på kortest tid.

Fordeler med PWM -ladekontroller:

1. Høyere ladeeffektivitet

2. Lengre batterilevetid

3. Reduser batteriet ved oppvarming

4. Minimerer belastningen på batteriet

5. Evne til å desulfate et batteri.

Denne ladekontrolleren kan brukes til:

1. Lading av batteriene som brukes i solsystemet

2. Sollykt på landsbygda

3. Mobiltelefon lading

Jeg tror jeg har beskrevet mye om bakgrunnen til ladekontrolleren. La oss begynne å lage kontrolleren.

Som mine tidligere instrukser brukte jeg ARDUINO som mikrokontroller som inkluderer PWM og ADC på brikken.

Trinn 1: Nødvendige deler og verktøy:

Deler:

1. ARDUINO UNO (Amazon)

2. 16x2 KARAKTER LCD (Amazon)

3. MOSFETS (IRF9530, IRF540 eller tilsvarende)

4. TRANSISTORER (2N3904 eller tilsvarende NPN -transistorer)

5. MOTSTANDER (Amazon / 10k, 4,7k, 1k, 330ohm)

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

7. DIODE (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. LED (Amazon / rød og grønn)

10. SIKRINGER (5A) OG SIKRINGSHOLDER (Amazon)

11. BREAD BOARD (Amazon)

12. PERFORATERT STYR (Amazon)

13. JUMPER WIRES (Amazon)

14. PROJEKTBOKS

15.6 PIN SKRU TERMINAL

16. SCOTCH MOUNTING SQUARES (Amazon)

Verktøy:

1. DRILL (Amazon)

2. LIMPISTOL (Amazon)

3. HOBBYKNIV (Amazon)

4. SOLDEJERN (Amazon)

Trinn 2: Krets for ladekontroller

Jeg deler hele ladekontrollerkretsen i seks seksjoner for bedre forståelse

1. spenning sensing

2. PWM -signalgenerering

3. MOSFET -bytte og driver

4. filter og beskyttelse

5. Display og indikasjon

6. LAST PÅ/AV

Trinn 3: Spenningssensorer

Hovedsensorene i ladestyringen er spenningssensorer som enkelt kan implementeres ved hjelp av en spenningsdelerkrets. Vi må kjenne spenning fra solcellepanel og batterispenning.

Siden inngangsspenningen fra ARDUINO analoge pinner er begrenset til 5V, designet jeg spenningsdeleren på en slik måte at utgangsspenningen fra den skulle være mindre enn 5V. Jeg brukte et 5W (Voc = 10v) solcellepanel og et 6v og5,5Ah SLA -batteri for lagring av strømmen. Så jeg må trappe ned både spenningen til lavere enn 5V. Jeg brukte R1 = 10k og R2 = 4,7K for å registrere begge spenningene (solcellepanelspenning og batterispenning). Verdien av R1 og R2 kan være lavere, men problemet er at når motstanden er lav, strømmer høyere strøm gjennom den som et resultat at stor mengde kraft (P = I^2R) forsvinner i form av varme. Så forskjellige motstandsverdier kan velges, men det bør tas forsiktighet for å minimere effekttapet over motstanden.

Jeg har designet denne ladestyringen for mitt krav (6V batteri og 5w, 6V solcellepanel), for høyere spenning må du endre verdien på skillelinjemotstandene. For å velge riktige motstander kan du også bruke en online kalkulator

I kode har jeg kalt variabelen "solar_volt" for spenning fra solcellepanelet og "bat_volt" for batterispenning.

Vout = R2/(R1+R2)*V

la panelspenningen = 9V under sterkt sollys

R1 = 10k og R2 = 4,7 k

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

la batterispenningen være 7V

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

Begge spenningene fra spenningsdelere er lavere enn 5v og egnet for ARDUINO analog pin

ADC -kalibrering:

la oss ta et eksempel:

faktisk volt/divider -utgang = 3.127 2,43 V er eqv til 520 ADC

1 er eqv til.004673V

Bruk denne metoden for å kalibrere sensoren.

ARDUINO -KODE:

for (int i = 0; i <150; i ++) {sample1+= analogRead (A0); // les inngangsspenningen fra solcellepanel

sample2+= analogRead (A1); // les batterispenningen

forsinkelse (2);

}

sample1 = sample1/150;

sample2 = sample2/150;

solar_volt = (sample1* 4.673* 3.127)/1000;

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

For ADC -kalibrering, se mine tidligere instrukser der jeg har forklart grundig.

Trinn 4: Pwm Signal Generation:

Andreplass i Arduino -konkurransen

Runner Up i Green Electronics Challenge