ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Version-1): 11 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

[Afspil video]

I mine tidligere instruktioner beskrev jeg detaljerne i energiovervågning af et off -grid solsystem. Jeg har også vundet 123D kredsløbskonkurrencen om det. Du kan se denne ARDUINO ENERGY METER.

Endelig sender jeg min nye version-3-opladningscontroller. Den nye version er mere effektiv og fungerer med MPPT-algoritme.

Du kan finde alle mine projekter på:

Du kan se det ved at klikke på følgende link.

ARDUINO MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER (version-3.0)

Du kan se min version-1-opladningscontroller ved at klikke på følgende link.

ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Version 2.0)

I solenergisystem er ladestyring hjertet i systemet, der var designet til at beskytte det genopladelige batteri. I denne instruktion vil jeg forklare PWM -ladestyringen.

I Indien bor de fleste mennesker i landdistrikter, hvor nationale netoverførselslinjer ikke nås før nu. De eksisterende elektriske net er ikke i stand til at forsyne de fattige mennesker med behovet for elektricitet. Så vedvarende energikilder (fotovoltaikpaneler og vind- generatorer) er den bedste løsning, synes jeg. Jeg ved bedre om smerten ved landsbylivet, da jeg også er fra det område. Så jeg designede denne DIY solar charge controller til at hjælpe andre såvel som til mit hjem. Du kan ikke tro, mit hjemmelavede solbelysningssystem hjælper meget under den seneste cyklon Phailin.

Solenergi har fordelen ved at være mindre vedligeholdelses- og forureningsfri, men deres største ulemper er høje fabrikationsomkostninger, lav energieffektivitet. Da solpaneler stadig har en relativt lav konverteringseffektivitet, kan de samlede systemomkostninger reduceres ved hjælp af en effektiv solopladningsregulator, der kan udtrække den maksimalt mulige effekt fra panelet.

Hvad er en Charge Controller?

En solopladningsregulator regulerer spændingen og strømmen fra dine solpaneler, der er placeret mellem et solpanel og et batteri. Den bruges til at opretholde den korrekte ladningsspænding på batterierne. Når indgangsspændingen fra solpanelet stiger, regulerer ladestyringen ladningen til batterierne og forhindrer overopladning.

Typer af opladeregulator:

1. TIL FRA

2. PWM

3. MPPT

Den mest grundlæggende ladestyring (ON/OFF -type) overvåger simpelthen batterispændingen og åbner kredsløbet og stopper opladningen, når batterispændingen stiger til et bestemt niveau.

Blandt de 3 ladestyringer har MPPT den højeste effektivitet, men det er dyrt og har brug for komplekse kredsløb og algoritme. Som nybegynder -amatør som mig tror jeg, at PWM -ladestyring er bedst for os, som behandles som det første betydelige fremskridt inden for opladning af solbatterier.

Hvad er PWM:

Pulse Width Modulation (PWM) er det mest effektive middel til at opnå opladning af batterier med konstant spænding ved at justere switchforholdet (MOSFET). I PWM -ladestyringen aftager strømmen fra solpanelet i henhold til batteriets tilstand og genopladningsbehov. Når en batterispænding når reguleringspunktet, reducerer PWM -algoritmen langsomt ladestrømmen for at undgå opvarmning og gasning af batteriet, men ladningen fortsætter med at returnere den maksimale mængde energi til batteriet på den korteste tid.

Fordele ved PWM -ladestyring:

1. Højere opladningseffektivitet

2. Længere batterilevetid

3. Reducer batteriet ved opvarmning

4. Minimerer belastning af batteriet

5. Evne til at desulfere et batteri.

Denne ladestyring kan bruges til:

1. Opladning af batterier, der bruges i solcelleanlæg

2. Sollygte i landdistrikt

3. Mobiltelefon oplader

Jeg tror, jeg har beskrevet meget om baggrunden for ladestyringen. Lad begynde at lave controlleren.

Ligesom mine tidligere instruktører brugte jeg ARDUINO som mikrokontroller, der inkluderer on-chip PWM og ADC.

Trin 1: Påkrævede dele og værktøjer:

Dele:

1. ARDUINO UNO (Amazon)

2. 16x2 KARAKTER LCD (Amazon)

3. MOSFETS (IRF9530, IRF540 eller tilsvarende)

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

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

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

7. DIODE (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. LED'er (Amazon / rød og grøn)

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

11. BREAD BOARD (Amazon)

12. PERFORATERET Tavle (Amazon)

13. JUMPER WIRES (Amazon)

14. PROJEKTBOKS

15.6 PIN SKRU TERMINAL

16. SCOTCH MOUNTING SQUARES (Amazon)

Værktøjer:

1. BOR (Amazon)

2. LIMPISTOL (Amazon)

3. HOBBY KNIV (Amazon)

4. SOLDEJERN (Amazon)

Trin 2: Opladningscontroller kredsløb

Jeg deler hele opladerkontrollerkredsløbet i 6 sektioner for bedre forståelse

1. spændingsføling

2. Generering af PWM -signal

3. MOSFET -omskiftning og driver

4. Filter og beskyttelse

5. Display og angivelse

6. LOAD On/OFF

Trin 3: Spændingssensorer

Hovedsensorerne i ladestyringen er spændingssensorer, der let kan implementeres ved hjælp af et spændingsdelerkredsløb. Vi er nødt til at mærke spænding, der kommer fra solpanel og batterispændingen.

Da ARDUINO analoge indgangsspænding er begrænset til 5V, designede jeg spændingsdeleren på en sådan måde, at udgangsspændingen fra den skulle være mindre end 5V. Jeg brugte et 5W (Voc = 10v) solpanel og et 6v og5,5Ah SLA -batteri til lagring af strømmen. Så jeg er nødt til at sænke både spændingen til lavere end 5V. Jeg brugte R1 = 10k og R2 = 4,7K til at registrere begge spændinger (solpanelspænding og batterispænding). Værdien af R1 og R2 kan være lavere, men problemet er, at når modstanden er lav, strømmer der større strøm gennem det som følge heraf, at en stor mængde strøm (P = I^2R) forsvinder i form af varme. Så der kan vælges en anden modstandsværdi, men der skal udvises forsigtighed for at minimere effekttabet på tværs af modstanden.

Jeg har designet denne opladningsregulator til mit behov (6V batteri og 5w, 6V solpanel), for højere spænding skal du ændre værdien for delemodstandene. For at vælge de rigtige modstande kan du også bruge en online lommeregner

I kode har jeg navngivet variablen "solar_volt" for spænding fra solpanelet og "bat_volt" for batterispænding.

Vout = R2/(R1+R2)*V

lad panelspænding = 9V under stærkt sollys

R1 = 10k og R2 = 4,7 k

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

lad batterispændingen være 7V

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

Begge spændinger fra spændingsdelere er lavere end 5v og velegnet til ARDUINO analog pin

ADC -kalibrering:

lad os tage et eksempel:

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

1 er eqv til.004673V

Brug denne metode til at kalibrere sensoren.

ARDUINO KODE:

for (int i = 0; i <150; i ++) {sample1+= analogRead (A0); // læs indgangsspændingen fra solpanel

sample2+= analogRead (A1); // læs batterispændingen

forsinkelse (2);

}

prøve1 = prøve1/150;

sample2 = sample2/150;

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

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

For ADC -kalibrering henvises til mine tidligere instruktioner, hvor jeg har forklaret i dybden.

Trin 4: Pwm Signal Generation:

Runner Up i Arduino -konkurrencen

Runner Up i Green Electronics Challenge