ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Versiunea-1): 11 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

[Rulează video]

În instructabilele mele anterioare am descris detaliile monitorizării energiei unui sistem solar în afara rețelei. Am câștigat și competiția de circuite 123D pentru acest lucru. Puteți vedea acest ARDUINO ENERGY METER.

În cele din urmă, postez noul meu controler de încărcare versiunea 3. Noua versiune este mai eficientă și funcționează cu algoritmul MPPT.

Puteți găsi toate proiectele mele pe:

O puteți vedea dând clic pe următorul link.

ARDUINO MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER (versiunea 3.0)

Puteți vedea controlerul meu de încărcare versiunea 1 făcând clic pe următorul link.

ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Versiunea 2.0)

În sistemul de energie solară, controlerul de încărcare este inima sistemului care a fost conceput pentru a proteja bateria reîncărcabilă. În acest instructable voi explica controlerul de încărcare PWM.

În India, majoritatea oamenilor locuiesc în zonele rurale, unde linia națională de transport la rețea nu este atinsă până acum. Rețelele electrice existente nu sunt capabile să furnizeze necesarul de energie electrică acelor oameni săraci. generatoare) sunt cea mai bună opțiune cred. Știu mai bine despre durerea vieții satului, deoarece sunt și din acea zonă. Așa că am proiectat acest controler de încărcare solară DIY pentru a ajuta pe alții, precum și pentru casa mea. în timpul recentului ciclon Phailin.

Energia solară are avantajul de a fi mai puțin întreținută și fără poluare, dar principalele lor dezavantaje sunt costurile ridicate de fabricație, eficiența redusă a conversiei energiei. Deoarece panourile solare au încă o eficiență de conversie relativ scăzută, costul general al sistemului poate fi redus folosind un controler eficient de încărcare solară care poate extrage puterea maximă posibilă din panou.

Ce este un controler de încărcare?

Un controler de încărcare solară reglează tensiunea și curentul provenit de la panourile solare, care este plasat între un panou solar și o baterie. Este utilizat pentru a menține tensiunea de încărcare adecvată a bateriilor. Pe măsură ce tensiunea de intrare de la panoul solar crește, regulatorul de încărcare reglează încărcarea bateriilor, prevenind orice supraîncărcare.

Tipuri de controler de încărcare:

1. ON OFF

2. PWM

3. MPPT

Cel mai simplu controler de încărcare (tip ON / OFF) monitorizează pur și simplu tensiunea bateriei și deschide circuitul, oprind încărcarea, atunci când tensiunea bateriei crește la un anumit nivel.

Printre cele trei controlere de încărcare MPPT au cea mai mare eficiență, dar este costisitor și au nevoie de circuite complexe și algoritm.

Ce este PWM:

Modularea lățimii pulsului (PWM) este cel mai eficient mijloc de a realiza o încărcare constantă a bateriei de tensiune prin ajustarea raportului de funcționare a comutatoarelor (MOSFET). În controlerul de încărcare PWM, curentul de la panoul solar se diminuează în funcție de starea bateriei și de necesitățile de reîncărcare. Atunci când o tensiune a bateriei atinge punctul de reglare, algoritmul PWM reduce încet curentul de încărcare pentru a evita încălzirea și gazarea bateriei, totuși încărcarea continuă să returneze cantitatea maximă de energie bateriei în cel mai scurt timp.

Avantajele controlerului de încărcare PWM:

1. Eficiență mai mare de încărcare

2. Durată mai mare de viață a bateriei

3. Reduceți supraîncălzirea bateriei

4. Minimizează stresul acumulatorului

5. Capacitatea de a desulfata o baterie.

Acest controler de încărcare poate fi utilizat pentru:

1. Încărcarea bateriilor utilizate în sistemul solar de acasă

2. Felinar solar în zona rurală

3. Încărcarea telefonului mobil

Cred că am descris multe despre fundalul încărcătorului controller.let începe să facă controlerul.

La fel ca instructibilele mele anterioare, am folosit ARDUINO ca microcontroler care include PWM și ADC on-chip.

Pasul 1: Piese și instrumente necesare:

Părți:

1. ARDUINO UNO (Amazon)

2. LCD CARACTER 16x2 (Amazon)

3. MOSFET-uri (IRF9530, IRF540 sau echivalent)

4. TRANSISTORI (2N3904 sau tranzistoare NPN echivalente)

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

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

7. DIODĂ (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. LED-uri (Amazon / Roșu și Verde)

10. SIGURANȚE (5A) ȘI SUPORT SIGURĂ (Amazon)

11. PANOU (Amazon)

12. PLACĂ PERFORATĂ (Amazon)

13. JUMPER WIRES (Amazon)

14. CUTIE PROIECT

15.6 TERMINAL ȘURUB CU PIN

16. PĂCATE DE MONTARE SCOTCH (Amazon)

Instrumente:

1. FORĂ (Amazon)

2. PISTOL DE ADEZIV (Amazon)

3. CUȚIT HOBBY (Amazon)

4. FIER DE SUDAT (Amazon)

Pasul 2: Circuitul controlerului de încărcare

Împart întregul circuit al controlerului de încărcare în 6 secțiuni pentru o mai bună înțelegere

1. Detectarea tensiunii

2. Generarea semnalului PWM

3. Comutare MOSFET și driver

4. Filtru și protecție

5. Afișare și indicație

6. LOAD On / OFF

Pasul 3: senzori de tensiune

Senzorii principali din controlerul de încărcare sunt senzorii de tensiune care pot fi implementați cu ușurință utilizând un circuit divizor de tensiune. Trebuie să sesizăm tensiunea provenită de la panoul solar și tensiunea bateriei.

Deoarece tensiunea de intrare a pinului analogic ARDUINO este limitată la 5V, am proiectat divizorul de tensiune în așa fel încât tensiunea de ieșire din acesta să fie mai mică de 5 V. Am folosit un panou solar de 5W (Voc = 10v) și un panou solar de 6v și 5,5 Ah Baterie SLA pentru stocarea energiei. Deci, trebuie să reduc atât tensiunea până la 5V. Am folosit R1 = 10k și R2 = 4,7K în detectarea ambelor tensiuni (tensiunea panoului solar și tensiunea bateriei). Valoarea lui R1 și R2 poate fi mai mică, dar problema este că, atunci când rezistența este redusă, curentul de curent este mai mare prin ea, ca urmare o cantitate mare de putere (P = I ^ 2R) disipată sub formă de căldură. Deci, se poate alege o valoare a rezistenței diferite, dar trebuie să se acorde atenție minimizării pierderii de putere pe rezistență.

Am proiectat acest controler de încărcare pentru cerințele mele (baterie de 6V și panou solar de 5w, 6V), pentru o tensiune mai mare trebuie să schimbați valoarea rezistoarelor de divizare. Pentru alegerea rezistențelor potrivite puteți utiliza și un calculator online

În cod am numit variabila "solar_volt" pentru tensiunea de la panoul solar și "bat_volt" pentru tensiunea bateriei.

Vout = R2 / (R1 + R2) * V

lăsați tensiunea panoului = 9V în timpul luminii solare puternice

R1 = 10k și R2 = 4,7 k

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

lăsați tensiunea bateriei să fie de 7V

bat_volt = 4.7 / (10 + 4.7) * 7.0 = 2.238v

Ambele tensiuni de la divizoarele de tensiune sunt mai mici de 5v și sunt potrivite pentru pinul analogic ARDUINO

Calibrare ADC:

să luăm un exemplu:

ieșire reală volt / divizor = 3,127 2,43 V este echiv la 520 ADC

1 este echivalent la.004673V

Folosiți această metodă pentru a calibra senzorul.

CODUL ARDUINO:

for (int i = 0; i <150; i ++) {sample1 + = analogRead (A0); // citiți tensiunea de intrare de la panoul solar

sample2 + = analogRead (A1); // citiți tensiunea bateriei

întârziere (2);

}

sample1 = sample1 / 150;

eșantion2 = eșantion2 / 150;

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

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

Pentru calibrarea ADC, consultați instrucțiunile mele anterioare, unde am explicat în profunzime.

Pasul 4: Generarea semnalului Pwm:

Locul doi în concursul Arduino

Locul doi în Green Electronics Challenge