בקר מטען סולארי ARDUINO PWM (V 2.02): 25 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

אם אתה מתכנן להתקין מערכת סולארית מחוץ לרשת עם בנק סוללות, תזדקק לבקר טעינה סולארית. זהו מכשיר הממוקם בין הפאנל הסולארי לבנק הסוללות כדי לשלוט בכמות האנרגיה החשמלית המיוצרת על ידי פאנלים סולאריים הנכנסים לסוללות. הפונקציה העיקרית היא לוודא שהסוללה טעונה כראוי ומוגנת מטעינת יתר. כאשר מתח הכניסה מהפאנל הסולארי עולה, בקר הטעינה מסדיר את הטעינה לסוללות ומונע טעינת יתר ומנתק את העומס בעת פריקת הסוללה.

אתה יכול לעבור על הפרויקטים הסולאריים שלי באתר האינטרנט שלי: www.opengreenenergy.com וערוץ YouTube: Open Energy Energy

סוגי בקרי מטען סולאריים

כיום ישנם שני סוגים של בקרי טעינה הנפוצים במערכות חשמל PV:

1. בקר אפנון רוחב הדופק (PWM)

2. בקר מרחק מעקב אחר נקודות כוח (MPPT)

במדריך זה אסביר לך על בקר הטעינה הסולרית של PWM. פרסמתי גם כמה מאמרים על בקרי תשלום PWM. הגרסה הקודמת של בקרי הטעינה הסולרית שלי פופולרית למדי באינטרנט ושימושית לאנשים ברחבי העולם.

בהתחשב בהערות ובשאלות מהגרסאות הקודמות שלי, שיניתי את בקר ה- V2.0 PWM הקיים שלי כדי להפוך את הגרסה החדשה 2.02.

להלן השינויים ב- V2.02 w.r.t V2.0:

1. ווסת המתח הלינארי הנמוך והיעיל מוחלף בממיר MP2307 באק לאספקת חשמל של 5V.

2. חיישן זרם אחד נוסף לניטור הזרם שמגיע מהפאנל הסולארי.

3. MOSFET-IRF9540 מוחלף ב- IRF4905 לביצועים טובים יותר.

4. חיישן הטמפ 'המשולב LM35 מוחלף על ידי בדיקה DS18B20 לניטור מדויק של טמפרטורת הסוללה.

5. יציאת USB לטעינת מכשירים חכמים.

6. שימוש בנתיך יחיד במקום שניים

7. נורה אחת נוספת המציינת את מצב הכוח הסולארי.

8. יישום אלגוריתם הטעינה של 3 שלבים.

9. יישום בקר PID באלגוריתם הטעינה

10. יצר PCB מותאם אישית לפרויקט

מִפרָט

1. בקר טעינה, כמו גם מד אנרגיה

2. בחירת מתח סוללה אוטומטית (6V/12V)

3. אלגוריתם טעינת PWM עם נקודת ערך אוטומטית לטעינה בהתאם למתח הסוללה

4. אינדיקציה LED למצב הטעינה ומצב הטעינה

5. תצוגת LCD בגודל 20x4 תווים להצגת מתח, זרם, הספק, אנרגיה וטמפרטורה.

6. הגנה מפני ברקים

7. הגנת זרימה הפוכה

8. הגנה על מעגל קצר ועומס יתר

9. פיצוי טמפרטורה לטעינה

10. יציאת USB לטעינת גאדג'טים

אספקה

אתה יכול להזמין את ה- PCB V2.02 מ- PCBWay

1. ארדואינו ננו (אמזון / בנגגוד)

2. P -MOSFET - IRF4905 (אמזון / בנגגוד)

3. דיודת חשמל -MBR2045 (אמזון / Aliexpress)

4. ממיר באק-MP2307 (אמזון / בנגגוד)

5. חיישן טמפרטורה - DS18B20 (אמזון / בנגגוד)

6. חיישן זרם - ACS712 (אמזון / בנגגוד)

7. דיודת טלוויזיה- P6KE36CA (אמזון / Aliexpress)

8. טרנזיסטורים - 2N3904 (אמזון / בנגגוד)

9. נגדים (100k x 2, 20k x 2, 10k x 2, 1k x 2, 330ohm x 7) (אמזון / Banggood)

10. קבלים קרמיים (0.1uF x 2) (אמזון / Banggood)

11. 20x4 I2C LCD (אמזון / בנגגוד)

12. LED RGB (אמזון / בנגגוד)

13. LED דו-צבעוני (אמזון)

15. חוטי מגשר / חוטים (אמזון / בנגגוד)

16. סיכות ראש (אמזון / בנגגוד)

17. כיורי חימום (אמזון / Aliexpress)

18. מחזיק נתיכים ונתיכים (אמזון)

19. לחצן לחיצה (אמזון / בנגגוד)

22. מסופי בורג 1x6 פינים (Aliexpress)

23. סטנדרטים של PCB (בנגגוד)

24. שקע USB (אמזון / בנגגוד)

כלים:

1. מלחם (אמזון)

2. משאבת הלחמה (אמזון)

2. חותך וחשפן חוטים (אמזון)

3. נהג ברגים (אמזון)

שלב 1: עקרון העבודה של בקר חיוב PWM

PWM מייצג Pulse Width Modulation, המייצג את השיטה בה היא משתמשת להסדרת מטען. תפקידו הוא להוריד את המתח של הפאנל הסולארי קרוב לזה של הסוללה כדי להבטיח שהסוללה טעונה כראוי. במילים אחרות, הם נועלים את מתח הפאנל הסולארי למתח הסוללה על ידי גרירת ה- Vmp של הפאנל הסולארי למטה למתח מערכת הסוללה ללא שינוי בזרם.

הוא משתמש במתג אלקטרוניקה (MOSFET) כדי לחבר ולנתק את הפאנל הסולארי עם הסוללה. על ידי החלפת ה- MOSFET בתדר גבוה עם רוחבי דופק שונים, ניתן לשמור על מתח קבוע. בקר ה- PWM מותאם בעצמו על ידי שינוי הרוחבים (אורכים) ותדירות הפולסים הנשלחים לסוללה.

כאשר הרוחב הוא 100%, MOSFET במלואו ON, מה שמאפשר לפאנל הסולארי לטעון את הסוללה בכמות גדולה. כאשר הרוחב הוא 0% הטרנזיסטור כבוי פתוח במעגל הפאנל הסולארי ומונע זרם זרם לסוללה כאשר הסוללה טעונה במלואה.

שלב 2: כיצד פועל המעגל?

לב בקר הטעינה הוא לוח Arduino Nano. הארדואינו מזהה את הפאנל הסולארי ומתחי הסוללה באמצעות שני מעגלי מחלק מתח. על פי רמות המתח הללו, הוא מחליט כיצד לטעון את הסוללה ולשלוט בעומס.

הערה: בתמונה למעלה יש שגיאת דפוס באות ההספק ובקרה. הקו האדום מיועד להספק והקו הצהוב מיועד לאות בקרה.

הסכימה כולה מחולקת למעגלים הבאים:

1. מעגל חלוקת חשמל:

העוצמה מהסוללה (B+ & B-) מורידה ל -5 וולט באמצעות ממיר הכסף X1 (MP2307). התפוקה מממיר הכסף מופצת אל

1. לוח ארדואינו

2. נוריות אינדיקציה

3. תצוגת LCD

4. יציאת USB לטעינת גאדג'טים.

2. חיישני קלט:

הלוח הסולרי ומתחי הסוללה מורגשים באמצעות שני מעגלי מחלק מתח המורכבים מנגדים R1-R2 & R3- R4. C1 ו- C2 הם קבלים מסננים לסינון אותות הרעש הלא רצויים. הפלט ממחיצות המתח מחובר לסיכות אנלוגיות Arduino A0 ו- A1 בהתאמה.

הלוח הסולרי וזרמי העומס מורגשים באמצעות שני מודולים ACS712. הפלט מהחיישנים הנוכחיים מחובר לסיכה אנלוגית Arduino A3 ו- A2 בהתאמה.

טמפרטורת הסוללה נמדדת באמצעות חיישן טמפרטורה DS18B20. R16 (4.7K) הוא נגד משיכה. פלט חיישן הטמפרטורה מחובר לסיכה D12 של Arduino Digital.

3. מעגלי בקרה:

מעגלי הבקרה נוצרים בעצם על ידי שני p-MOSFETs Q1 ו- Q2. MOSFET Q1 משמש לשליחת דופק הטעינה לסוללה ו- MOSFET Q2 משמש להנעת העומס. שני מעגלי נהג MOSFET מורכבים משני טרנזיסטורים T1 ו- T2 עם נגדי משיכה R6 ו- R8. זרם הבסיס של הטרנזיסטורים נשלט על ידי הנגדים R5 ו- R7.

4. מעגלי הגנה:

מתח הכניסה מהצד של הפאנל הסולארי מוגן באמצעות דיודת TVS D1. הזרם ההפוך מהסוללה לפאנל הסולארי מוגן על ידי דיודת Schottky D2. זרם היתר מוגן על ידי נתיך F1.

5. אינדיקציה LED:

LED1, LED2 ו- LED3 משמשים לציון מצב שמש, סוללה ועומס בהתאמה. הנגדים R9 עד R15 הם נגדים המגבילים את הזרם.

7. תצוגת LCD:

צג LCD I2C משמש להצגת פרמטרים שונים.

8. טעינת USB:

שקע ה- USB מחובר לפלט 5V מממיר באק.

9. איפוס המערכת:

SW1 הוא כפתור לחיצה לאיפוס ה- Arduino.

ניתן להוריד את הסכימה בפורמט PDF המצורף למטה.

שלב 3: הפונקציות העיקריות של בקר הטעינה הסולרית

בקר הטעינה מתוכנן על ידי הקפדה על הנקודות הבאות.

1. למנוע טעינת יתר של הסוללה: להגביל את האנרגיה המסופקת לסוללה על ידי הפאנל הסולארי כאשר הסוללה טעונה במלואה. זה מיושם ב- charge_cycle () של הקוד שלי.

2. למנוע פריקת יתר של הסוללה: לנתק את הסוללה מעומסים חשמליים כאשר הסוללה מגיעה למצב טעינה נמוך. זה מיושם ב- load_control () של הקוד שלי.

3. ספק פונקציות בקרת עומס: לחיבור וניתוק אוטומטי של עומס חשמלי בזמן שצוין. העומס יופעל כאשר השקיעה וכיבוי כאשר הזריחה. זה מיושם ב- load_control () של הקוד שלי. 4. ניטור כוח ואנרגיה: כדי לעקוב אחר כוח העומס והאנרגיה ולהציג אותו.

5. הגנה מפני מצב חריג: להגן על המעגל מפני הסיטואציות החריגות השונות כמו ברק, מתח יתר, זרם יתר וקצר, וכו '.

6. ציון והצגה: לציון והצגת הפרמטרים השונים

7. תקשורת סידורי: להדפסת פרמטרים שונים בצג הטורי

8. טעינת USB: לטעינת מכשירים חכמים

שלב 4: מדידת מתח

חיישני המתח משמשים לחישת המתח של פאנל סולארי וסוללה. הוא מיושם על ידי שימוש בשני מעגלי מחלק מתח. הוא מורכב משני נגדים R1 = 100k ו- R2 = 20k לחישת מתח הלוח הסולארי ובדומה R3 = 100k ו- R4 = 20k עבור מתח הסוללה. הפלט מה- R1and R2 מחובר לסיכה אנלוגית Arduino A0 והפלט מה- R3 ו- R4 מחובר לסיכה האנלוגית Arduino A1.

מדידת מתח: ניתן להשתמש בכניסות האנלוגיות של Arduino למדידת מתח DC בין 0 ל- 5V (בעת שימוש במתח הייחוס האנלוגי הסטנדרטי 5V) וניתן להגדיל את הטווח הזה באמצעות רשת מפרידי מתח. מחלק המתח יורד את המתח הנמדד בטווח הכניסות האנלוגיות של Arduino.

עבור מעגל מחלק מתח Vout = R2/(R1+R2) x Vin

Vin = (R1+R2)/R2 x Vout

הפונקציה analogRead () קוראת את המתח וממירה אותה למספר שבין 0 ל- 1023

כיול: אנו הולכים לקרוא את ערך הפלט עם אחת הכניסות האנלוגיות של Arduino והפונקציה analogRead () שלה. פונקציה זו מוציאה ערך בין 0 ל -1023 שהוא 0.00488V לכל תוספת (כ- 5/1024 = 0.00488V)

Vin = Vout*(R1+R2)/R2; R1 = 100k ו- R2 = 20k

Vin = ספירת ADC*0.00488*(120/20) וולט // חלק מודגש הוא גורם קנה מידה

הערה: זה גורם לנו להאמין שקריאה של 1023 מתאימה למתח כניסה של 5.0 וולט בדיוק. מעשית ייתכן שלא תקבל 5V תמיד מהסיכה Arduino 5V. אז במהלך הכיול יש למדוד תחילה את המתח בין סיכות 5v ו- GND של Arduino באמצעות מולטימטר, ולהשתמש בגורם קנה מידה באמצעות הנוסחה שלהלן:

גורם קנה מידה = מתח נמדד/1024

שלב 5: מדידה נוכחית

למדידת זרם השתמשתי בחיישן זרם ACS 712 -5A של Hall Effect. ישנן שלוש גרסאות של חיישן ACS712 המבוססות על טווח החישה הנוכחי שלו. חיישן ACS712 קורא את הערך הנוכחי וממיר אותו לערך מתח רלוונטי, הערך המקשר בין שתי המדידות הוא רגישות. רגישות הפלט לכל הגרסאות הן כדלקמן:

דגם ACS712 -> טווח נוכחי-> רגישות

ACS712 ELC -05 -> +/- 5A -> 185 mV/A

ACS712 ELC -20 -> +/- 20A -> 100 mV/A.

ACS712 ELC -30 -> +/- 30A -> 66 mV/A

בפרויקט זה השתמשתי בגרסה 5A, שהרגישות שלה היא 185mV/A ומתח החישה האמצעי הוא 2.5V כאשר אין זרם.

כִּיוּל:

ערך קריאה אנלוגי = analogRead (Pin);

ערך = (5/1024)*ערך קריאה אנלוגי // אם אינך מקבל 5V מפין Arduino 5V אז, זרם במגבר = (Value - offsetVoltage) / רגישות

אך לפי גליונות הנתונים מתח הקיזוז הוא 2.5V והרגישות היא 185mV/A.

זרם במגבר = (ערך -2.5) /0.185

שלב 6: מדידת טמפרטורה

מדוע נדרש ניטור טמפרטורה?

התגובות הכימיות של הסוללה משתנות עם הטמפרטורה. ככל שהסוללה מתחממת, הגזים גדלים. ככל שהסוללה מתקררת היא הופכת לעמידה יותר בטעינה. תלוי עד כמה טמפרטורת הסוללה משתנה, חשוב להתאים את הטעינה לשינויי טמפרטורה. לכן חשוב להתאים את הטעינה כדי להתחשב בהשפעות הטמפרטורה. חיישן הטמפרטורה ימדוד את טמפרטורת הסוללה, ובקר הטעינה הסולרית משתמש בקלט זה כדי להתאים את נקודת הגדרת הטעינה כנדרש. ערך הפיצוי הוא - 5mv /degC /cell עבור סוללות מסוג חומצה עופרת. (–30mV/ºC עבור 12V ו- 15mV/ºC עבור סוללת 6V). הסימן השלילי של פיצוי טמפרטורה מצביע על עלייה בטמפרטורה מחייבת הפחתה של נקודת החובה של הטעינה. לפרטים נוספים תוכל לעקוב אחר מאמר זה.

מדידת טמפרטורה לפי DS18B20

השתמשתי בבדיקה חיצונית DS18B20 למדידת טמפרטורת הסוללה. הוא משתמש בפרוטוקול של חוט אחד כדי לתקשר עם המיקרו-בקר. ניתן לחבר אותו ביציאת J4 על הלוח.

כדי להתממשק עם חיישן הטמפרטורה DS18B20, עליך להתקין את ספריית One Wire ואת ספריית הטמפרטורה של דאלאס.

תוכל לקרוא מאמר זה לפרטים נוספים על חיישן DS18B20.

שלב 7: מעגל טעינה USB

ממיר הכסף MP2307 המשמש לאספקת חשמל יכול לספק זרם עד 3A. אז יש לו מרווח מספיק לטעינת גאדג'טי ה- USB. שקע ה- USB VCC מחובר ל- 5V ו- GND מחובר ל- GND. אתה יכול להתייחס לסכימה לעיל.

הערה: מתח יציאת ה- USB אינו נשמר ל- 5V כאשר זרם העומס עולה על 1A. אז אני ממליץ להגביל את עומס ה- USB מתחת ל- 1A.

שלב 8: טעינת אלגוריתם

כאשר הבקר מחובר לסוללה, התוכנית תתחיל את הפעולה. בתחילה הוא בודק אם מתח הלוח מספיק לטעינת הסוללה. אם כן, אז זה ייכנס למחזור הטעינה. מחזור הטעינה מורכב משלושה שלבים.

שלב 1 טעינה בתפזורת:

Arduino תחבר את הפאנל הסולארי ישירות לסוללה (99 % מחזור עבודה). מתח הסוללה יעלה בהדרגה. כאשר מתח הסוללה יגיע ל 14.4V, שלב 2 יתחיל.

בשלב זה, הזרם כמעט קבוע.

שלב 2 טעינת קליטה:

בשלב זה, ארדואינו יווסת את זרם הטעינה על ידי שמירה על רמת המתח על 14.4 למשך שעה. המתח נשמר קבוע על ידי התאמת מחזור העבודה.

שלב 3 חיוב צף:

הבקר מייצר את המטען הטפטוף כדי לשמור על רמת המתח על 13.5V. שלב זה שומר שהסוללה טעונה במלואה. אם מתח הסוללה נמוך מ- 13.2V למשך 10 דקות.

מחזור הטעינה יחזור על עצמו.

שלב 9: בקרת עומס

לחיבור וניתוק העומס באופן אוטומטי על ידי ניטור בין ערביים/שחר ומתח הסוללה, נעשה שימוש בבקרת העומס.

המטרה העיקרית של בקרת העומס היא לנתק את העומס מהסוללה כדי להגן עליו מפני פריקה עמוקה. פריקה עמוקה עלולה לפגוע בסוללה.

מסוף עומס DC מיועד לעומס DC נמוך, כגון תאורת רחוב.

לוח ה- PV עצמו משמש כחיישן האור.

בהנחה שהמתח של פאנל סולארי> 5V פירושו שחר וכאשר <5V דמדומים.

מצב ON: בערב, כאשר רמת מתח ה- PV יורדת מתחת ל- 5V ומתח הסוללה גבוה מהגדרת ה- LVD, הבקר יפעיל את העומס והעומס הירוק יעמוד.

מצב כבוי: העומס ינותק בשני התנאים הבאים.

1. בבוקר כאשר מתח PV גדול מ- 5V, 2. כאשר מתח הסוללה נמוך מההגדרה LVD העומס האדום הדולק ON מציין שהעומס מנותק.

LVD מכונה ניתוק מתח נמוך

שלב 10: כוח ואנרגיה

כוח: כוח הוא תוצר של מתח (וולט) וזרם (אמפר)

P = VxI יחידת הספק היא וואט או KW

אנרגיה: אנרגיה היא תוצר של כוח (וואט) וזמן (שעה)

E = יחידת האנרגיה Pxt היא שעה ואט או קילוואט שעה (קוט ש)

כדי לפקח על הכוח והאנרגיה מעל ההיגיון מיושם בתוכנה והפרמטרים מוצגים ב- LCD בגודל 20x4 char.

קרדיט תמונה: imgoat

שלב 11: הגנות

1. קוטביות הפוכה והגנה על זרם הפוך לפאנל סולארי

לצורך קוטביות הפוכה והגנה על זרם הפוך משתמשים בדיודה Schottky (MBR2045).

2. טעינת יתר והגנה על פריקה עמוקה

עומס יתר והגנה על פריקה עמוקה מיושמים על ידי התוכנה.

3. הגנה על קצר חשמלי ועומס יתר

הגנה על קצר חשמלי ועומס יתר מתממשת על ידי נתיך F1.

4. הגנת מתח בכניסת פאנל סולארי

מתח יתר זמני מתרחש במערכות חשמל ממגוון סיבות, אך ברק גורם למתח יתר החמור ביותר. הדבר נכון במיוחד לגבי מערכות PV בשל המיקומים החשופים וכבלי חיבור המערכת. בעיצוב חדש זה השתמשתי בדיודת טלוויזיה דו-כיוונית של 600 וואט (P6KE36CA) כדי לדכא את הברק ומתח יתר במסופי ה- PV.

אשראי תמונה: freeimages

שלב 12: אינדיקציות LED

1. LED סולארי: LED1 LED דו-צבעוני (אדום/ירוק) משמש לציון מצב החשמל הסולארי כלומר בין ערביים או שחר.

LED סולארי ------------------- מצב סולארי

יום ירוק

אדום ------------------------- לילה

2. נורית מצב סוללה (SOC): LED2

פרמטר חשוב אחד המגדיר את תכולת האנרגיה של הסוללה הוא מצב הטעינה (SOC). פרמטר זה מציין כמה מטען זמין בסוללה. LED RGB משמש לציון מצב הטעינה של הסוללה. לקבלת חיבור עיין בסכימה לעיל.

נורית סוללה ---------- מצב סוללה

אדום ------------------ מתח נמוך

ירוק ------------------ מתח בריא

כחול ------------------ טעון במלואו

2. טען LED: LED3

LED דו-צבעוני (אדום/ירוק) משמש לחיווי מצב העומס. עיין בסכימה לעיל לחיבור.

טעינת LED ------------------- טעינת סטטוס

ירוק ----------------------- מחובר (מופעל)

אדום ------------------------- מנותק (כבוי)

שלב 13: תצוגת LCD

מסך LCD 20X4 משמש לניטור פאנלים סולאריים, פרמטרים של סוללה ועומס.

לשם הפשטות, נבחר צג LCD I2C לפרויקט זה. זה צריך רק 4 חוטים כדי ממשק עם Arduino.

החיבור להלן:

LCD ארדואינו

VCC 5V, GNDGND, SDAA4, SCLA5

שורה 1: מתח פאנל סולארי, זרם והספק

שורה 2: מתח הסוללה, הטמפרטורה ומצב המטען (טעינה / לא טעינה)

שורה 3: טעינת זרם, עוצמה ומצב טעינה

שורה 4: אנרגיית קלט מפאנל סולארי ואנרגיה הנצרכת מהעומס.

עליך להוריד את הספרייה מ- LiquidCrystal_I2C.

שלב 14: אב טיפוס ובדיקה

1. לוח לחם:

ראשית, עשיתי את המעגל על לוח קרש. היתרון העיקרי של קרש לחם ללא הלחמה הוא שהוא ללא הלחמה. כך תוכל לשנות את העיצוב בקלות על ידי ניתוק הרכיבים והלידים כפי שאתה צריך.

2. לוח מחורר:

לאחר שביצעתי את בדיקות לוח הלחם, עשיתי את המעגל על לוח מחורר. כדי לבצע את זה בצע את ההוראות להלן

i) הכנס תחילה את כל החלקים לחור הלוח המחורר.

ii) הלחם כל רפידות הרכיב וקצץ את הרגליים הנוספות בעזרת כפפה.

iii) חבר את כריות ההלחמה באמצעות חוטים לפי הסכימה.

iv) השתמש בסטנדרט לבידוד המעגל מהקרקע.

מעגל הלוח המחורר הוא ממש חזק וניתן לפרוס אותו בפרויקט לצמיתות. לאחר בדיקת אב הטיפוס, אם הכל עובד בצורה מושלמת נוכל לעבור לעצב את ה- PCB הסופי.

שלב 15: עיצוב PCB

ציירתי את הסכימה באמצעות תוכנת מקוונת EasyEDA לאחר מכן עבר לפריסת ה- PCB.

כל הרכיבים שהוספת בסכימה צריכים להיות שם, מוערמים זה על זה, מוכנים להנחה ולניתוב. גרור את הרכיבים על ידי אחיזה ברפידותיו. לאחר מכן הנח אותו בתוך הגבול המלבני.

מסדרים את כל הרכיבים כך שהלוח תופס מקום מינימלי. ככל שגודל הלוח קטן יותר כך עלות הייצור של ה- PCB תהיה זולה יותר. זה יהיה שימושי אם ללוח זה יהיו כמה חורי הרכבה על מנת שניתן יהיה להתקין אותו במארז.

עכשיו אתה צריך לנתב. ניתוב הוא החלק המהנה ביותר בכל התהליך הזה. זה כמו לפתור חידה! באמצעות כלי המעקב עלינו לחבר את כל הרכיבים. אתה יכול להשתמש בשכבה העליונה והתחתונה כדי למנוע חפיפה בין שני מסלולים שונים ולהפוך את הרצועות לקצרות יותר.

אתה יכול להשתמש בשכבת המשי כדי להוסיף טקסט ללוח. כמו כן, אנו יכולים להכניס קובץ תמונה, לכן אני מוסיף תמונה של לוגו האתר שלי להדפסה על הלוח. בסופו של דבר, בעזרת הכלי שטח נחושת, עלינו ליצור את שטח הקרקע של ה- PCB.

כעת ה- PCB מוכן לייצור.

שלב 16: הורד את קבצי גרבר

לאחר ייצור ה- PCB, עלינו לייצר את הקבצים הניתנים לשלוח לחברת ייצור PCB שבבוא העת ישלח לנו חזרה PCB אמיתי.

ב- EasyEDA תוכל להוציא את קבצי הייצור (קובץ גרבר) באמצעות מסמך> צור גרבר, או על ידי לחיצה על הלחצן צור גרבר מסרגל הכלים. קובץ Gerber שנוצר הוא חבילה דחוסה. לאחר הדחיסה ניתן לראות את 8 הקבצים הבאים:

1. נחושת תחתונה:.gbl

2. נחושת עליונה:.gtl

3. מסכות הלחמה תחתונות:.gbs

4. מסכות הלחמה למעלה:.gts

5. מסך משי תחתון:.gbo

6. מסך משי עליון:.gto

7. מקדחה:.drl

8. מתאר:.מתאר

אתה יכול להוריד את קבצי Gerber מ- PCBWay

כאשר אתה מבצע הזמנה מ- PCBWay, אקבל תרומה של 10% מ- PCBWay עבור תרומה לעבודה שלי. העזרה הקטנה שלך עשויה לעודד אותי לעשות עוד עבודה מדהימה בעתיד. תודה על שיתוף הפעולה.

שלב 17: ייצור PCB

עכשיו הגיע הזמן לברר יצרן PCB שיכול להפוך את קבצי ה- Gerber שלנו ל- PCB אמיתי. שלחתי את קבצי Gerber שלי ל- JLCPCB לייצור ה- PCB שלי. השירות שלהם טוב במיוחד. קיבלתי את ה- PCB שלי בהודו תוך 10 ימים.

קובץ ה- BOM לפרויקט מצורף למטה.

שלב 18: הלחמת הרכיבים

לאחר קבלת הלוח מבית PCB fab, עליך להלחם את הרכיבים.

לצורך הלחמה תזדקק למלחמה הגונה, הלחמה, ניפר, פתילות הלחמה או משאבה ומולטימטר.

זה מנהג טוב להלחם את הרכיבים בהתאם לגובה שלהם. הלחם קודם כל את רכיבי הגובה הפחות.

תוכל לבצע את השלבים הבאים להלחמת הרכיבים:

1. דחוף את רגלי הרכיב דרך החורים שלהן והפוך את הלוח המודפס על גבו.

2. החזק את קצה המגהץ עד לצומת הרפידה ורגל הרכיב.

3. הזן הלחמה למפרק כך שיזרום סביב העופרת ויכסה את הכרית. לאחר שהוא זורם מסביב, הרחיקו את הקצה.

4. חיתוך הרגליים הנוספות בעזרת ניפר.

עקוב אחר הכללים לעיל להלחמת כל הרכיבים.

שלב 19: הרכבת חיישן הזרם ACS712

לחיישן הזרם ACS712 שקיבלתי יש מסוף בורג מולחם מראש לחיבור. כדי להלחם את המודול ישירות על לוח ה- PCB, תחילה עליך להסיר את מסוף הבורג.

אני מסיר את מסוף הבורג בעזרת משאבת הרחקה כפי שמוצג למעלה.

ואז אני מלחין את מודול ACS712 הפוך.

כדי לחבר את מסוף Ip+ ו- Ip ל- PCB, השתמשתי ברגלי מסוף הדיודה.

שלב 20: הוספת ממיר באק

כדי להלחם את מודול ממיר באק, עליך להכין 4 סיכות כותרת ישרות כפי שמוצג למעלה.

הלחם את 4 סיכות הכותרת ב- X1, 2 מיועדות לפלט ושתי הנותרות מיועדות לכניסות.

שלב 21: הוספת ה- Arduino Nano

כאשר אתה רוכש את הכותרות הישרות, הם יהיו ארוכים מדי עבור ה- Arduino Nano. יהיה עליך לחתוך אותם לאורך המתאים. המשמעות היא 15 סיכות כל אחת.

הדרך הטובה ביותר לחתוך את חתיכות הכותרת הנשית היא לספור 15 סיכות, למשוך את הסיכה ה -16 ולאחר מכן להשתמש בכפוף כדי לחתוך את הפער בין הסיכה ה -15 ל -17.

כעת עלינו להתקין את הכותרות הנשיות על ה- PCB. קח את הכותרות הנשיות שלך והנח אותן על הכותרות הגבריות בלוח ה- Arduino Nano.

לאחר מכן הלחם את סיכות הכותרת הנשית ללוח הבקר של הטעינה.

שלב 22: הכנת ה- MOSFETs

לפני הלחמת ה- MOSFETs Q1 Q2 והדיודה D1 אל הלוח הלוח, עדיף לחבר אליהם את גופי הקירור תחילה. כיורי קירור משמשים כדי להרחיק חום מהמכשיר על מנת לשמור על טמפרטורת מכשיר נמוכה יותר.

מרחו שכבה של תרכובת קירור על צלחת הבסיס ממתכת MOSFET. לאחר מכן הנח את הכרית המוליכה תרמית בין ה- MOSFET לבין גוף הקירור והדק את הבורג. אתה יכול לקרוא מאמר זה על מדוע גוף חימום חיוני.

לבסוף, הלחם אותם אל לוח ה- PCB של בקר הטעינה.

שלב 23: הרכבת הסטנדאפים

לאחר הלחמת כל החלקים, הרכבו את הסטנדים ב -4 פינות. השתמשתי ב- M3 Brass Hex Standoffs.

השימוש במפרקים יספק מרווח מספיק למפרקי הלחמה ולחוטים מהקרקע.

שלב 24: תוכנות וספריות

ראשית, הורד את קוד Arduino המצורף. לאחר מכן הורד את הספריות הבאות והתקן אותן.

1. חוט אחד

2. טמפרטורת דאלאס

3. LiquidCrystal_I2C

4. ספריית PID

הקוד כולו נשבר לגוש התפקודי הקטן לגמישות. נניח שהמשתמש אינו מעוניין להשתמש בתצוגת LCD ומאושר מהחיווי לד. לאחר מכן פשוט השבת את lcd_display () מלולאת הריק (). זה הכל. באופן דומה, על פי דרישת המשתמש, הוא יכול להפעיל ולבטל את הפונקציונליות השונות.

לאחר התקנת כל הספריות הנ ל, העלה את קוד הארדואינו.

הערה: כעת אני עובד על התוכנה ליישום אלגוריתם טעינה טוב יותר. אנא שמור על קשר כדי לקבל את הגרסה העדכנית ביותר.

עדכון בתאריך 02.04.2020

העלתה תוכנה חדשה עם אלגוריתם טעינה משופר ויישום בקר ה- PID בו.

שלב 25: בדיקה אחרונה

חבר את מסופי הסוללה של בקר הטעינה (BAT) לסוללה של 12V. ודא שהקוטביות נכונה. לאחר החיבור, ה- LED וה- LCD יתחילו לפעול באופן מיידי. תוכלו להבחין גם במתח הסוללה ובטמפרטורה בשורה השנייה של צג ה- LCD.

לאחר מכן חבר פאנל סולארי למסוף הסולארי (SOL), תוכל לראות את המתח הסולרי, הזרם וההספק בשורה הראשונה של צג ה- LCD. השתמשתי באספקת חשמל במעבדה כדי לדמות את הפאנל הסולארי. השתמשתי במדדי החשמל שלי כדי להשוות את ערכי המתח, הזרם וההספק עם צג ה- LCD.

הליך הבדיקה מוצג בסרטון הדגמה זה

בעתיד אעצב מארז מודפס תלת מימד לפרויקט זה. שמור על קשר.

פרויקט זה הוא ערך בתחרות PCB, אנא הצביעו בשבילי. הקולות שלך מהווים השראה אמיתית בשבילי לעשות יותר עבודה קשה כדי לכתוב עוד פרויקטים שימושיים כמו זה.

תודה שקראת את ההוראה שלי. אם אתה אוהב את הפרויקט שלי, אל תשכח לשתף אותו.

הערות ומשוב תמיד יתקבלו בברכה.

מקום שני באתגר העיצוב PCB