בקרת טעינה סולארית של ARDUINO (גרסה 1): 11 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

[נגן סרטון]

במדריכים הקודמים שלי תיארתי את פרטי ניטור האנרגיה של מערכת סולארית מחוץ לרשת. זכיתי גם בתחרות מעגלים 123D על זה. אתה יכול לראות את זה ARDUINO ENERGY METER.

לבסוף אני מפרסם את בקר הטעינה החדש שלי בגרסה 3. הגרסה החדשה יעילה יותר ועובדת עם אלגוריתם MPPT.

אתה יכול למצוא את כל הפרויקטים שלי ב:

אתה יכול לראות את זה על ידי לחיצה על הקישור הבא.

בקר מטען סולארי ARDUINO MPPT (גרסה 3.0)

תוכל לראות את בקר הטעינה בגרסה 1 שלי על ידי לחיצה על הקישור הבא.

בקרת טעינה סולארית של ARDUINO (גרסה 2.0)

במערכת הסולארית, בקר הטעינה הוא לב המערכת שנועדה להגן על הסוללה הנטענת. במדריך זה אסביר את בקר הטעינה PWM.

בהודו רוב האנשים מתגוררים באזורים כפריים שבהם לא מגיעים לקו ההולכה הלאומי לרשת עד כה. הרשתות החשמליות הקיימות אינן מסוגלות לספק את הצורך בחשמל לאותם עניים. כך שמקורות אנרגיה מתחדשים (לוחות וולטאיים וצילומי רוח גנרטורים) הם האפשרות הטובה ביותר לדעתי. אני יודע טוב יותר על הכאב של חיי הכפר מכיוון שאני גם מאותו אזור. אז עיצבתי את בקר הטעינה הסולארי הזה DIY כדי לעזור לאחרים כמו גם לבית שלי. אתה לא מאמין, מערכת התאורה הסולרית הביתית שלי עוזרת מאוד במהלך הציקלון Phailin האחרון.

לאנרגיה סולארית יש את היתרון בכך שהם פחות תחזוקה ונטולת זיהום אך החסרונות העיקריים שלהם הם עלות ייצור גבוהה, יעילות המרת אנרגיה נמוכה. מכיוון שלפאנלים סולאריים עדיין יש יעילות המרה נמוכה יחסית, ניתן להפחית את עלות המערכת הכוללת באמצעות בקר טעינה סולארי יעיל שיכול להפיק את הכוח המרבי האפשרי מהפנל.

מהו בקר תשלום?

בקר טעינה סולארית מסדיר את המתח והזרם המגיע מפאנלים סולאריים שלך הממוקם בין פאנל סולארי לסוללה. הוא משמש לשמירה על מתח הטעינה הנכון על הסוללות. כאשר מתח הכניסה מהפאנל הסולארי עולה, בקר הטעינה מסדיר את הטעינה לסוללות ומונע טעינת יתר.

סוגי בקר תשלום:

1. כבוי

2. PWM

3. MPPT

בקר הטעינה הבסיסי ביותר (סוג ON/OFF) פשוט עוקב אחר מתח הסוללה ופותח את המעגל, מפסיק את הטעינה, כאשר מתח הסוללה עולה לרמה מסוימת.

בין 3 בקרי הטעינה ל- MPPT יש את היעילות הגבוהה ביותר אך היא יקרה וזקוקה למעגלים מורכבים ואלגוריתם. כתחביב מתחיל כמוני אני חושב שבקר הטעינה PWM הוא הטוב ביותר עבורנו אשר מתייחס אליו כאל ההתקדמות המשמעותית הראשונה בטעינת סוללות סולאריות.

מהו PWM:

אפנון רוחב הדופק (PWM) הוא האמצעי היעיל ביותר להשגת טעינת סוללות במתח קבוע על ידי התאמת יחס העבודה של המתגים (MOSFET). בבקר הטעינה של PWM, הזרם מהפאנל הסולארי מתחדד בהתאם למצב הסוללה ולצרכי הטעינה. כאשר מתח הסוללה מגיע לנקודת ההגדרה של הרגולציה, אלגוריתם PWM מפחית לאט את זרם הטעינה כדי להימנע מחימום וגזים של הסוללה, אך הטעינה ממשיכה להחזיר את כמות האנרגיה המרבית לסוללה בזמן הקצר ביותר.

היתרונות של בקר הטעינה של PWM:

1. יעילות טעינה גבוהה יותר

2. חיי סוללה ארוכים יותר

3. הפחת את הסוללה על חימום

4. ממזער את הלחץ על הסוללה

5. יכולת פירוק סוללה.

בקר טעינה זה יכול לשמש עבור:

1. טעינת הסוללות המשמשות במערכת ביתית סולארית

2. פנס סולארי באזור כפרי

3. טעינת טלפון סלולרי

אני חושב שתיארתי הרבה על הרקע של בקר הטעינה. תתחיל ליצור את הבקר.

כמו ההוראות הקודמות שלי השתמשתי ב- ARDUINO כבקר המיקרו הכולל PWM ו- ADC על שבב.

שלב 1: דרושים חלקים וכלים:

חלקים:

1. ARDUINO UNO (אמזון)

2. מסך 16X2 LCD (אמזון)

3. MOSFETS (IRF9530, IRF540 או שווה ערך)

4. טרנזיסטורים (2N3904 או טרנזיסטורים NPN מקבילים)

5. נגדים (אמזון / 10k, 4.7k, 1k, 330ohm)

6. קבל (אמזון / 100uF, 35v)

7. דיודה (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. נוריות LED (אמזון / אדום וירוק)

10. נתיכים (5 א) ומחזיק נתיכים (אמזון)

11. לוח לחם (אמזון)

12. לוח מיוצר (אמזון)

13. חוטי ג'אמפ (אמזון)

14. תיבת פרוייקט

15.6 מסוף בורג פינים

16. ריבועי הרכבה SCOTCH (אמזון)

כלים:

1. תרגיל (אמזון)

2. אקדח דבק (אמזון)

3. סכין חובבי (אמזון)

4. ברזל SOLDING (אמזון)

שלב 2: מעגל בקר טעינה

אני מחלק את כל מעגל בקר הטעינה ל -6 חלקים להבנה טובה יותר

1. חישת מתח

2. יצירת אות PWM

3. מיתוג MOSFET ונהג

4. סינון והגנה

5. תצוגה ואינדיקציה

6. LOAD הפעלה/כיבוי

שלב 3: חיישני מתח

החיישנים העיקריים בבקר הטעינה הם חיישני מתח הניתנים ליישום בקלות באמצעות מעגל מחלק מתח. עלינו לחוש מתח המגיע מפאנל סולארי ומתח הסוללה.

מכיוון שמתח הכניסה האנלוגי של ARDUINO מוגבל ל- 5V, תכננתי את מחלק המתח בצורה כזו שמתח המוצא ממנו צריך להיות פחות מ- 5V. השתמשתי בפאנל סולארי 5W (Voc = 10v) וב- 6v ו -5.5Ah סוללת SLA לאחסון הכוח. לכן עלי להוריד את המתח לרמה נמוכה מ- 5V. השתמשתי ב- R1 = 10k ו- R2 = 4.7K בחישת שני המתחים (מתח פאנל סולארי ומתח סוללה). הערך של R1 ו- R2 יכול להיות נמוך יותר אך הבעיה היא שכאשר ההתנגדות נמוכה זרם זרם גבוה יותר כתוצאה מכך כמות גדולה של כוח (P = I^2R) מתפוגגת בצורה של חום. כך שניתן לבחור ערך התנגדות שונה אך יש להקפיד למזער את אובדן הכוח על פני ההתנגדות.

תכננתי את בקר הטעינה הזה לדרישות שלי (סוללה 6V ו 5w, פאנל סולארי 6V), עבור מתח גבוה יותר עליך לשנות את ערך נגדי המחלק. לבחירת הנגדים הנכונים תוכל להשתמש גם במחשבון מקוון.

בקוד קראתי למשתנה "solar_volt" למתח מהפאנל הסולארי ו- "bat_volt" למתח הסוללה.

Vout = R2/(R1+R2)*V

תן למתח הפאנל = 9V במהלך אור שמש בהיר

R1 = 10k ו- R2 = 4.7 k

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

תנו למתח הסוללה 7V

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

שני המתחים ממחיצות המתח נמוכים מ- 5v ומתאימים לסיכה אנלוגית של ARDUINO

כיול ADC:

בוא ניקח דוגמא:

פלט וולט/מחלק בפועל = 3.127 2.43 V הוא שווה ערך ל -520 ADC

1 הוא אקוול ל-.004673V

השתמש בשיטה זו כדי לכייל את החיישן.

קוד ארדואינו:

עבור (int i = 0; i <150; i ++) {sample1+= analogRead (A0); // קרא את מתח הכניסה מהפאנל הסולארי

sample2+= analogRead (A1); // קרא את מתח הסוללה

עיכוב (2);

}

sample1 = sample1/150;

sample2 = sample2/150;

solar_volt = (מדגם 1* 4.673* 3.127)/1000;

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

לכיול ADC עיין בהוראות הקודמות שלי בהן הסברתי לעומק.

שלב 4: יצירת אות Pwm:

סגנית אלופת התחרות בארדואינו

סגנית המקום באתגר האלקטרוניקה הירוקה