ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Έκδοση 2.0): 26 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

[Παίξε το βίντεο]

Πριν από ένα χρόνο, άρχισα να χτίζω το δικό μου ηλιακό σύστημα για να παρέχω ενέργεια στο σπίτι του χωριού μου. Αρχικά, έφτιαξα έναν ελεγκτή φόρτισης με βάση LM317 και έναν μετρητή ενέργειας για την παρακολούθηση του συστήματος. Τέλος, έφτιαξα έναν ελεγκτή φόρτισης PWM. Τον Απρίλιο-2014 δημοσίευσα τα σχέδια ελεγκτών ηλιακής φόρτισης PWM στον ιστό, έγινε πολύ δημοφιλές. Πολλοί άνθρωποι σε όλο τον κόσμο έχουν φτιάξει το δικό τους. Τόσοι πολλοί φοιτητές τα κατάφεραν για το έργο του κολλεγίου παίρνοντας βοήθεια από μένα. Έλαβα πολλά μηνύματα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου καθημερινά από άτομα με ερωτήσεις σχετικά με την τροποποίηση υλικού και λογισμικού για διαφορετικούς ονομαστικούς ηλιακούς συλλέκτες και μπαταρίες. Ένα πολύ μεγάλο ποσοστό των μηνυμάτων ηλεκτρονικού ταχυδρομείου αφορούν την τροποποίηση του ελεγκτή φόρτισης για ένα ηλιακό σύστημα 12Volt.

Μπορείτε να βρείτε όλα τα έργα μου στη διεύθυνση

Ενημέρωση στις 25.03.2020:

Έχω αναβαθμίσει αυτό το έργο και έχω δημιουργήσει ένα προσαρμοσμένο PCB για αυτό. Μπορείτε να δείτε ολόκληρο το έργο στον παρακάτω σύνδεσμο:

ARDUINO PWM SOLAR CHARGE CONTROLLER (V 2.02)

Για να λύσω αυτό το πρόβλημα, έφτιαξα αυτόν τον νέο ελεγκτή φόρτισης έκδοσης, έτσι ώστε ο καθένας να μπορεί να το χρησιμοποιήσει χωρίς να αλλάξει το υλικό και το λογισμικό. Συνδυάζω τόσο τον μετρητή ενέργειας όσο και τον ελεγκτή φόρτισης σε αυτό το σχέδιο.

Προδιαγραφές του ελεγκτή φόρτισης έκδοσης 2:

1. Ελεγκτής φόρτισης καθώς και μετρητής ενέργειας Αυτόματη επιλογή τάσης μπαταρίας (6V/12V) 3. Αλγόριθμος φόρτισης PWM με σημείο ρύθμισης αυτόματης φόρτισης σύμφωνα με την τάση της μπαταρίας 4. Ένδειξη LED για την κατάσταση φόρτισης και φόρτισης5. Οθόνη LCD 20x4 χαρακτήρων για εμφάνιση τάσεων, ρεύματος, ισχύος, ενέργειας και θερμοκρασίας 6. Προστασία από κεραυνούς 7. Αντιστροφή προστασίας ροής ρεύματος

8. Προστασία μικρού κυκλώματος και υπερφόρτωσης

9. Αντιστάθμιση θερμοκρασίας για φόρτιση

Ηλεκτρικές προδιαγραφές: 1. Ονομαστική τάση = 6v /12V2. Μέγιστο ρεύμα = 10A3. Μέγιστο ρεύμα φορτίου = 10A4. Τάση ανοικτού κυκλώματος = 8-11V για σύστημα 6V /15 -25V για σύστημα 12V

Βήμα 1: Απαιτούμενα μέρη και εργαλεία:

Μέρη:

1. Arduino Nano (Amazon / Banggood)

2. P-MOSFET (Amazon / IRF 9540 x2)

3. Δίοδος ισχύος (Amazon / MBR 2045 για 10Α και IN5402 για 2Α)

4. Μετατροπέας σφαλμάτων (Amazon / Banggood)

5. Αισθητήρας θερμοκρασίας (Amazon / Banggood)

6. Τρέχων αισθητήρας (Amazon / Banggood)

7. Δίοδος TVS (Amazon / P6KE36CA)

8. Τρανζίστορ (2N3904 ή Banggood)

9. Αντίσταση (100k x 2, 20k x 2, 10k x 2, 1k x 2, 330ohm x 5): Banggood

10. Κεραμικοί πυκνωτές (0.1uF x 2): Banggood

11. Ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές (100uF και 10uF): Banggood

12. LCD 20x4 I2C (Amazon / Banggood)

13. LED RGB (Amazon / Banggood)

14. Bi Color LED (Amazon)

15. Jumper Wires/Wires (Banggood)

16. Καρφίτσες κεφαλής (Amazon / Banggood)

17. Heat Sink (Amazon / Banggood)

18. Θήκη ασφάλειας και ασφάλειες (Amazon / eBay)

19. Κουμπί πίεσης (Amazon / Banggood)

20. Διάτρητο Διοικητικό Συμβούλιο (Amazon / Banggood)

21. Περίβλημα έργου (Banggood)

22. Ακροδέκτες βίδας (3x 2 πείροι και 1x6 ακίδες): Banggood

23. Παξιμάδια/βίδες/μπουλόνια (Banggood)

24. Πλαστική βάση

Εργαλεία:

1. Συγκολλητικό σίδερο (Amazon)

2. Wire Cutter and Stripper (Amazon)

3. Screw Driver (Amazon)

4. Ασύρματο τρυπάνι (Amazon)

5. Dremel (Amazon)

6. Κόλλα Gun (Amazon)

7. Χόμπι Μαχαίρι (Amazon)

Βήμα 2: Πώς λειτουργεί ο ελεγκτής φόρτισης:

Η καρδιά του ελεγκτή φόρτισης είναι η νανοταινία Arduino. Το Arduino MCU ανιχνεύει τον ηλιακό πίνακα και τις τάσεις της μπαταρίας. Σύμφωνα με αυτές τις τάσεις, αποφασίζει τον τρόπο φόρτισης της μπαταρίας και τον έλεγχο του φορτίου.

Η ποσότητα του ρεύματος φόρτισης καθορίζεται από τη διαφορά μεταξύ της τάσης της μπαταρίας και των τάσεων καθορισμένης φόρτισης. Ο ελεγκτής χρησιμοποιεί αλγόριθμο φόρτισης δύο σταδίων. Σύμφωνα με τον αλγόριθμο φόρτισης, δίνει σήμα PWM σταθερής συχνότητας στην πλευρά του ηλιακού πίνακα p-MOSFET. Η συχνότητα του σήματος PWM είναι 490,20Hz (προεπιλεγμένη συχνότητα για το pin-3). Ο κύκλος λειτουργίας 0-100% ρυθμίζεται από το σήμα σφάλματος.

Ο ελεγκτής δίνει εντολή HIGH ή LOW στην πλευρά φορτίου p-MOSFET σύμφωνα με το σούρουπο/την αυγή και την τάση της μπαταρίας.

Το πλήρες σχήμα επισυνάπτεται παρακάτω.

Μπορείτε να διαβάσετε το τελευταίο μου άρθρο σχετικά με την επιλογή του σωστού ελεγκτή φόρτισης για το ηλιακό φωτοβολταϊκό σας σύστημα

Βήμα 3: Κύριες λειτουργίες του ηλιακού ελεγκτή φόρτισης:

Ο ελεγκτής φόρτισης έχει σχεδιαστεί φροντίζοντας τα ακόλουθα σημεία.

1. Αποτρέψτε την υπερφόρτιση της μπαταρίας: Για να περιορίσετε την ενέργεια που παρέχεται στην μπαταρία από τον ηλιακό πίνακα όταν η μπαταρία φορτιστεί πλήρως. Αυτό υλοποιείται στο char_cycle () του κώδικα μου.

2. Αποτρέψτε την υπερφόρτιση της μπαταρίας: Για να αποσυνδέσετε την μπαταρία από ηλεκτρικά φορτία όταν η μπαταρία φτάσει σε χαμηλή κατάσταση φόρτισης. Αυτό υλοποιείται στο load_control () του κώδικα μου.

3. Παρέχετε λειτουργίες ελέγχου φορτίου: Για αυτόματη σύνδεση και αποσύνδεση ηλεκτρικού φορτίου σε καθορισμένη ώρα. Το φορτίο θα ανάψει όταν το ηλιοβασίλεμα και σβήσει κατά την ανατολή. Αυτό υλοποιείται στο load_control () του κώδικα μου.

4. Παρακολούθηση ισχύος και ενέργειας: Για παρακολούθηση της ισχύος και της ενέργειας φορτίου και εμφάνιση της.

5. Προστασία από μη φυσιολογική κατάσταση: Για την προστασία του κυκλώματος από διαφορετικές παθολογικές καταστάσεις, όπως κεραυνός, υπέρταση, υπέρταση και βραχυκύκλωμα κ.λπ.

6. Ένδειξη και εμφάνιση: Για να υποδείξετε και να εμφανίσετε τις διάφορες παραμέτρους

7. Serial Communication: Για εκτύπωση διαφόρων παραμέτρων στη σειριακή οθόνη

Βήμα 4: Ανίχνευση τάσεων, ρεύματος και θερμοκρασίας:

1. Αισθητήρας τάσης:

Οι αισθητήρες τάσης χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση της τάσης του ηλιακού συλλέκτη και της μπαταρίας. Υλοποιείται με τη χρήση δύο κυκλωμάτων διαίρεσης τάσης. Αποτελείται από δύο αντιστάσεις R1 = 100k και R2 = 20k για την ανίχνευση της τάσης του ηλιακού πίνακα και ομοίως R3 = 100k και R4 = 20k για την τάση της μπαταρίας. Η έξοδος από το R1 και το R2 συνδέεται με τον αναλογικό ακροδέκτη Arduino A0 και η έξοδος από τα R3 και R4 συνδέεται με τον αναλογικό πείρο A1 Arduino.

2. Τρέχων αισθητήρας:

Ο αισθητήρας ρεύματος χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του ρεύματος φορτίου. αργότερα αυτό το ρεύμα χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της ισχύος και της ενέργειας φορτίου. Χρησιμοποίησα έναν αισθητήρα ρεύματος εφέ Hall (ACS712-20A)

3. Αισθητήρας θερμοκρασίας:

Ο αισθητήρας θερμοκρασίας χρησιμοποιείται για την αίσθηση της θερμοκρασίας δωματίου. Χρησιμοποίησα τον αισθητήρα θερμοκρασίας LM35, ο οποίος έχει βαθμολογία −55 ° C έως +150 ° C.

Γιατί απαιτείται παρακολούθηση της θερμοκρασίας;

Οι χημικές αντιδράσεις της μπαταρίας αλλάζουν με τη θερμοκρασία. Καθώς η μπαταρία θερμαίνεται, αυξάνεται το αέριο. Καθώς η μπαταρία κρυώνει, γίνεται πιο ανθεκτική στη φόρτιση. Ανάλογα με το πόσο ποικίλει η θερμοκρασία της μπαταρίας, είναι σημαντικό να ρυθμίσετε τη φόρτιση για αλλαγές θερμοκρασίας. Επομένως, είναι σημαντικό να προσαρμόσετε τη φόρτιση για να λάβετε υπόψη τις επιδράσεις της θερμοκρασίας. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας θα μετρήσει τη θερμοκρασία της μπαταρίας και ο ελεγκτής ηλιακής φόρτισης χρησιμοποιεί αυτήν την είσοδο για να ρυθμίσει το σημείο ρύθμισης της φόρτισης, όπως απαιτείται. Η τιμή αντιστάθμισης είναι - 5mv /degC /cell για μπαταρίες τύπου μολύβδου -οξέος. (–30mV/ºC για 12V και 15mV/ºC για μπαταρία 6V). Το αρνητικό πρόσημο αντιστάθμισης θερμοκρασίας δείχνει ότι η αύξηση της θερμοκρασίας απαιτεί μείωση του σημείου ρύθμισης φόρτισης.

Για περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με την κατανόηση και τη βελτιστοποίηση της αντιστάθμισης θερμοκρασίας μπαταρίας

Βήμα 5: Αισθητήρες Καλλιμπράρισμα

Αισθητήρες τάσης:

5V = Αριθμός ADC 1024

1 ADC count = (5/1024) Volt = 0,0048828Volt

Vout = Vin*R2/(R1+R2)

Vin = Vout*(R1+R2)/R2 R1 = 100 και R2 = 20

Vin = ADC count*0.00488*(120/20) Volt

Αισθητήρας ρεύματος:

Σύμφωνα με πληροφορίες πωλητή για τον αισθητήρα ρεύματος ACS 712

Η ευαισθησία είναι = 100mV / A = 0.100V / A

Κανένα ρεύμα δοκιμής μέσω της τάσης εξόδου δεν είναι VCC / 2 = 2,5

ADC count = 1024/5*Vin και Vin = 2,5+0.100*I (όπου I = ρεύμα)

Αριθμός ADC = 204,8 (2,5+0,1*Ι) = 512+20,48*Ι

=> 20,48*I = (ADC count-512)

=> I = (αριθμός ADC/20.48)- 512/20.48

Ρεύμα (Ι) = 0,04882*ADC -25

Περισσότερες λεπτομέρειες για το ACS712

Αισθητήρας θερμοκρασίας:

Σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων του LM35

Ευαισθησία = 10 mV/° C

Θερμοκρασία σε βαθμούς C = (5/1024)*Αριθμός ADC*100

Σημείωση: Οι αισθητήρες βαθμονομούνται υποθέτοντας την αναφορά arduino Vcc = 5V. Αλλά στην πράξη δεν είναι πάντα 5V. Επομένως, μπορεί να υπάρχει πιθανότητα λανθασμένης τιμής από την πραγματική τιμή. Μπορεί να λυθεί με τον ακόλουθο τρόπο.

Μετρήστε την τάση μεταξύ Arduino 5V και GND κατά πολύμετρο. Χρησιμοποιήστε αυτήν την τάση αντί για 5V για Vcc στον κωδικό σας. Πατήστε και προσπαθήστε να επεξεργαστείτε αυτήν την τιμή μέχρι να ταιριάζει με την πραγματική τιμή.

Παράδειγμα: Πήρα 4,47V αντί για 5V. Επομένως, η αλλαγή θα πρέπει να είναι 4,47/1024 = 0,0043652 αντί 0,0048828.

Βήμα 6: Αλγόριθμος φόρτισης

1. Μαζική: Σε αυτήν τη λειτουργία, μια προκαθορισμένη μέγιστη σταθερή ποσότητα ρεύματος (αμπέρ) τροφοδοτείται στην μπαταρία καθώς δεν υπάρχει PWM. Καθώς η μπαταρία φορτίζεται, η τάση της μπαταρίας αυξάνεται σταδιακά

2. Απορρόφηση: Όταν η μπαταρία φτάσει στην τάση ρύθμισης χύδην φόρτισης, το PWM αρχίζει να διατηρεί σταθερή την τάση. Αυτό γίνεται για την αποφυγή υπερθέρμανσης και υπερβολικού αερίου της μπαταρίας. Το ρεύμα θα μειωθεί σε ασφαλή επίπεδα καθώς η μπαταρία φορτίζεται πλήρως. Float: Όταν η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη, η τάση φόρτισης μειώνεται για να αποφευχθεί περαιτέρω θέρμανση ή αεριοποίηση της μπαταρίας

Αυτή είναι η ιδανική διαδικασία φόρτισης.

Το τρέχον μπλοκ κώδικα κύκλου φόρτισης δεν εφαρμόζεται Φόρτιση 3 σταδίων. Χρησιμοποιώ μια ευκολότερη λογική σε 2 στάδια. Λειτουργεί καλά.

Δοκιμάζω την ακόλουθη λογική για την εφαρμογή των 3 σταδίων φόρτισης.

Μελλοντικός Σχεδιασμός για Κύκλο Φόρτισης:

Η μαζική φόρτιση ξεκινά όταν η τάση του ηλιακού πάνελ είναι μεγαλύτερη από την τάση της μπαταρίας. Όταν η τάση της μπαταρίας φτάσει τα 14,4V, θα εισαχθεί φορτίο απορρόφησης. Το ρεύμα φόρτισης θα ρυθμιστεί από το σήμα PWM για να διατηρήσει την τάση της μπαταρίας στα 14,4V για μία ώρα. Η χρέωση πλωτήρα θα εισέλθει μετά από μία ώρα. Το στάδιο πλωτήρα παράγει μια στάλα για να διατηρήσει την τάση της μπαταρίας στα 13,6V. Όταν η τάση της μπαταρίας πέσει κάτω από τα 13,6V για 10 λεπτά, ο κύκλος φόρτισης θα επαναληφθεί.

Ζητώ από τα μέλη της κοινότητας να με βοηθήσουν για τη σύνταξη του κώδικα για την εφαρμογή της παραπάνω λογικής.

Βήμα 7: Έλεγχος φορτίου

Για αυτόματη σύνδεση και αποσύνδεση του φορτίου παρακολουθώντας το σούρουπο/την αυγή και την τάση της μπαταρίας, χρησιμοποιείται έλεγχος φορτίου.

Ο πρωταρχικός σκοπός του ελέγχου φορτίου είναι να αποσυνδέσετε το φορτίο από την μπαταρία για να το προστατέψετε από βαθιά εκφόρτιση. Η βαθιά εκφόρτιση μπορεί να προκαλέσει ζημιά στην μπαταρία.

Ο ακροδέκτης φορτίου DC έχει σχεδιαστεί για φορτίο συνεχούς ρεύματος χαμηλής ισχύος, όπως το φως του δρόμου.

Ο ίδιος ο φωτοβολταϊκός πίνακας χρησιμοποιείται ως αισθητήρας φωτός.

Υποθέτοντας ότι η τάση του ηλιακού πίνακα> 5V σημαίνει αυγή και πότε <5V σούρουπο.

ON Κατάσταση:

Το βράδυ, όταν το επίπεδο τάσης ΦΒ πέσει κάτω από 5V και η τάση της μπαταρίας είναι υψηλότερη από τη ρύθμιση LVD, ο ελεγκτής θα ενεργοποιήσει το φορτίο και το πράσινο led λάμψης θα λάμψει.

OFF Κατάσταση:

Το φορτίο θα διακοπεί στις ακόλουθες δύο συνθήκες.

1. Το πρωί όταν η φωτοβολταϊκή τάση είναι μεγαλύτερη από 5v, 2. Όταν η τάση της μπαταρίας είναι χαμηλότερη από τη ρύθμιση LVD

Το κόκκινο φορτίο led ON δείχνει ότι το φορτίο έχει διακοπεί.

Το LVD αναφέρεται ως Αποσύνδεση Χαμηλής Τάσης

Βήμα 8: Ισχύς και ενέργεια

Εξουσία:

Η ισχύς είναι το προϊόν της τάσης (volt) και του ρεύματος (Amp)

P = VxI

Η μονάδα ισχύος είναι Watt ή KW

Ενέργεια:

Η ενέργεια είναι το προϊόν της ισχύος (watt) και του χρόνου (ώρα)

Ε = Pxt

Η μονάδα ενέργειας είναι Watt Hour ή Kilowatt Hour (kWh)

Για την παρακολούθηση της ισχύος φορτίου και της ενέργειας, η λογική εφαρμόζεται στο λογισμικό και οι παράμετροι εμφανίζονται σε οθόνη LCD 20x4.

Βήμα 9: Προστασία

1. Αντίστροφη προστασία πολικότητας για το ηλιακό πάνελ

2. Προστασία από υπερφόρτιση

3. Προστασία από βαθιά εκκένωση

4. Προστασία από βραχυκύκλωμα και υπερφόρτωση

5. Αντιστρέψτε την τρέχουσα προστασία τη νύχτα

6. Προστασία υπέρτασης στην είσοδο ηλιακού πίνακα

Για αντίστροφη πολικότητα και προστασία αντίστροφης ροής, χρησιμοποίησα μια δίοδο ισχύος (MBR2045). Η δίοδος ισχύος χρησιμοποιείται για τον χειρισμό μεγάλης ποσότητας ρεύματος. Στο προηγούμενο σχέδιό μου, χρησιμοποίησα μια κανονική δίοδο (IN4007).

Το λογισμικό εφαρμόζει προστασία υπερφόρτισης και βαθιάς εκφόρτισης.

Η προστασία από υπερβολικό ρεύμα και υπερφόρτωση εφαρμόζεται με τη χρήση δύο ασφαλειών (μία στην πλευρά του ηλιακού πίνακα και άλλη στην πλευρά φορτίου).

Προσωρινές υπέρταση συμβαίνουν στα συστήματα ισχύος για διάφορους λόγους, αλλά ο κεραυνός προκαλεί τις πιο σοβαρές υπερτάσεις. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τα φωτοβολταϊκά συστήματα λόγω των εκτεθειμένων θέσεων και των καλωδίων σύνδεσης του συστήματος. Σε αυτόν τον νέο σχεδιασμό, χρησιμοποίησα μια αμφίδρομη δίοδο TVS 600 W (P6KE36CA) για την καταστολή της αστραπής και της υπέρτασης στους φωτοβολταϊκούς ακροδέκτες. Στο προηγούμενο σχέδιό μου, χρησιμοποίησα μια δίοδο Zener. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε μια παρόμοια δίοδο TVS στην πλευρά του φορτίου.

Για τον οδηγό επιλογής της διόδου TVS κάντε κλικ εδώ

Για να επιλέξετε το σωστό μέρος όχι για τη δίοδο TVS κάντε κλικ εδώ

Βήμα 10: Ένδειξη LED

LED μπαταρίας κατάστασης φόρτισης (SOC):

Μια σημαντική παράμετρος που καθορίζει το ενεργειακό περιεχόμενο της μπαταρίας είναι η κατάσταση φόρτισης (SOC). Αυτή η παράμετρος δείχνει πόση φόρτιση είναι διαθέσιμη στην μπαταρία

Ένα LED RGB χρησιμοποιείται για να δείξει την κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας. Για σύνδεση, ανατρέξτε στο παραπάνω σχήμα

LED μπαταρίας ---------- Κατάσταση μπαταρίας

ΚΟΚΚΙΝΗ ------------------ Η τάση είναι ΧΑΜΗΛΗ

ΠΡΑΣΙΝΗ ------------------ Η τάση είναι υγιής

ΜΠΛΕ ------------------ Πλήρως φορτισμένο

Φόρτωση LED:

Ένα δίχρωμο (κόκκινο/πράσινο) led χρησιμοποιείται για ένδειξη κατάστασης φόρτωσης. Ανατρέξτε στο παραπάνω σχήμα για σύνδεση.

LED φόρτωσης ------------------- Κατάσταση φόρτωσης

ΠΡΑΣΙΝΟ ----------------------- Συνδέθηκε (ON)

RED ------------------------- Αποσυνδέθηκε (OFF)

Περιλαμβάνω ένα τρίτο led για την ένδειξη της κατάστασης του ηλιακού πάνελ.

Βήμα 11: Οθόνη LCD

Για την εμφάνιση της τάσης, του ρεύματος, της ισχύος, της ενέργειας και της θερμοκρασίας, χρησιμοποιείται μια οθόνη LCD 20x4 I2C. Εάν δεν θέλετε να εμφανίσετε την παράμετρο, απενεργοποιήστε το lcd_display () από τη λειτουργία void loop (). Μετά την απενεργοποίηση, η ένδειξη οδήγησε στην παρακολούθηση της κατάστασης της μπαταρίας και της φόρτωσης.

Μπορείτε να ανατρέξετε σε αυτό το οδηγό για I2C LCD

Κατεβάστε τη βιβλιοθήκη LiquidCrystal _I2C από εδώ

Σημείωση: Σε κώδικα, πρέπει να αλλάξετε τη διεύθυνση μονάδας I2C. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον κωδικό του σαρωτή διευθύνσεων που παρέχεται στον σύνδεσμο.

Βήμα 12: Δοκιμή πίνακα ψωμιού

Είναι πάντα μια καλή ιδέα να δοκιμάσετε το κύκλωμά σας σε ένα breadboard πριν το κολλήσετε μαζί.

Αφού τα συνδέσετε όλα, ανεβάστε τον κώδικα. Ο κωδικός επισυνάπτεται παρακάτω.

Ολόκληρο το λογισμικό διασπάται στο μικρό λειτουργικό μπλοκ για ευελιξία. Ας υποθέσουμε ότι ο χρήστης δεν ενδιαφέρεται να χρησιμοποιήσει οθόνη LCD και είναι ευχαριστημένος με την ένδειξη led. Στη συνέχεια, απλώς απενεργοποιήστε το lcd_display () από τον κενό βρόχο (). Αυτό είναι όλο.

Ομοίως, σύμφωνα με την απαίτηση του χρήστη, μπορεί να ενεργοποιήσει και να απενεργοποιήσει τις διάφορες λειτουργίες.

Κατεβάστε τον κωδικό από τον Λογαριασμό μου GitHub

ARDUINO-SOLAR-CHARGE-CONTROLLER-V-2

Βήμα 13: Τροφοδοσία και τερματικά:

Τερματικά:

Προσθέστε 3 ακροδέκτες βίδας για συνδέσεις ακροδέκτη ηλιακής εισόδου, μπαταρίας και φορτίου. Μετά κολλήστε το. Χρησιμοποίησα το μεσαίο βιδωτό ακροδέκτη για σύνδεση μπαταρίας, αριστερά σε αυτό είναι για ηλιακό πάνελ και το δεξί είναι για το φορτίο.

Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος:

Στην προηγούμενη έκδοση, το τροφοδοτικό για το Arduino παρέχεται από μπαταρία 9V. Σε αυτήν την έκδοση, η ισχύς λαμβάνεται από την ίδια τη μπαταρία φόρτισης. Η τάση της μπαταρίας μειώνεται στα 5V από έναν ρυθμιστή τάσης (LM7805).

Κολλήστε τον ρυθμιστή τάσης LM7805 κοντά στον ακροδέκτη της μπαταρίας. Στη συνέχεια συγκολλήστε τους ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές σύμφωνα με το σχηματικό σχήμα. Σε αυτό το στάδιο συνδέστε την μπαταρία στον ακροδέκτη βιδών και ελέγξτε την τάση μεταξύ των ακίδων 2 και 3 του LM7805. Θα πρέπει να είναι κοντά στα 5V.

Όταν χρησιμοποίησα μια μπαταρία 6V, το LM7805 λειτουργεί τέλεια. Αλλά για την μπαταρία 12V, θερμάνθηκε μετά από κάποιο χρονικό διάστημα. Ζητώ λοιπόν να χρησιμοποιήσω μια ψύκτρα για αυτό.

Αποτελεσματική παροχή ρεύματος:

Μετά από μερικές δοκιμές, διαπίστωσα ότι ο ρυθμιστής τάσης LM7805 δεν είναι ο καλύτερος τρόπος για να τροφοδοτήσετε το Arduino καθώς σπαταλά πολύ ενέργεια με τη μορφή θερμότητας. Έτσι, αποφασίζω να το αλλάξω με έναν μετατροπέα μπάρας DC-DC που είναι πολύ αποδοτικός. Εάν σκοπεύετε να φτιάξετε αυτόν τον ελεγκτή, σας συμβουλεύω να χρησιμοποιήσετε έναν μετατροπέα buck αντί ρυθμιστή τάσης LM7805.

Σύνδεση Buck Converter:

IN+ ----- BAT+

IN- ------ BAT-

ΕΞΟΔΟΣ+ --- 5V

ΕΞΩ- --- GND

Ανατρέξτε στις παραπάνω εικόνες.

Μπορείτε να το αγοράσετε από το eBay

Βήμα 14: Τοποθετήστε το Arduino:

Κόψτε 2 θηλυκές ταινίες κεφαλίδας με 15 καρφίτσες η κάθε μία. Τοποθετήστε τον νανο πίνακα για αναφορά. Τοποθετήστε τις δύο κεφαλίδες σύμφωνα με τη νανο -καρφίτσα. Ελέγξτε αν ο νανοπίνακας είναι τέλειος για να χωρέσει σε αυτό. Στη συνέχεια, κολλήστε το στην πίσω πλευρά.

Τοποθετήστε δύο σειρές από την αντρική κεφαλίδα και στις δύο πλευρές του πίνακα Nano για εξωτερικές συνδέσεις. Στη συνέχεια, ενώστε τα σημεία συγκόλλησης μεταξύ των καρφιτσών Arduino και των ακίδων κεφαλίδας. Δείτε την παραπάνω εικόνα.

Αρχικά, ξέχασα να προσθέσω κεφαλίδες Vcc και GND. Σε αυτό το στάδιο, μπορείτε να βάλετε κεφαλίδες με 4 έως 5 ακίδες για Vcc και GND.

Όπως μπορείτε να δείτε, συνδέσα τον ρυθμιστή τάσης 5V και GND στο nano 5V και GND με κόκκινο και μαύρο σύρμα. Αργότερα το αφαίρεσα και το κόλλησα στην πίσω πλευρά για καλύτερη εμφάνιση της σανίδας.

Βήμα 15: Συγκολλήστε τα εξαρτήματα

Πριν από τη συγκόλληση, τα εξαρτήματα κάνουν τρύπες στις γωνίες για τοποθέτηση.

Συγκολλήστε όλα τα εξαρτήματα σύμφωνα με το σχηματικό σχήμα.

Εφαρμόστε ψύκτρα σε δύο MOSFET καθώς και δίοδο τροφοδοσίας.

Σημείωση: Η δίοδος ισχύος MBR2045 διαθέτει δύο άνοδος και μία κάθοδο. Τόσο σύντομες οι δύο άνοδοι.

Χρησιμοποίησα χοντρό σύρμα για γραμμές ρεύματος και γείωση και λεπτά καλώδια για σήμα. Σήμα. Το παχύ καλώδιο είναι υποχρεωτικό καθώς ο ελεγκτής έχει σχεδιαστεί για υψηλότερο ρεύμα.

Βήμα 16: Συνδέστε τον τρέχοντα αισθητήρα

Αφού συνδέσετε όλα τα εξαρτήματα συγκολλήστε δύο χοντρά σύρματα στην αποστράγγιση φορτίου του MOSFET και στον επάνω ακροδέκτη της θήκης της ασφάλειας του φορτίου. Στη συνέχεια, συνδέστε αυτά τα καλώδια στον ακροδέκτη βίδας που παρέχεται στον τρέχοντα αισθητήρα (ACS 712).

Βήμα 17: Φτιάξτε το πλαίσιο ένδειξης και αισθητήρα θερμοκρασίας

Έχω δείξει δύο led στο σχηματικό μου. Αλλά πρόσθεσα ένα τρίτο led (δίχρωμο) για την ένδειξη της κατάστασης του ηλιακού πάνελ στο μέλλον.

Προετοιμάστε διάτρητη σανίδα μικρού μεγέθους όπως φαίνεται. Στη συνέχεια, κάντε δύο τρύπες (3,5 mm) με τρυπάνι αριστερά και δεξιά (για τοποθέτηση).

Τοποθετήστε τα LED και κολλήστε τα στην πίσω πλευρά του πίνακα.

Τοποθετήστε μια γυναικεία κεφαλίδα 3 ακίδων για τον αισθητήρα θερμοκρασίας και στη συνέχεια συγκολλήστε την.

Κολλήστε κεφαλίδα 10 ακίδων ορθής γωνίας για εξωτερική σύνδεση.

Τώρα συνδέστε τον ακροδέκτη ανόδου RGB στον αισθητήρα θερμοκρασίας Vcc (pin-1).

Συγκολλήστε τους ακροδέκτες καθόδου δύο διχρωμίας led.

Στη συνέχεια, συνδέστε τα σημεία συγκόλλησης του ακροδέκτη LED στις κεφαλίδες. Μπορείτε να επικολλήσετε ένα αυτοκόλλητο με όνομα pin για εύκολη αναγνώριση.

Βήμα 18: Συνδέσεις για τον ελεγκτή φόρτισης

Συνδέστε πρώτα τον ελεγκτή φόρτισης με την μπαταρία, επειδή αυτό επιτρέπει στον ελεγκτή φόρτισης να βαθμονομηθεί εάν πρόκειται για σύστημα 6V ή 12V. Συνδέστε πρώτα το αρνητικό τερματικό και μετά το θετικό. Συνδέστε τον ηλιακό πίνακα (πρώτα αρνητικός και στη συνέχεια θετικός) Επιτέλους συνδέστε το φορτίο.

Ο ακροδέκτης φορτίου του ελεγκτή φόρτισης είναι κατάλληλος μόνο για το φορτίο DC.

Πώς να εκτελέσετε ένα φορτίο AC;

Εάν θέλετε να εκτελέσετε συσκευές AC τότε πρέπει να χρειαστείτε έναν μετατροπέα. Συνδέστε τον μετατροπέα απευθείας στην μπαταρία. Δείτε την παραπάνω εικόνα.

Βήμα 19: Τελική δοκιμή:

Αφού κάνετε τον κύριο πίνακα και τον πίνακα ενδείξεων, συνδέστε την κεφαλίδα με καλώδια βραχυκυκλωτήρων (θηλυκό-θηλυκό)

Ανατρέξτε στο σχηματικό κατά τη διάρκεια αυτής της σύνδεσης. Λάθος σύνδεση μπορεί να προκαλέσει ζημιά στα κυκλώματα. Να είστε λοιπόν προσεκτικοί σε αυτό το στάδιο.

Συνδέστε το καλώδιο USB στο Arduino και, στη συνέχεια, ανεβάστε τον κωδικό. Αφαιρέστε το καλώδιο USB. Εάν θέλετε να δείτε τη σειριακή οθόνη, κρατήστε τη συνδεδεμένη.

Αξιολόγηση ασφάλειας: Σε επίδειξη, έχω βάλει μια ασφάλεια 5Α στη θήκη ασφαλειών. Αλλά σε πρακτική χρήση, βάλτε μια ασφάλεια με 120 έως 125% ρεύματος βραχυκυκλώματος.

Παράδειγμα: Ένα ηλιακό πάνελ 100W με Isc = 6,32Α χρειάζεται ασφάλεια 6,32x1,25 = 7,9 ή 8Α

Πώς να δοκιμάσετε;

Χρησιμοποίησα έναν μετατροπέα buck-boost και μαύρο πανί για να δοκιμάσω τον ελεγκτή. Οι ακροδέκτες εισόδου του μετατροπέα συνδέονται με την μπαταρία και η έξοδος συνδέεται με τον ακροδέκτη μπαταρίας του ελεγκτή φόρτισης.

Κατάσταση μπαταρίας:

Περιστρέψτε το ποτενσιόμετρο μετατροπέα με ένα κατσαβίδι για να προσομοιώσετε διαφορετικές τάσεις μπαταρίας. Καθώς αλλάζουν οι τάσεις της μπαταρίας, το αντίστοιχο led θα απενεργοποιηθεί και θα ενεργοποιηθεί.

Σημείωση: Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, το ηλιακό πάνελ πρέπει να αποσυνδεθεί ή να καλυφθεί με μαύρο ύφασμα ή χαρτόνι.

Αυγή/Σούρουπο: Για προσομοίωση αυγής και σούρουπου χρησιμοποιώντας μαύρο πανί.

Νύχτα: Καλύψτε πλήρως τον ηλιακό πίνακα.

Ημέρα: Αφαιρέστε το πανί από το ηλιακό πάνελ.

Μετάβαση: επιβραδύνετε την αφαίρεση ή καλύψτε το πανί για να ρυθμίσετε διαφορετικές τάσεις ηλιακών συλλεκτών.

Έλεγχος φορτίου: Ανάλογα με την κατάσταση της μπαταρίας και την αυγή/το σούρουπο, το φορτίο θα ενεργοποιηθεί και απενεργοποιηθεί.

Αντιστάθμιση θερμοκρασίας:

Κρατήστε τον αισθητήρα θερμοκρασίας για να αυξήσετε τη θερμοκρασία και τοποθετήστε τυχόν κρύα πράγματα όπως ο πάγος για να μειώσετε τη θερμοκρασία. Θα εμφανιστεί αμέσως στην οθόνη LCD.

Η αντισταθμισμένη τιμή σημείου ρύθμισης φόρτισης εμφανίζεται στη σειριακή οθόνη.

Στο επόμενο βήμα και μετά θα περιγράψω την κατασκευή περιβλήματος για αυτόν τον ελεγκτή φόρτισης.

Βήμα 20: Τοποθέτηση της κύριας πλακέτας:

Τοποθετήστε τον κύριο πίνακα μέσα στο περίβλημα. Σημειώστε τη θέση της τρύπας με ένα μολύβι.

Στη συνέχεια, εφαρμόστε ζεστή κόλλα στη θέση σήμανσης.

Τοποθετήστε την πλαστική βάση πάνω από την κόλλα.

Στη συνέχεια, τοποθετήστε τη σανίδα πάνω από τη βάση και βιδώστε τα παξιμάδια.

Βήμα 21: Κάντε χώρο για LCD:

Σημειώστε το μέγεθος της LCD στο μπροστινό κάλυμμα του περιβλήματος.

Κόψτε το σημειωμένο τμήμα χρησιμοποιώντας ένα Dremel ή οποιοδήποτε άλλο εργαλείο κοπής. Μετά την κοπή τελειώστε το χρησιμοποιώντας ένα μαχαίρι χόμπι.

Βήμα 22: Τρύπες:

Τρυπήστε τρύπες για την τοποθέτηση της οθόνης LCD, τον πίνακα ενδείξεων Led, το κουμπί Reset και τους εξωτερικούς ακροδέκτες

Βήμα 23: Τοποθετήστε τα πάντα:

Αφού κάνετε τρύπες, τοποθετήστε τα πάνελ, ακροδέκτη βίδας 6 ακίδων και κουμπί επαναφοράς.

Βήμα 24: Συνδέστε το εξωτερικό τερματικό 6 ακίδων:

Για τη σύνδεση του ηλιακού πάνελ, η μπαταρία και το φορτίο χρησιμοποιείται ένας εξωτερικός ακροδέκτης 6 βίδων.

Συνδέστε τον εξωτερικό ακροδέκτη στον αντίστοιχο ακροδέκτη της κεντρικής πλακέτας.

Βήμα 25: Συνδέστε την οθόνη LCD, τον πίνακα ενδείξεων και το κουμπί επαναφοράς:

Συνδέστε τον πίνακα ενδείξεων και την οθόνη LCD στην κεντρική πλακέτα σύμφωνα με το σχηματικό σχήμα. (Χρησιμοποιήστε καλώδια άλματος γυναικών-γυναικών)

Ένα τερματικό του κουμπιού επαναφοράς πηγαίνει στο RST του Arduino και το άλλο πηγαίνει στο GND.

Μετά από όλες τις συνδέσεις. Κλείστε το μπροστινό κάλυμμα και βιδώστε το.

Βήμα 26: Ιδέες και προγραμματισμός

Πώς να σχεδιάσετε γραφήματα σε πραγματικό χρόνο;

Είναι πολύ ενδιαφέρον αν μπορείτε να σχεδιάσετε τις σειριακές παραμέτρους της οθόνης (όπως μπαταρίες και ηλιακές τάσεις) σε ένα γράφημα στην οθόνη του φορητού υπολογιστή σας. Μπορεί να γίνει πολύ εύκολα αν γνωρίζετε λίγα πράγματα σχετικά με την Επεξεργασία.

Για να μάθετε περισσότερα μπορείτε να ανατρέξετε στο Arduino και την επεξεργασία (Παράδειγμα γραφήματος).

Πώς να αποθηκεύσετε αυτά τα δεδομένα;

Αυτό μπορεί να γίνει εύκολα χρησιμοποιώντας κάρτα SD, αλλά περιλαμβάνει περισσότερη πολυπλοκότητα και κόστος. Για να το λύσω αυτό έψαξα μέσω διαδικτύου και βρήκα μια εύκολη λύση. Μπορείτε να αποθηκεύσετε δεδομένα σε φύλλα Excel.

Για λεπτομέρειες, μπορείτε να ανατρέξετε σε αισθητήρες προβολής, πώς να οπτικοποιήσετε και να αποθηκεύσετε δεδομένα arduino-sensed

Οι παραπάνω εικόνες έχουν ληφθεί από τον ιστό. Επισυνάπτω για να καταλάβω τι θέλω να κάνω και τι μπορείτε να κάνετε.

Μελλοντικός προγραμματισμός:

1. Απομακρυσμένη καταγραφή δεδομένων μέσω Ethernet ή WiFi.

2. Πιο ισχυρός αλγόριθμος φόρτισης και έλεγχος φορτίου

3. Προσθήκη σημείου φόρτισης USB για smartphone/tablet

Ελπίζω να απολαύσετε τις οδηγίες μου.

Προτείνετε τυχόν βελτιώσεις. Κάντε σχόλια εάν υπάρχουν λάθη ή λάθη.

Ακολουθήστε με για περισσότερες ενημερώσεις και νέα ενδιαφέροντα έργα.

Ευχαριστώ:)

Επόμενοι στον Διαγωνισμό Τεχνικής

Επόμενος στο Διαγωνισμό Μικροελεγκτών