ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Version-1): 11 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

[Spela filmen]

I mina tidigare instruktioner beskrev jag detaljerna för energiovervakning av ett solsystem utanför nätet. Jag har också vunnit 123D -kretstävlingen för det. Du kan se denna ARDUINO ENERGY METER.

Slutligen lägger jag upp min nya version-3 laddningskontroller. Den nya versionen är mer effektiv och fungerar med MPPT-algoritm.

Du hittar alla mina projekt på:

Du kan se den genom att klicka på följande länk.

ARDUINO MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER (version-3.0)

Du kan se min version-1-laddningskontroller genom att klicka på följande länk.

ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Version 2.0)

I solenergisystem är laddningsregulatorn hjärtat i systemet som var utformat för att skydda det uppladdningsbara batteriet. I denna instruktion kommer jag att förklara PWM -laddningskontrollen.

I Indien bor de flesta människor på landsbygden där det inte går att nå det nationella nätets överföringsledning. De befintliga elnäten kan inte leverera elbehovet till de fattiga människorna. Så förnybara energikällor (fotopaneler och vind- generatorer) är det bästa alternativet tycker jag. Jag vet bättre om smärtan i bylivet, eftersom jag också kommer från det området. Så jag utformade den här DIY -laddaren för att hjälpa andra såväl som för mitt hem. Du kan inte tro, mitt hemgjorda solbelysningssystem hjälper mycket under den senaste cyklonen Phailin.

Solenergi har fördelen av att vara mindre underhålls- och föroreningsfritt men deras främsta nackdelar är höga tillverkningskostnader, låg energiomvandlingseffektivitet. Eftersom solpaneler fortfarande har en relativt låg konverteringseffektivitet kan den totala systemkostnaden reduceras med hjälp av en effektiv solavgiftsregulator som kan dra ut maximal möjlig effekt från panelen.

Vad är en laddningsregulator?

En solcellsregulator reglerar spänningen och strömmen från dina solpaneler som placeras mellan en solpanel och ett batteri. Den används för att upprätthålla rätt laddningsspänning på batterierna. När ingångsspänningen från solpanelen stiger, reglerar laddningskontrollen laddningen till batterierna och förhindrar överladdning.

Typer av laddningsregulator:

1. PÅ AV

2. PWM

3. MPPT

Den mest grundläggande laddningsregulatorn (ON/OFF -typ) övervakar helt enkelt batterispänningen och öppnar kretsen och stoppar laddningen när batterispänningen stiger till en viss nivå.

Bland de 3 laddningskontrollerna har MPPT högsta effektivitet men det är dyrt och kräver komplexa kretsar och algoritmer. Som nybörjare som jag tycker jag som PWM -laddningsregulator är bäst för oss som behandlas som det första betydande framsteg i laddning av solbatterier.

Vad är PWM:

Pulsbreddsmodulering (PWM) är det mest effektiva sättet att uppnå batteriladdning med konstant spänning genom att justera omkopplarna (MOSFET). I PWM -laddningsregulator avsmalnar strömmen från solpanelen enligt batteriets skick och laddningsbehov. När en batterispänning når regleringsbörvärdet minskar PWM -algoritmen långsamt laddningsströmmen för att undvika uppvärmning och gasning av batteriet, men laddningen fortsätter att återföra den maximala energimängden till batteriet på kortast möjliga tid.

Fördelar med PWM -laddningsregulator:

1. Högre laddningseffektivitet

2. Längre batteritid

3. Minska batteriet vid uppvärmning

4. Minimerar belastningen på batteriet

5. Möjlighet att avsvälla ett batteri.

Denna laddningsregulator kan användas för:

1. Laddning av batterier som används i solsystem

2. Sollykta på landsbygden

3. Mobiltelefon laddning

Jag tror att jag har beskrivit mycket om bakgrunden till laddningskontrollen. Låt börja göra regulatorn.

Precis som mina tidigare instruktioner använde jag ARDUINO som mikrokontroller som inkluderar PWM och ADC på chip.

Steg 1: Delar och verktyg som krävs:

Delar:

1. ARDUINO UNO (Amazon)

2. 16x2 KARAKTER LCD (Amazon)

3. MOSFETS (IRF9530, IRF540 eller motsvarande)

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

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

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

7. DIOD (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. Lysdioder (Amazon / rött och grönt)

10. SÄKRINGAR (5A) OCH SÄKRINGSHÅLLARE (Amazon)

11. BREAD BOARD (Amazon)

12. PERFORATERAD STYRELSE (Amazon)

13. JUMPER WIRES (Amazon)

14. PROJEKTBOX

15.6 PIN -SKRUV TERMINAL

16. SCOTCH MOUNTING SQUARES (Amazon)

Verktyg:

1. DRILL (Amazon)

2. LIMPISTOL (Amazon)

3. HOBBYKNIV (Amazon)

4. SÅLDERJÄRN (Amazon)

Steg 2: Laddningskontrollkrets

Jag delar upp hela laddningskontrollkretsen i 6 sektioner för bättre förståelse

1. spänningsavkänning

2. Generering av PWM -signal

3. MOSFET -växling och drivrutin

4. Filter och skydd

5. Display och indikering

6. LADDA PÅ/AV

Steg 3: Spänningssensorer

Huvudsensorerna i laddningsregulatorn är spänningssensorer som enkelt kan implementeras med hjälp av en spänningsdelare. Vi måste känna av spänning från solpanelen och batterispänningen.

Eftersom ARDUINO analoga stiftinspänning är begränsad till 5V, konstruerade jag spänningsdelaren på ett sådant sätt att utspänningen från den ska vara mindre än 5V. Jag använde en 5W (Voc = 10v) solpanel och en 6v och5,5Ah SLA -batteri för lagring av strömmen. Så jag måste minska både spänningen till lägre än 5V. Jag använde R1 = 10k och R2 = 4,7K för att känna av både spänningarna (solpanelspänning och batterispänning). Värdet på R1 och R2 kan vara lägre ett men problemet är att när motståndet är lågt högre strömflöde genom det som en följd av att stor mängd kraft (P = I^2R) försvinner i form av värme. Så olika motståndsvärden kan väljas men försiktighet bör iakttas för att minimera effektförlusten över motståndet.

Jag har designat denna laddningsregulator för mitt krav (6V batteri och 5w, 6V solpanel), för högre spänning måste du ändra värdet på avdelningsmotstånden. För att välja rätt motstånd kan du också använda en online -kalkylator

I koden har jag namngett variabeln "solar_volt" för spänning från solpanelen och "bat_volt" för batterispänning.

Vout = R2/(R1+R2)*V

låt panelspänningen = 9V under starkt solljus

R1 = 10k och R2 = 4,7 k

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

låt batterispänningen vara 7V

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

Båda spänningarna från spänningsdelare är lägre än 5v och lämpliga för ARDUINO analoga stift

ADC -kalibrering:

låt oss ta ett exempel:

verklig volt/divider -utgång = 3,127 2,43 V är ekv till 520 ADC

1 är ekv till 0,004673V

Använd denna metod för att kalibrera sensorn.

ARDUINO -KOD:

för (int i = 0; i <150; i ++) {sample1+= analogRead (A0); // läs ingångsspänningen från solpanelen

sample2+= analogRead (A1); // läs batterispänningen

fördröjning (2);

}

prov1 = prov1/150;

sample2 = sample2/150;

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

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

För ADC -kalibrering, se mina tidigare instruktioner där jag har förklarat på djupet.

Steg 4: Pwm Signal Generation:

Tvåa i Arduino -tävlingen

Tvåa i Green Electronics Challenge