ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Bersyon-1): 11 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

[Mag-play ng Video]

Sa aking nakaraang mga itinuro na inilarawan ko ang mga detalye ng pagsubaybay ng enerhiya ng isang off grid solar system. Nanalo rin ako sa kumpetisyon ng 123D circuit para doon. Maaari mong makita ang ARDUINO ENERGY METER na ito.

Sa wakas ay nai-post ko ang aking bagong bersyon-3 charge controller. Ang bagong bersyon ay mas mahusay at gumagana sa MPPT algorithm.

Mahahanap mo ang lahat ng aking mga proyekto sa:

Maaari mo itong makita sa pamamagitan ng pag-click sa sumusunod na link.

ARDUINO MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER (bersyon-3.0)

Maaari mong makita ang aking bersyon-1 pagsingil ng pagsingil sa pamamagitan ng pag-click sa sumusunod na link.

ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Bersyon 2.0)

Sa solar power system, ang charge controller ay ang puso ng system na idinisenyo upang maprotektahan ang rechargeable na baterya. Sa mga itinuturo na ito ay ipapaliwanag ko ang PWM charge controller.

Sa India ang karamihan sa mga tao ay naninirahan sa lugar ng kanayunan kung saan ang linya ng pambansang grid transmission ay hindi naabot hanggang ngayon. Ang umiiral na mga electric grid ay hindi kayang ibigay ang pangangailangan ng elektrisidad sa mga mahihirap na tao. Kaya't ang mga nababagong mapagkukunan ng enerhiya (mga photo voltaic panel at wind- ang mga generator) ang pinakamahusay na pagpipilian sa palagay ko. Mas alam ko ang tungkol sa sakit ng buhay sa nayon dahil nagmula rin ako sa lugar na iyon. Kaya dinisenyo ko ang DIY solar charge charge na ito upang matulungan ang iba pati na rin para sa aking tahanan. Hindi ka makapaniwala, ang aking gawa sa solar na ilaw sa bahay ay nakakatulong ng marami sa kasalukuyang Cyclone Phailin.

Ang kalamang solar ay may kalamangan na mas mababa sa pagpapanatili at walang polusyon ngunit ang kanilang pangunahing mga kakulangan ay mataas na gastos sa katha, mababang kahusayan sa pag-convert ng enerhiya. Dahil ang mga solar panel ay may mababang mababang kahusayan din sa conversion, ang pangkalahatang gastos ng system ay maaaring mabawasan gamit ang isang mahusay na solar charge controller na maaaring makuha ang maximum na posibleng kapangyarihan mula sa panel.

Ano ang isang Charge Controller?

Kinokontrol ng isang solar charge controller ang boltahe at kasalukuyang nagmumula sa iyong mga solar panel na inilalagay sa pagitan ng isang solar panel at isang baterya. Ginagamit ito upang mapanatili ang wastong boltahe ng pagsingil sa mga baterya. Tulad ng pagtaas ng boltahe ng pag-input mula sa solar panel, kinokontrol ng tagakontrol ng singil ang pagsingil sa mga baterya na pumipigil sa anumang higit sa pagsingil.

Mga uri ng Controller ng pagsingil:

1. SA OFF

2. PWM

3. MPPT

Ang pinaka-pangunahing singil na tagakontrol (uri ng ON / OFF) ay sinusubaybayan lamang ang boltahe ng baterya at binubuksan ang circuit, ititigil ang pagsingil, kapag ang boltahe ng baterya ay tumataas sa isang tiyak na antas.

Kabilang sa 3 MPDR control chargeer ay may pinakamataas na kahusayan ngunit ito ay magastos at kailangan ng mga kumplikadong circuit at algorithm. Bilang isang baguhan na tulad ko, sa palagay ko ang PWM charge charge ay pinakamahusay para sa amin na ginagamot bilang unang makabuluhang pagsulong sa pagsingil ng solar baterya.

Ano ang PWM:

Ang Pulse Width Modulation (PWM) ay ang pinaka mabisang paraan upang makamit ang pare-pareho ang boltahe na pagsingil ng baterya sa pamamagitan ng pag-aayos ng duty ratio ng mga switch (MOSFET). Sa tagontrol ng singil ng PWM, ang kasalukuyang mula sa mga panel ng solar panel ayon sa kondisyon ng baterya at mga pangangailangan sa muling pag-recharging. Kapag naabot ng boltahe ng baterya ang itinakdang punto ng regulasyon, dahan-dahang binabawasan ng algorithm ng PWM ang kasalukuyang singilin upang maiwasan ang pag-init at pag-gas ng baterya, ngunit ang pagsingil ay patuloy na ibabalik ang maximum na dami ng enerhiya sa baterya sa pinakamaikling oras.

Mga kalamangan ng PWM charge controller:

1. Mas mataas na kahusayan sa pagsingil

2. Mas matagal na buhay ng baterya

3. Bawasan ang baterya kaysa sa pag-init

4. Pinapaliit ang stress sa baterya

5. Kakayahang malungkot ang isang baterya.

Maaaring magamit ang charge controller na ito para sa:

1. Pagsingil ng baterya na ginamit sa solar home system

2. Solar lantern sa kanayunan

3. Nagcha-charge ang cell phone

Sa palagay ko marami akong nailarawan tungkol sa background ng tagakontrol ng pagsingil. Magsimula kaming gawin ang controller.

Tulad ng aking naunang mga itinuturo ginamit ko ang ARDUINO bilang micro controller na kasama ang on-chip PWM at ADC.

Hakbang 1: Kinakailangan ang Mga Bahagi at Mga Tool:

Mga Bahagi:

1. ARDUINO UNO (Amazon)

2. 16x2 CHARACTER LCD (Amazon)

3. MOSFETS (IRF9530, IRF540 o katumbas)

4. TRANSISTORS (2N3904 o katumbas na NPN transistors)

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

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

7. DIODE (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. LEDS (Amazon / Red at Green)

10. FUSES (5A) AT Fuse HOLDER (Amazon)

11. BREAD BOARD (Amazon)

12. PERFORATED BOARD (Amazon)

13. JUMPER WIRES (Amazon)

14. BOX NG PROYEKTO

15.6 PIN SCREW TERMINAL

16. SCOTCH MOUNTING SQUARES (Amazon)

Mga tool:

1. DRILL (Amazon)

2. GLUE GUN (Amazon)

3. HOBBY KnIFE (Amazon)

4. SOLDERING IRON (Amazon)

Hakbang 2: Pagsingil ng Controller Circuit

Hinati ko ang buong circuit ng charge controller sa 6 na seksyon para sa mas mahusay na pag-unawa

1. Sensing ng boltahe

2. Paglikha ng signal ng PWM

3. Paglipat ng MOSFET at driver

4. Filter at proteksyon

5. Display at Indication

6. LOAD On / OFF

Hakbang 3: Mga Sensor ng Boltahe

Ang mga pangunahing sensor sa tagakontrol ng singil ay mga sensor ng boltahe na maaaring madaling ipatupad sa pamamagitan ng paggamit ng isang circuit ng divider ng boltahe. Kailangan nating madama ang boltahe na nagmumula sa solar panel at ang boltahe ng baterya.

Tulad ng ARDUINO analog pin input boltahe ay limitado sa 5V, dinisenyo ko ang boltahe divider sa isang paraan na ang output boltahe mula dito ay dapat na mas mababa sa 5V. Gumamit ako ng isang 5W (Voc = 10v) solar panel at isang 6v at5.5Ah Ang baterya ng SLA para sa pag-iimbak ng kuryente. Kaya kailangan kong bumaba sa parehong boltahe sa mas mababa sa 5V. Ginamit ko ang R1 = 10k at R2 = 4.7K sa pakiramdam ng parehong mga voltages (boltahe ng solar panel at boltahe ng baterya). Ang halaga ng R1 at R2 ay maaaring mas mababa sa isa ngunit ang problema ay kapag ang pagtutol ay mababa mas mataas na kasalukuyang daloy sa pamamagitan nito bilang isang resulta malaking halaga ng lakas (P = I ^ 2R) na nawala sa anyo ng init. Kaya't maaaring pumili ng iba`t ibang halaga ng paglaban ngunit dapat mag-ingat upang mabawasan ang pagkawala ng kuryente sa paglaban.

Idinisenyo ko ang charge controller na ito para sa aking kinakailangan (6V baterya at 5w, 6V solar panel), para sa mas mataas na boltahe kailangan mong baguhin ang halaga ng divider resistors. Para sa pagpili ng tamang resistors maaari mo ring gamitin ang isang online calculator

Sa code pinangalanan ko ang variable na "solar_volt" para sa boltahe mula sa solar panel at "bat_volt" para sa boltahe ng baterya.

Vout = R2 / (R1 + R2) * V

hayaan ang boltahe ng panel = 9V sa panahon ng maliwanag na sikat ng araw

R1 = 10k at R2 = 4.7 k

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

hayaan ang boltahe ng baterya ay 7V

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

Ang parehong mga voltages mula sa mga divider ng boltahe ay mas mababa sa 5v at angkop para sa ARDUINO analog pin

Pag-calibrate ng ADC:

hinahayaan kumuha ng isang halimbawa:

aktwal na volt / divider output = 3.127 2.43 V ay eqv hanggang 520 ADC

Ang 1 ay eqv hanggang.004673V

Gamitin ang pamamaraang ito upang i-calibrate ang sensor.

CODE ng ARDUINO:

para sa (int i = 0; i <150; i ++) {sample1 + = analogRead (A0); // basahin ang input boltahe mula sa solar panel

sample2 + = analogRead (A1); // basahin ang boltahe ng baterya

antala (2);

}

sample1 = sample1 / 150;

sample2 = sample2 / 150;

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

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

Para sa pag-calibrate ng ADC sumangguni sa aking dating mga itinuro kung saan ipinaliwanag ko nang malalim.

Hakbang 4: Pagbuo ng Signal ng Pwm:

Runner Up sa Arduino Contest

Runner Up sa Green Electronics Challenge