ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Versi-1): 11 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

[Mainkan Video]

Dalam arahan sebelumnya saya telah menerangkan perincian pemantauan tenaga sistem solar di luar grid. Saya juga telah memenangi pertandingan litar 123D untuk itu. Anda dapat melihat ARDUINO ENERGY METER ini.

Akhirnya saya menghantar pengawal caj versi-3 baru saya. Versi baru lebih cekap dan berfungsi dengan algoritma MPPT.

Anda boleh mendapatkan semua projek saya di:

Anda dapat melihatnya dengan mengklik pautan berikut.

ARDUINO MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER (versi-3.0)

Anda dapat melihat pengawal caj versi-1 saya dengan mengklik pautan berikut.

ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Versi 2.0)

Dalam sistem tenaga suria, pengawal cas adalah inti sistem yang dirancang untuk melindungi bateri yang boleh dicas semula. Dalam arahan ini saya akan menerangkan pengawal caj PWM.

Di India kebanyakan penduduk tinggal di kawasan luar bandar di mana talian penghantaran grid nasional tidak sampai sekarang. Jaringan elektrik yang ada tidak dapat membekalkan keperluan elektrik kepada orang-orang miskin. Oleh itu, sumber tenaga boleh diperbaharui (panel voltan foto dan angin- penjana) adalah pilihan terbaik yang saya fikir. Saya tahu lebih baik tentang keperitan hidup kampung kerana saya juga berasal dari kawasan itu. Oleh itu, saya merancang alat kawalan solar DIY ini untuk membantu orang lain dan juga untuk rumah saya. Anda tidak boleh percaya, sistem pencahayaan solar buatan rumah saya banyak membantu semasa Taufan Phailin baru-baru ini.

Tenaga suria mempunyai kelebihan kurang penyelenggaraan dan bebas pencemaran tetapi kelemahan utamanya adalah kos pembuatan yang tinggi, kecekapan penukaran tenaga yang rendah. Oleh kerana panel solar masih mempunyai kecekapan penukaran yang relatif rendah, kos keseluruhan sistem dapat dikurangkan menggunakan pengawal cas solar yang cekap yang dapat mengekstraksi daya semaksimum mungkin dari panel.

Apa itu Pengawal Caj?

Pengawal cas solar mengatur voltan dan arus yang berasal dari panel solar anda yang diletakkan di antara panel solar dan bateri. Ia digunakan untuk mengekalkan voltan pengisian yang betul pada bateri. Ketika voltan masukan dari panel suria meningkat, pengawal cas mengatur pengisian ke bateri untuk mengelakkan pengecasan berlebihan.

Jenis pengawal caj:

1. MATI

2. PWM

3. MPPT

Pengawal cas paling asas (jenis ON / OFF) hanya memantau voltan bateri dan membuka litar, menghentikan pengecasan, apabila voltan bateri meningkat ke tahap tertentu.

Di antara 3 pengawal cas MPPT mempunyai kecekapan tertinggi tetapi mahal dan memerlukan litar dan algoritma yang kompleks. Sebagai penggemar pemula seperti saya, saya fikir pengawal cas PWM adalah yang terbaik untuk kita yang dianggap sebagai kemajuan pertama yang signifikan dalam pengecasan bateri solar.

Apa itu PWM:

Pulse Width Modulation (PWM) adalah kaedah yang paling berkesan untuk mencapai pengisian bateri voltan malar dengan menyesuaikan nisbah tugas suis (MOSFET). Dalam pengawal caj PWM, arus dari panel solar mengetuk mengikut keadaan bateri dan keperluan pengisian semula. Apabila voltan bateri mencapai titik ditetapkan peraturan, algoritma PWM perlahan-lahan mengurangkan arus pengecasan untuk mengelakkan pemanasan dan pengisian gas, namun pengisian terus mengembalikan jumlah tenaga maksimum kepada bateri dalam waktu terpendek.

Kelebihan pengawal caj PWM:

1. Kecekapan pengecasan yang lebih tinggi

2. Hayat bateri lebih lama

3. Kurangkan bateri semasa pemanasan

4. Mengurangkan tekanan pada bateri

5. Keupayaan untuk menghilangkan bateri.

Pengawal cas ini boleh digunakan untuk:

1. Mengecas bateri yang digunakan dalam sistem rumah suria

2. Tanglung suria di kawasan luar bandar

3. Pengecasan telefon bimbit

Saya rasa saya telah menerangkan banyak mengenai latar belakang pengawal cas. Mula membuat pengawal.

Seperti arahan awal saya, saya menggunakan ARDUINO sebagai pengawal mikro yang merangkumi on-chip PWM dan ADC.

Langkah 1: Bahagian dan Alat Diperlukan:

Bahagian:

1. ARDUINO UNO (Amazon)

2. 16x2 CHARACTER LCD (Amazon)

3. MOSFET (IRF9530, IRF540 atau setaraf)

4. TRANSISTOR (2N3904 atau transistor NPN yang setara)

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

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

7. DIODE (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. LEDS (Amazon / Merah dan Hijau)

10. FUSES (5A) DAN PEMEGANG FUSE (Amazon)

11. PAPAN BREAD (Amazon)

12. LEMBAGA BERFUNGSI (Amazon)

13. JUMPER WIRES (Amazon)

14. KOTAK PROJEK

15.6 TERMINAL SKRIN PIN

16. KOTAK PEMASANGAN SCOTCH (Amazon)

Alat:

1. DRILL (Amazon)

2. GLUE GUN (Amazon)

3. HOBBY KNIFE (Amazon)

4. BESI PENJUALAN (Amazon)

Langkah 2: Litar Pengawal Cas

Saya membahagikan keseluruhan litar pengawal cas kepada 6 bahagian untuk pemahaman yang lebih baik

1. Penginderaan voltan

2. Penjanaan isyarat PWM

3. Peralihan dan pemacu MOSFET

4. Penapis dan perlindungan

5. Paparan dan Petunjuk

6. LOAD Hidup / MATI

Langkah 3: Sensor Voltan

Sensor utama dalam pengawal cas adalah sensor voltan yang dapat dengan mudah dilaksanakan dengan menggunakan rangkaian pembahagi voltan. Kita harus merasakan voltan yang berasal dari panel solar dan voltan bateri.

Oleh kerana voltan input pin analog ARDUINO terhad kepada 5V, saya merancang pembahagi voltan sedemikian rupa sehingga voltan keluaran daripadanya mestilah kurang dari 5V. Saya menggunakan panel solar 5W (Voc = 10v) dan 6v dan5.5Ah Bateri SLA untuk menyimpan kuasa. Oleh itu, saya harus menurunkan kedua voltan ke bawah daripada 5V. Saya menggunakan R1 = 10k dan R2 = 4.7K untuk merasakan kedua-dua voltan (voltan panel solar dan voltan bateri). Nilai R1 dan R2 boleh menjadi lebih rendah tetapi masalahnya ialah apabila rintangan rendah arus lebih tinggi melaluinya sebagai akibatnya sejumlah besar daya (P = I ^ 2R) hilang dalam bentuk panas. Oleh itu, nilai rintangan yang berbeza dapat dipilih tetapi berhati-hati harus dilakukan untuk meminimumkan kehilangan daya pada rintangan.

Saya telah merancang pengawal cas ini untuk keperluan saya (bateri 6V dan panel solar 5w, 6V), untuk voltan yang lebih tinggi, anda perlu menukar nilai perintang pembahagi. Untuk memilih perintang yang betul, anda juga boleh menggunakan kalkulator dalam talian

Dalam kod saya telah menamakan pemboleh ubah "solar_volt" untuk voltan dari panel solar dan "bat_volt" untuk voltan bateri.

Vout = R2 / (R1 + R2) * V

biarkan voltan panel = 9V semasa cahaya matahari yang terang

R1 = 10k dan R2 = 4.7 k

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

biarkan voltan bateri 7V

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

Kedua-dua voltan dari pembahagi voltan lebih rendah daripada 5v dan sesuai untuk pin analog ARDUINO

Penentukuran ADC:

mari kita ambil contoh:

output volt / pembahagi sebenar = 3.127 2.43 V adalah eqv hingga 520 ADC

1 adalah eqv hingga.004673V

Gunakan kaedah ini untuk menentukur sensor.

KOD ARDUINO:

untuk (int i = 0; i <150; i ++) {sample1 + = analogRead (A0); // baca voltan input dari panel solar

sample2 + = analogRead (A1); // baca voltan bateri

kelewatan (2);

}

sampel1 = sampel1 / 150;

sampel2 = sampel2 / 150;

solar_volt = (sampel1 * 4.673 * 3.127) / 1000;

bat_volt = (sampel2 * 4.673 * 3.127) / 1000;

Untuk penentukuran ADC, rujuk arahan saya sebelumnya yang telah saya jelaskan secara mendalam.

Langkah 4: Penjanaan Isyarat Pwm:

Naib Johan dalam Peraduan Arduino

Naib Johan dalam Cabaran Elektronik Hijau