КОНТРОЛЛЕР СОЛНЕЧНОГО ЗАРЯДА ARDUINO PWM (V 2.02): 25 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Если вы планируете установить автономную солнечную систему с аккумулятором, вам понадобится контроллер заряда от солнечной батареи. Это устройство, которое размещается между солнечной панелью и аккумуляторным блоком, чтобы контролировать количество электроэнергии, производимой солнечными панелями, поступающей в батареи. Основная функция - убедиться, что аккумулятор правильно заряжен и защищен от перезарядки. По мере увеличения входного напряжения от солнечной панели контроллер заряда регулирует заряд аккумуляторов, предотвращая перезарядку, и отключает нагрузку, когда аккумулятор разряжен.

Вы можете ознакомиться с моими проектами по солнечной энергии на моем веб-сайте: www.opengreenenergy.com и на канале YouTube: Open Green Energy

Типы контроллеров солнечного заряда

В настоящее время в фотоэлектрических системах обычно используются контроллеры заряда двух типов:

1. Контроллер широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

2. Контроллер отслеживания точки максимальной мощности (MPPT)

В этом руководстве я расскажу вам о контроллере заряда солнечной энергии с ШИМ. Раньше я тоже публиковал несколько статей о контроллерах заряда с ШИМ. Более ранняя версия моих контроллеров солнечного заряда довольно популярна в Интернете и полезна для людей по всему миру.

Учитывая комментарии и вопросы из моих более ранних версий, я модифицировал свой существующий контроллер заряда V2.0 PWM Charge Controller, чтобы сделать новую версию 2.02.

Ниже приведены изменения в версии V2.02 по сравнению с V2.0:

1. Низкоэффективный линейный стабилизатор напряжения заменен понижающим преобразователем MP2307 для питания 5В.

2. Один дополнительный датчик тока для контроля тока, поступающего от солнечной панели.

3. MOSFET-IRF9540 заменен на IRF4905 для повышения производительности.

4. Встроенный датчик температуры LM35 заменен датчиком DS18B20 для точного контроля температуры батареи.

5. USB-порт для зарядки смарт-устройств.

6. Использование одного предохранителя вместо двух.

7. Один дополнительный светодиод для индикации состояния солнечной энергии.

8. Реализация 3-х ступенчатого алгоритма зарядки.

9. Внедрение ПИД-регулятора в алгоритм зарядки

10. Сделал нестандартную печатную плату для проекта.

Технические характеристики

1. контроллер заряда, а также счетчик энергии

2. Автоматический выбор напряжения батареи (6 В / 12 В)

3. алгоритм зарядки PWM с автоматической настройкой заряда в соответствии с напряжением аккумулятора

4. светодиодная индикация состояния заряда и нагрузки

5. ЖК-дисплей 20x4 символов для отображения напряжения, тока, мощности, энергии и температуры.

6. молниезащита

7. защита от обратного тока

8. защита от короткого замыкания и перегрузки

9. Температурная компенсация при зарядке.

10. USB-порт для зарядки гаджетов.

Запасы

Вы можете заказать печатную плату V2.02 на сайте PCBWay.

1. Arduino Nano (Amazon / Banggood).

2. P-MOSFET - IRF4905 (Amazon / Banggood).

3. Силовой диод -MBR2045 (Amazon / Aliexpress)

4. Buck Converter-MP2307 (Amazon / Banggood);

5. датчик температуры - DS18B20 (Amazon / Banggood)

6. датчик тока - ACS712 (Amazon / Banggood)

7. ТВС диод - P6KE36CA (Amazon / Aliexpress)

8. Транзисторы - 2N3904 (Amazon / Banggood)

9. резисторы (100 кОм x 2, 20 кОм x 2, 10 кОм x 2, 1 кОм x 2, 330 Ом x 7) (Amazon / Banggood)

10. керамические конденсаторы (0,1 мкФ x 2) (Amazon / Banggood)

11. ЖК-дисплей 20x4 I2C (Amazon / Banggood)

12. светодиод RGB (Amazon / Banggood)

13. двухцветный светодиод (Amazon)

15. провода перемычки / провода (Amazon / Banggood)

16. булавки заголовка (Amazon / Banggood)

17. Тепловые раковины (Amazon / Aliexpress)

18. держатель предохранителя и предохранители (Amazon)

19. кнопка нажатия (Amazon / Banggood)

22. винтовые клеммы 1x6 pin (Aliexpress)

23. стойки для печатных плат (Banggood)

24. Разъем USB (Amazon / Banggood)

Инструменты:

1. паяльник (Amazon)

2. Демонтажный насос (Amazon)

2. Устройство для обрезки и зачистки проводов (Amazon)

3. отвертка (Amazon)

Шаг 1. Принцип работы ШИМ-контроллера заряда

PWM расшифровывается как Pulse Width Modulation, что означает метод, который он использует для регулирования заряда. Его функция состоит в том, чтобы снизить напряжение солнечной панели до уровня, близкого к напряжению батареи, чтобы гарантировать, что батарея заряжена должным образом. Другими словами, они привязывают напряжение солнечной панели к напряжению батареи, перетаскивая Vmp солнечной панели вниз до напряжения системы батареи без изменения тока.

Он использует переключатель электроники (MOSFET) для подключения и отключения солнечной панели с аккумулятором. Путем переключения полевого МОП-транзистора на высокую частоту с различной длительностью импульса можно поддерживать постоянное напряжение. Контроллер PWM самонастраивается, изменяя ширину (длину) и частоту импульсов, отправляемых в батарею.

Когда ширина составляет 100%, MOSFET полностью включен, позволяя солнечной панели заряжать аккумулятор. Когда ширина составляет 0%, транзистор выключен, разомкнутый контур солнечной панели предотвращает протекание тока к батарее, когда батарея полностью заряжена.

Шаг 2: Как работает схема?

Сердце контроллера заряда - это плата Arduino Nano. Arduino определяет напряжение на солнечной панели и аккумуляторе с помощью двух схем делителя напряжения. В соответствии с этими уровнями напряжения он решает, как заряжать аккумулятор и управлять нагрузкой.

Примечание. На изображении выше имеется типографская ошибка в сигнале питания и управления. Красная линия предназначена для питания, а желтая линия - для управляющего сигнала.

Вся схема разделена на следующие схемы:

1. Схема распределения питания:

Питание от батареи (B + и B-) понижается до 5 В понижающим преобразователем X1 (MP2307). Выходной сигнал понижающего преобразователя распределяется на

1. Плата Arduino

2. Светодиоды для индикации

3. ЖК-дисплей

4. USB-порт для зарядки гаджетов.

2. Входные датчики:

Напряжение солнечной панели и батареи измеряется с помощью двух схем делителя напряжения, состоящих из резисторов R1-R2 и R3-R4. C1 и C2 - конденсаторы фильтра для фильтрации нежелательных шумовых сигналов. Выход делителей напряжения подключен к аналоговым контактам A0 и A1 Arduino соответственно.

Токи солнечной панели и нагрузки измеряются с помощью двух модулей ACS712. Выход датчиков тока подключается к аналоговым выводам A3 и A2 Arduino соответственно.

Температура батареи измеряется датчиком температуры DS18B20. R16 (4,7 кОм) - подтягивающий резистор. Выход датчика температуры подключен к выводу D12 Arduino Digital.

3. Цепи управления:

Цепи управления в основном состоят из двух p-MOSFET Q1 и Q2. MOSFET Q1 используется для отправки зарядного импульса на батарею, а MOSFET Q2 используется для управления нагрузкой. Две схемы драйвера MOSFET состоят из двух транзисторов T1 и T2 с подтягивающими резисторами R6 и R8. Базовый ток транзисторов регулируется резисторами R5 и R7.

4. Цепи защиты:

Входное перенапряжение со стороны солнечной панели защищено TVS-диодом D1. Обратный ток от батареи к солнечной панели защищен диодом Шоттки D2. Максимальный ток защищен предохранителем F1.

5. Светодиодная индикация:

LED1, LED2 и LED3 используются для индикации состояния солнечной батареи, батареи и нагрузки соответственно. Резисторы от R9 до R15 являются токоограничивающими резисторами.

7. ЖК-дисплей:

ЖК-дисплей I2C используется для отображения различных параметров.

8. Зарядка через USB:

К USB-разъему подключается выход 5 В от понижающего преобразователя.

9. Сброс системы:

SW1 - это кнопка для сброса Arduino.

Вы можете скачать схему в формате PDF, прилагаемую ниже.

Шаг 3: Основные функции контроллера заряда солнечной батареи

Контроллер заряда разработан с учетом следующих моментов.

1. Предотвращение перезарядки батареи: для ограничения энергии, подаваемой в батарею солнечной панелью, когда батарея полностью заряжена. Это реализовано в charge_cycle () моего кода.

2. Предотвращение чрезмерной разрядки аккумулятора: для отключения аккумулятора от электрических нагрузок, когда аккумулятор достигает низкого уровня заряда. Это реализовано в load_control () моего кода.

3. Обеспечение функций управления нагрузкой: для автоматического подключения и отключения электрической нагрузки в заданное время. Нагрузка ВКЛЮЧАЕТСЯ при закате и ВЫКЛЮЧАЕТСЯ при восходе солнца. Это реализовано в load_control () моего кода. 4. Контроль мощности и энергии: для контроля мощности и энергии нагрузки и их отображения.

5. Защита от ненормального состояния: для защиты цепи от различных ненормальных ситуаций, таких как молния, перенапряжение, перегрузка по току, короткое замыкание и т. Д.

6. индикация и отображение: для индикации и отображения различных параметров

7. Последовательная связь: для печати различных параметров на последовательном мониторе

8. Зарядка через USB: для зарядки интеллектуальных устройств.

Шаг 4: Измерение напряжения

Датчики напряжения используются для определения напряжения солнечной панели и аккумулятора. Это реализовано с помощью двух схем делителя напряжения. Он состоит из двух резисторов R1 = 100 кОм и R2 = 20 кОм для измерения напряжения солнечной панели и аналогично R3 = 100 кОм и R4 = 20 кОм для напряжения батареи. Выход R1 и R2 подключен к аналоговому выводу A0 Arduino, а выход R3 и R4 подключен к аналоговому выводу A1 Arduino.

Измерение напряжения: аналоговые входы Arduino можно использовать для измерения постоянного напряжения от 0 до 5 В (при использовании стандартного аналогового опорного напряжения 5 В), и этот диапазон можно увеличить с помощью сети делителя напряжения. Делитель напряжения понижает измеряемое напряжение в диапазоне аналоговых входов Arduino.

Для схемы делителя напряжения Vout = R2 / (R1 + R2) x Vin

Вин = (R1 + R2) / R2 x Vвых.

Функция analogRead () считывает напряжение и преобразует его в число от 0 до 1023.

Калибровка: мы собираемся считывать выходное значение с одного из аналоговых входов Arduino и его функции analogRead (). Эта функция выводит значение от 0 до 1023, что составляет 0,00488 В для каждого приращения (как 5/1024 = 0,00488 В).

Vin = Vout * (R1 + R2) / R2; R1 = 100 кОм и R2 = 20 кОм

Vin = счетчик АЦП * 0,00488 * (120/20) Вольт // Выделенная часть - коэффициент масштабирования

Примечание. Это заставляет нас думать, что показание 1023 соответствует входному напряжению ровно 5,0 вольт. На практике вы не всегда можете получить 5В с вывода 5V Arduino. Поэтому во время калибровки сначала измерьте напряжение между выводами 5V и GND Arduino с помощью мультиметра и используйте масштабный коэффициент, используя следующую формулу:

Масштабный коэффициент = измеренное напряжение / 1024

Шаг 5: измерение тока

Для измерения тока я использовал датчик тока на эффекте Холла ACS 712-5A вариант. Существует три варианта датчика ACS712 в зависимости от диапазона его измерения тока. Датчик ACS712 считывает текущее значение и преобразует его в соответствующее значение напряжения. Значение, связывающее два измерения, называется чувствительностью. Чувствительность выхода для всех вариантов следующая:

Модель ACS712 -> Диапазон тока -> Чувствительность

ACS712 ELC-05 -> +/- 5 А -> 185 мВ / А

ACS712 ELC-20 -> +/- 20 А -> 100 мВ / А

ACS712 ELC-30 -> +/- 30 А -> 66 мВ / А

В этом проекте я использовал вариант 5А, для которого чувствительность составляет 185 мВ / А, а среднее напряжение считывания составляет 2,5 В при отсутствии тока.

Калибровка:

значение аналогового считывания = analogRead (Pin);

Значение = (5/1024) * значение аналогового считывания // Если вы не получаете 5 В с вывода 5 В Arduino, то, Ток в усилителе = (значение - смещение напряжения) / чувствительность

Но в соответствии с техническими данными напряжение смещения составляет 2,5 В, а чувствительность составляет 185 мВ / А.

Ток в усилителе = (значение-2,5) / 0,185

Шаг 6: Измерение температуры

Почему требуется мониторинг температуры?

Химические реакции батареи меняются в зависимости от температуры. По мере того, как батарея нагревается, выделение газов увеличивается. По мере того, как аккумулятор становится холоднее, он становится более устойчивым к зарядке. В зависимости от того, насколько различается температура аккумулятора, важно настроить зарядку с учетом изменений температуры. Поэтому важно настроить зарядку с учетом температурных эффектов. Датчик температуры будет измерять температуру батареи, а контроллер заряда солнечной батареи использует этот вход для регулировки заданного значения заряда по мере необходимости. Значение компенсации - 5 мВ / градус Цельсия на элемент для свинцово-кислотных аккумуляторов. (–30 мВ / ºC для 12 В и 15 мВ / ºC для батареи 6 В). Отрицательный знак температурной компенсации указывает на то, что повышение температуры требует снижения уставки заряда. Для получения более подробной информации вы можете следить за этой статьей.

Измерение температуры DS18B20

Я использовал внешний зонд DS18B20 для измерения температуры батареи. Он использует однопроводной протокол для связи с микроконтроллером. Его можно подключить к порту J4 на плате.

Для взаимодействия с датчиком температуры DS18B20 необходимо установить библиотеку One Wire и библиотеку температуры Dallas.

Вы можете прочитать эту статью, чтобы узнать больше о датчике DS18B20.

Шаг 7: Схема зарядки USB

Понижающий преобразователь MP2307, используемый для источника питания, может выдавать ток до 3 А. Так что запаса для зарядки USB-гаджетов у него есть. Разъем USB VCC подключен к 5V, а GND подключен к GND. Вы можете обратиться к приведенной выше схеме.

Примечание: выходное напряжение USB не поддерживается на уровне 5 В, когда ток нагрузки превышает 1 А. Поэтому я бы рекомендовал ограничить нагрузку USB ниже 1А.

Шаг 8: алгоритм зарядки

Когда контроллер подключен к батарее, программа начнет работу. Первоначально он проверяет, достаточно ли напряжения панели для зарядки аккумулятора. Если да, то он войдет в цикл зарядки. Цикл зарядки состоит из 3 этапов.

Этап 1 Массовая оплата:

Arduino подключит солнечную панель к батарее напрямую (рабочий цикл 99%). Напряжение аккумулятора будет постепенно увеличиваться. Когда напряжение аккумулятора достигнет 14,4 В, начнется 2 этап.

На этом этапе ток почти постоянный.

Этап 2 Поглощение заряда:

На этом этапе Arduino будет регулировать зарядный ток, поддерживая уровень напряжения 14,4 в течение одного часа. Напряжение поддерживается постоянным, регулируя рабочий цикл.

Этап 3 Плавающий заряд:

Контроллер генерирует постоянный заряд для поддержания уровня напряжения 13,5 В. На этом этапе аккумулятор полностью заряжен. Если напряжение аккумулятора меньше 13,2 В в течение 10 минут.

Цикл зарядки будет повторяться.

Шаг 9: Контроль нагрузки

Для автоматического подключения и отключения нагрузки с помощью мониторинга сумерек / рассвета и напряжения аккумуляторной батареи используется управление нагрузкой.

Основная цель управления нагрузкой - отключить нагрузку от батареи, чтобы защитить ее от глубокого разряда. Глубокая разрядка может повредить аккумулятор.

Терминал нагрузки постоянного тока разработан для нагрузки постоянного тока малой мощности, такой как уличный фонарь.

Сама фотоэлектрическая панель используется в качестве светового датчика.

Предполагаемое напряжение солнечной панели> 5 В означает рассвет, а когда <5 В - сумерки.

Состояние ВКЛ: вечером, когда уровень фотоэлектрического напряжения падает ниже 5 В, а напряжение батареи выше, чем настройка LVD, контроллер включит нагрузку, и загорится зеленый светодиод нагрузки.

Состояние ВЫКЛ: нагрузка отключится в следующих двух условиях.

1. Утром, когда фотоэлектрическое напряжение больше 5 В, 2. Когда напряжение батареи ниже, чем установленный LVD, красный светодиод нагрузки указывает на то, что нагрузка отключена.

LVD называется отключением по низкому напряжению.

Шаг 10: мощность и энергия

Мощность: мощность - это произведение напряжения (вольт) и тока (ампер).

P = VxI Единица мощности - ватт или кВт.

Энергия: энергия - это произведение мощности (ватт) и времени (час).

E = Pxt. Единица измерения энергии - ватт-час или киловатт-час (кВтч).

Для контроля мощности и энергии вышеуказанная логика реализована в программном обеспечении, а параметры отображаются на ЖК-дисплее размером 20 x 4 символа.

Изображение предоставлено: imgoat

Шаг 11: Защиты

1. защита от обратной полярности и обратного тока для солнечной панели

Для защиты от обратной полярности и обратного тока используется диод Шоттки (MBR2045).

2. Защита от перезарядки и глубокой разрядки

В программном обеспечении реализована защита от перезарядки и глубокой разрядки.

3. Защита от короткого замыкания и перегрузки

Защита от короткого замыкания и перегрузки реализована предохранителем F1.

4. защита от перенапряжения на входе солнечной панели

Временные перенапряжения возникают в энергосистемах по разным причинам, но молния вызывает самые серьезные перенапряжения. Это особенно верно для фотоэлектрических систем из-за открытых участков и системных соединительных кабелей. В этой новой конструкции я использовал двунаправленный TVS-диод на 600 Вт (P6KE36CA) для подавления молнии и перенапряжения на фотоэлектрических клеммах.

кредит изображения: freeimages

Шаг 12: Светодиодные индикаторы

1. Солнечный светодиод: LED1 Двухцветный (красный / зеленый) светодиод используется для индикации состояния солнечной энергии, т. Е. В сумерках или рассвете.

Солнечный светодиод ------------------- Состояние солнечной батареи

Зеленый день

КРАСНЫЙ ------------------------- Ночь

2. Индикатор состояния заряда аккумулятора (SOC): LED2

Одним из важных параметров, определяющих энергосодержание аккумулятора, является состояние заряда (SOC). Этот параметр указывает, сколько заряда доступно в аккумуляторе. Светодиод RGB используется для индикации состояния заряда аккумулятора. Для подключения обратитесь к приведенной выше схеме.

Индикатор батареи ---------- Состояние батареи

КРАСНЫЙ ------------------ Низкое напряжение

ЗЕЛЕНЫЙ ------------------ Напряжение в норме

СИНИЙ ------------------ Полностью заряжен

2. Светодиод нагрузки: LED3

Двухцветный (красный / зеленый) светодиод используется для индикации состояния нагрузки. См. Схему подключения выше.

Светодиод нагрузки ------------------- Состояние нагрузки

ЗЕЛЕНЫЙ ----------------------- Подключено (ВКЛ.)

КРАСНЫЙ ------------------------- Отключено (ВЫКЛ.)

Шаг 13: ЖК-дисплей

ЖК-дисплей 20X4 символов используется для мониторинга параметров солнечной панели, батареи и нагрузки.

Для простоты в этом проекте выбран ЖК-дисплей I2C. Для связи с Arduino требуется всего 4 провода.

Подключение ниже:

ЖК-дисплей Arduino

VCC 5V, GNDGND, SDAA4, SCLA5

Строка 1: напряжение, ток и мощность солнечной панели.

Строка 2: напряжение батареи, температура и состояние зарядного устройства (заряжается / не заряжается).

Строка 3: ток нагрузки, мощность и состояние нагрузки.

Строка 4: Потребляемая энергия от солнечной панели и энергия, потребляемая нагрузкой.

Вам необходимо скачать библиотеку с LiquidCrystal_I2C.

Шаг 14: прототипирование и тестирование

1. Макетная плата:

Сначала я сделал схему на макетной плате. Основным преимуществом макетной платы без пайки является то, что она не имеет пайки. Таким образом, вы можете легко изменить дизайн, просто отключив компоненты и провода по мере необходимости.

2. Перфорированная доска:

После тестирования макета я сделал схему на перфорированной плате. Чтобы сделать это, следуйте инструкциям ниже

i) Сначала вставьте все детали в отверстие перфорированной доски.

ii) Припаяйте все контактные площадки компонентов и обрежьте дополнительные ножки кусачками.

iii) Подключите контактные площадки с помощью проводов, как показано на схеме.

iv) Используйте стойку, чтобы изолировать цепь от земли.

Схема на перфорированной плате действительно прочна и может быть использована в проекте на постоянной основе. После тестирования прототипа, если все работает идеально, мы можем перейти к разработке окончательной печатной платы.

Шаг 15: Дизайн печатной платы

Я нарисовал схему с помощью онлайн-программного обеспечения EasyEDA после того, как переключился на разводку печатной платы.

Все компоненты, которые вы добавили в схему, должны быть там, уложены друг на друга, готовые к размещению и трассировке. Перетащите компоненты, взявшись за их контактные площадки. Затем поместите его внутри прямоугольной границы.

Расположите все компоненты таким образом, чтобы плата занимала минимум места. Чем меньше размер платы, тем дешевле будет стоимость изготовления печатной платы. Будет полезно, если на этой плате есть несколько отверстий для крепления, чтобы ее можно было установить в корпусе.

Теперь вам нужно проложить маршрут. Маршрутизация - самая интересная часть всего этого процесса. Это похоже на решение головоломки! Используя инструмент отслеживания, нам нужно соединить все компоненты. Вы можете использовать как верхний, так и нижний слой, чтобы избежать перекрытия двух разных дорожек и сделать дорожки короче.

Вы можете использовать слой Silk, чтобы добавить текст на доску. Кроме того, мы можем вставить файл изображения, поэтому я добавляю изображение логотипа своего веб-сайта, которое будет напечатано на доске. В конце, используя инструмент области меди, нам нужно создать область заземления печатной платы.

Теперь печатная плата готова к производству.

Шаг 16: Загрузите файлы Gerber

После изготовления печатной платы мы должны сгенерировать файлы, которые можно отправить в компанию по изготовлению печатных плат, которая в свое время отправит нам реальную печатную плату.

В EasyEDA вы можете вывести файлы Fabrication (файл Gerber) через Document> Generate Gerber или нажав кнопку Generate Gerber на панели инструментов. Сгенерированный файл Gerber представляет собой сжатый пакет. После распаковки вы увидите следующие 8 файлов:

1. Нижняя медь:.gbl

2. Верхняя медь:.gtl

3. Маски для нижней пайки:.gbs

4. верхние паяльные маски:.gts

5. Нижний шелковый экран:.gbo

6. Top Silk Screen:.gto.

7. Сверление:.drl

8. наброски: наброски.

Вы можете скачать файлы Gerber с PCBWay.

Когда вы разместите заказ на PCBWay, я получу 10% пожертвование от PCBWay за вклад в мою работу. Ваша небольшая помощь может побудить меня делать еще более потрясающую работу в будущем. Спасибо за сотрудничество.

Шаг 17: Изготовление печатной платы

Пришло время узнать производителя печатной платы, который может превратить наши файлы Gerber в настоящую печатную плату. Я отправил свои файлы Gerber в JLCPCB для изготовления своей печатной платы. Их обслуживание очень хорошее. Я получил свою печатную плату в Индии в течение 10 дней.

Спецификация проекта прилагается ниже.

Шаг 18: Пайка компонентов

После получения платы от фабрики печатных плат необходимо спаять компоненты.

Для пайки вам понадобится приличный паяльник, припой, кусачки, фитили для распайки или помпа и мультиметр.

Рекомендуется припаять компоненты по высоте. Сначала припаяйте компоненты меньшей высоты.

Чтобы припаять компоненты, выполните следующие действия:

1. Протолкните ножки компонента через отверстия и переверните плату обратной стороной.

2. Прижмите кончик паяльника к стыку площадки и ножки компонента.

3. Подайте припой в соединение так, чтобы он обтекал вывод и покрывал контактную площадку. Как только он растечется по всему периметру, отодвиньте наконечник в сторону.

4. Обрежьте лишние ножки кусачками.

Следуйте приведенным выше правилам пайки всех компонентов.

Шаг 19: Установка датчика тока ACS712

Полученный мной датчик тока ACS712 имеет предварительно припаянную винтовую клемму для подключения. Чтобы припаять модуль непосредственно к плате печатной платы, вам необходимо сначала отпаять винтовой зажим.

Я снимаю винтовые клеммы с помощью демонтажного насоса, как показано выше.

Затем перепаиваю модуль ACS712 вверх ногами.

Для подключения клемм Ip + и Ip- к плате я использовал ножки диодных клемм.

Шаг 20: Добавление понижающего преобразователя

Чтобы припаять модуль понижающего преобразователя, вам необходимо подготовить 4 прямых контакта разъема, как показано выше.

Припаяйте 4 контакта разъема к X1, 2 предназначены для вывода, а два оставшихся - для входов.

Шаг 21: добавляем Arduino Nano

Когда вы купите прямые заголовки, они будут слишком длинными для Arduino Nano. Вам нужно будет обрезать их до подходящей длины. Это означает 15 контактов каждый.

Лучший способ обрезать охватывающие части жатки - отсчитать 15 штифтов, вытащить 16-й штифт, а затем использовать кусачки, чтобы вырезать зазор между 15-м и 17-м штифтами.

Теперь нам нужно установить женские разъемы на печатную плату. Возьмите свои женские заголовки и поместите их на мужские заголовки на плате Arduino Nano.

Затем припаяйте штырьки розетки к плате контроллера заряда.

Шаг 22: Подготовка полевых МОП-транзисторов

Перед тем, как припаивать полевые МОП-транзисторы Q1 Q2 и диод D1 к плате, лучше сначала прикрепить к ним радиаторы. Радиаторы используются для отвода тепла от устройства, чтобы поддерживать более низкую температуру устройства.

Нанесите слой радиатора на металлическую опорную пластину полевого МОП-транзистора. Затем поместите теплопроводящую прокладку между полевым МОП-транзистором и радиатором и затяните винт. Вы можете прочитать эту статью о том, почему радиатор необходим.

Наконец, припаяйте их к плате контроллера заряда.

Шаг 23: Установка стоек

После пайки всех деталей установите стойки по 4 углам. Я использовал латунные шестигранные стойки M3.

Использование стоек обеспечит достаточный зазор между паяльными соединениями и проводами от земли.

Шаг 24: Программное обеспечение и библиотеки

Сначала загрузите прилагаемый код Arduino. Затем загрузите следующие библиотеки и установите их.

1. Один провод

2. Далласская температура

3. LiquidCrystal_I2C

4. Библиотека PID

Для гибкости весь код разбит на небольшой функциональный блок. Предположим, пользователь не заинтересован в использовании ЖК-дисплея и доволен светодиодной индикацией. Затем просто отключите lcd_display () из цикла void (). Это все. Аналогичным образом, в соответствии с требованиями пользователя, он может включать и отключать различные функции.

После установки всех вышеперечисленных библиотек загрузите код Arduino.

Примечание. Сейчас я работаю над программным обеспечением для реализации лучшего алгоритма зарядки. Пожалуйста, оставайтесь на связи, чтобы получить последнюю версию.

Обновление от 02.04.2020

Загрузили новое ПО с улучшенным алгоритмом зарядки и реализацией в нем ПИД-регулятора.

Шаг 25: Заключительное тестирование

Подключите клеммы аккумулятора контроллера заряда (BAT) к аккумулятору 12 В. Убедитесь, что полярность правильная. После подключения светодиод и ЖК-дисплей сразу начнут работать. Вы также увидите напряжение и температуру батареи во 2-й строке ЖК-дисплея.

Затем подключите солнечную панель к солнечному терминалу (SOL), вы можете увидеть солнечное напряжение, ток и мощность в первой строке ЖК-дисплея. Я использовал лабораторный источник питания для имитации солнечной панели. Я использовал свои измерители мощности, чтобы сравнить значения напряжения, тока и мощности с ЖК-дисплеем.

Процедура тестирования показана в этом демонстрационном видео.

В будущем я спроектирую корпус для этого проекта, напечатанный на 3D-принтере. Не пропадай.

Этот проект участвует в конкурсе PCB Contest, проголосуйте за меня. Ваши голоса - настоящее вдохновение для меня, чтобы я усерднее работал над написанием более полезных проектов, подобных этому.

Спасибо, что прочитали мою инструкцию. Если вам нравится мой проект, не забудьте поделиться им.

Комментарии и отзывы всегда приветствуются.

Финалист в конкурсе PCB Design Challenge