Контроллер заряда от солнечных батарей DIY Arduino PWM5 (файлы печатной платы и программное обеспечение в комплекте): 9 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Несколько лет назад Джулиан Илетт разработал оригинальный контроллер заряда солнечной батареи "PWM5" на базе микроконтроллера PIC. Он также экспериментировал с версией на базе Arduino. Вы можете найти его видео здесь:

Согласно схеме Джулианса, arduined.eu разработал очень маленькую версию, основанную на Arduino Pro Mini 5 В, 16 МГц:

После того, как я уже спроектировал и построил два понижающих солнечных зарядных устройства MPPT, я захотел попробовать эту очень упрощенную конструкцию.

Шаг 1: Рисование схемы

Схема основана на нарисованном от руки Джулиане. Я постарался сделать это как можно проще для понимания. Это также будет основой для правильной печатной платы.

Шаг 2: проектирование правильной печатной платы

Схема Eagle была основой для этой компоновки печатной платы. Гусеницы односторонние и очень широкие. Это позволяет легко протравить доски, если вы не хотите заказывать их у производителя.

Шаг 3: Подготовка прототипной платы

Прежде чем заказывать платы, я хотел проверить дизайн на макете платы. Его размер составляет 0,8 х 1,4 дюйма.

Шаг 4: заполнение доски

Поскольку размер платы должен совпадать с размером Pro Mini, компоненты расположены очень близко друг к другу. Конечно, мы могли бы также использовать SMD-компоненты, но я хотел, чтобы конструкция была максимально удобной для самостоятельной работы. Названия компонентов можно найти на схеме. Все резисторы имеют размер 1/4 Вт.

Кстати: это была моя первая попытка пайки без свинца. Так это могло выглядеть чище;-)

Шаг 5: Тестирование цепи нагнетательного насоса Диксона

Поскольку я хотел снизить энергопотребление до минимума (около 6 мА), я использовал версию Arduino Pro Mini с напряжением 3,3 В и частотой 8 МГц. Поэтому из-за напряжения питания 3,3 В (вместо 5 В) я не был уверен, сможет ли зарядный насос генерировать необходимое напряжение затвора для МОП-транзистора IRF3205. Поэтому я провел небольшой эксперимент с разными частотами ШИМ и конденсаторами накачки. Как видите, напряжения около 5,5 В было недостаточно для управления полевым МОП-транзистором без логической логики. Поэтому я решил использовать IRLZ44N. Это так называемый полевой МОП-транзистор логического уровня, который отлично работает с напряжением 5 В.

Шаг 6: Пайка оставшихся компонентов и проводов

Затем пришло время припаять оставшиеся компоненты, а также провода и внешний антибликовый диод. Этот диод очень важен! Убедитесь, что он способен выдерживать ваш максимальный ток.

Шаг 7: Тесты программного обеспечения

Поскольку исходная программа немного походила на ваши дела, я решил написать свою собственную. Вы можете скачать его (и файлы Eagle PCB, а также Gerbers) на моем GitHub. Ссылка находится в конце данного руководства.

Важным шагом было определение максимальной частоты переключения схемы драйвера MOSFET Джулиана. Как видите, частота 15 кГц выглядит ужасно (измерено на затворе MOSFET) и выделяет много тепла. С другой стороны, 2 кГц выглядит приемлемо. Отличия вы можете увидеть на видео на первой странице этой статьи.

Для проведения необходимых измерений я использовал свой дешевый карманный осциллограф DSO201, мультиметр и измеритель мощности DIY Arduino.

Шаг 8: Заключение, ссылки для скачивания

Итак, каков итог этого небольшого проекта? Он работает нормально, но, конечно, его нельзя использовать при номинальном напряжении батареи ниже 12 В. По крайней мере, в этом случае это было бы очень неэффективно, потому что это просто зарядное устройство с ШИМ, а не понижающий преобразователь. У него также нет отслеживания MPPT. Но для своих размеров это весьма впечатляюще. Он также работает с очень маленькими солнечными батареями или при очень тусклом солнечном свете.

И, конечно же, строить эту штуку - огромное удовольствие. Мне также нравилось играть со своим осциллографом и визуализировать схему драйвера MOSFET.

Надеюсь, это небольшое руководство было для вас полезным. Также посмотрите мои другие видео по электронике на моем канале YouTube.

Программное обеспечение, файлы Eagle CAD и файлы Gerber на моем GitHub:

github.com/TheDIYGuy999/PWM5

Зарядные устройства MPPT на моем GitHub:

github.com/TheDIYGuy999/MPPT_Buck_Converte…

github.com/TheDIYGuy999/MPPT_Buck_Converte…

Мой канал на YouTube:

www.youtube.com/channel/UCqWO3PNCSjHmYiACD…

Шаг 9: Где заказать доски

Платы можно заказать здесь:

jlcpcb.com (с прикрепленными файлами Gerber)

oshpark.com (с файлом доски Eagle)

конечно есть и другие альтернативы