ARDUINO SOLARNI UPRAVLJAČ PUNJENJA (verzija-1): 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

[Reproduciraj video]

U svojim prethodnim uputama opisao sam detalje nadzora energije solarnog sustava izvan mreže. Za to sam također pobijedio na natjecanju 123D krugova. Možete vidjeti ovaj ARDUINO ENERGETSKI MJERILAC.

Na kraju objavljujem svoj novi kontroler punjenja verzije 3. Nova verzija je učinkovitija i radi s MPPT algoritmom.

Sve moje projekte možete pronaći na:

To možete vidjeti klikom na sljedeću vezu.

ARDUINO MPPT SOLARNI UPRAVLJAČ PUNJENJA (verzija-3.0)

Moj kontroler punjenja verzije 1 možete vidjeti klikom na sljedeću vezu.

ARDUINO SOLARNI KONTROLER PUNJENJA (Verzija 2.0)

U solarnom sustavu, kontroler punjenja je srce sustava koji je dizajniran za zaštitu punjive baterije. U ovom uputstvu ću objasniti PWM regulator punjenja.

U Indiji većina ljudi živi u ruralnim područjima gdje do sada nije dosegnut nacionalni dalekovod. Postojeće električne mreže ne mogu opskrbiti siromašne ljude potrebnom električnom energijom. Dakle, obnovljivi izvori energije (fotonaponske ploče i vjetroelektrane) generatori) najbolja su opcija po meni. Znam bolje o boli seoskog života jer sam i ja iz tog kraja. Pa sam dizajnirao ovaj DIY solarni regulator punjenja kako bih pomogao drugima, ali i za svoj dom. Ne možete vjerovati, moj domaći solarni sustav osvjetljenja puno pomaže tijekom nedavne ciklone Phailin.

Prednost solarne energije je u tome što je manje održavanja i zagađenja, ali njihovi glavni nedostaci su visoki troškovi proizvodnje, niska učinkovitost pretvorbe energije. Budući da solarni paneli i dalje imaju relativno nisku učinkovitost pretvorbe, ukupni troškovi sustava mogu se smanjiti korištenjem učinkovitog solarnog regulatora punjenja koji može izvući najveću moguću snagu iz panela.

Što je kontroler punjenja?

Regulator solarnog punjenja regulira napon i struju iz vaših solarnih panela koji se nalazi između solarne ploče i baterije. Koristi se za održavanje ispravnog napona punjenja na baterijama. Kako ulazni napon iz solarne ploče raste, regulator punjenja regulira punjenje baterija sprječavajući njihovo prekomjerno punjenje.

Vrste kontrolera punjenja:

1. UKLJUČENO

2. PWM

3. MPPT

Najosnovniji regulator punjenja (tip ON/OFF) jednostavno prati napon baterije i otvara krug, zaustavljajući punjenje, kada napon baterije poraste na određenu razinu.

Među 3 kontrolera punjenja MPPT ima najveću učinkovitost, ali je skup i zahtijeva složene sklopove i algoritme. Kao početnik hobist poput mene, mislim da je PWM kontroler punjenja najbolji za nas, što se smatra prvim značajnim napretkom u punjenju solarnih baterija.

Što je PWM:

Modulacija širine impulsa (PWM) najučinkovitije je sredstvo za postizanje punjenja baterije konstantnog napona podešavanjem omjera rada sklopki (MOSFET). U PWM kontroleru punjenja, struja iz solarne ploče sužava se prema stanju baterije i potrebama punjenja. Kad napon baterije dosegne regulacijsku zadanu vrijednost, PWM algoritam polako smanjuje struju punjenja kako bi se izbjeglo zagrijavanje i stvaranje plinova iz baterije, no punjenje nastavlja vraćati maksimalnu količinu energije u bateriju u najkraćem vremenu.

Prednosti PWM kontrolera punjenja:

1. Veća učinkovitost punjenja

2. Dulji vijek trajanja baterije

3. Smanjite pregrijavanje baterije

4. Smanjuje stres na bateriji

5. Sposobnost desulfatizacije baterije.

Ovaj regulator punjenja može se koristiti za:

1. Punjenje baterija koje se koriste u solarnom kućnom sustavu

2. Solarni fenjer u ruralnom području

3. Punjenje mobitela

Mislim da sam puno opisao o pozadini kontrolera punjenja.

Poput mojih ranijih instrukcija, koristio sam ARDUINO kao mikro kontroler koji uključuje ugrađeni PWM i ADC.

Korak 1: Potrebni dijelovi i alati:

Dijelovi:

1. ARDUINO UNO (Amazon)

2. LCD s 16 x 2 LIKOVA (Amazon)

3. MOSFETI (IRF9530, IRF540 ili ekvivalent)

4. TRANZISTORI (2N3904 ili ekvivalentni NPN tranzistori)

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

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

7. DIODA (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. LED diode (Amazon / crvena i zelena)

10. OSIGURAČI (5A) I DRŽAČ OSIGURAČA (Amazon)

11. DASKA ZA KRUH (Amazon)

12. PERFORIRANI ODBOR (Amazon)

13. DŽEMPER ŽICE (Amazon)

14. KUTIJA ZA PROJEKTE

15.6 TERMINAL VIJAKA ZA PIN

16. SKOTIRAJTE MONTAŽNE KVADRATE (Amazon)

Alati:

1. BUŠILICA (Amazon)

2. LIJEPILO (Amazon)

3. HOBBY NOŽ (Amazon)

4. LETELO ZA LETLJENJE (Amazon)

Korak 2: Krug kontrolera punjenja

Cijeli krug regulatora punjenja dijelim na 6 dijelova radi boljeg razumijevanja

1. Mjerenje napona

2. Generiranje PWM signala

3. MOSFET sklopka i upravljački program

4. Filter i zaštita

5. Prikaz i indikacija

6. LOAD uključeno/isključeno

Korak 3: Senzori napona

Glavni senzori u kontroleru punjenja su osjetnici napona koji se lako mogu implementirati pomoću kruga razdjelnika napona. Moramo osjetiti napon koji dolazi iz solarne ploče i napon baterije.

Budući da je ulazni napon analognog pina ARDUINO ograničen na 5V, razdjelnik napona sam dizajnirao na takav način da izlazni napon s njega treba biti manji od 5 V. Koristio sam 5W (Voc = 10v) solarni panel i 6v i 5.5Ah SLA baterija za spremanje energije. Dakle, moram smanjiti oba napona na niži od 5 V. Upotrijebio sam R1 = 10k i R2 = 4,7K pri mjerenju oba napona (napon solarne ploče i napon baterije). Vrijednost R1 i R2 može biti niža, ali problem je u tome što kada je otpor nizak, kroz nju prolazi veća struja, što rezultira velikom količinom energije (P = I^2R) koja se rasipa u obliku topline. Dakle, mogu se odabrati različite vrijednosti otpora, ali treba paziti da se smanji gubitak snage kroz otpor.

Dizajnirao sam ovaj regulator punjenja za svoje potrebe (6V baterija i 5w, 6V solarna ploča), za veći napon morate promijeniti vrijednost otpornika razdjelnika. Za odabir odgovarajućih otpornika možete koristiti i mrežni kalkulator

U kodu sam nazvao varijablu "solar_volt" za napon iz solarne ploče i "bat_volt" za napon baterije.

Vout = R2/(R1+R2)*V

neka napon ploče = 9V tijekom jakog sunčevog svjetla

R1 = 10k i R2 = 4,7 k

solarni_volt = 4,7/(10+4,7)*9,0 = 2,877v

neka napon baterije bude 7V

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

Oba napona razdjelnika napona su niža od 5v i prikladna su za analogni pin ARDUINO

Kalibracija ADC -a:

uzmimo primjer:

stvarni volt/izlaz razdjelnika = 3.127 2.43 V je ekvivalent do 520 ADC

1 je ekvv.004673V

Ovom metodom kalibrirajte senzor.

ARDUINO KOD:

za (int i = 0; i <150; i ++) {sample1+= analogRead (A0); // očitavanje ulaznog napona sa solarne ploče

sample2+= analogRead (A1); // očitavanje napona baterije

kašnjenje (2);

}

uzorak1 = uzorak1/150;

uzorak2 = uzorak2/150;

solarni_volt = (uzorak1* 4.673* 3.127)/1000;

bat_volt = (uzorak2* 4.673* 3.127)/1000;

Za kalibraciju ADC -a pogledajte moje prethodne upute gdje sam detaljno objasnio.

Korak 4: Generiranje Pwm signala:

Drugoplasirani na Arduino natjecanju

Drugoplasirani u Green Electronics Challenge -u