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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

[Reproduciraj video]

U svojim prethodnim uputstvima opisao sam detalje nadgledanja energije solarnog sistema van mreže. Za to sam pobijedio i na takmičenju 123D kola. Možete vidjeti ovaj ARDUINO ENERGETSKI MJERILAC.

Na kraju objavljujem svoj novi kontroler punjenja verzije 3. Nova verzija je efikasnija 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 sistemu, kontroler punjenja je srce sistema 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 dostupan nacionalni mrežni dalekovod. Postojeće električne mreže nisu u stanju opskrbiti te siromašne ljude električnom energijom. Dakle, obnovljivi izvori energije (fotonaponski paneli i vjetroelektrane generatori) najbolja su opcija po meni. Znam bolje o boli seoskog života jer sam i ja iz tog područja. Pa sam dizajnirao ovaj DIY solarni regulator punjenja kako bih pomogao drugima, ali i za svoj dom. Ne možete vjerovati, moj domaći sistem solarnog osvjetljenja puno pomaže tokom nedavnog ciklona Phailin.

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

Šta je kontroler punjenja?

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

Vrste kontrolera punjenja:

1. ON OFF

2. PWM

3. MPPT

Najosnovniji regulator punjenja (tip ON/OFF) jednostavno prati napon baterije i otvara krug, prekidajući punjenje, kada napon baterije poraste na određeni nivo.

Među 3 kontrolera punjenja MPPT ima najveću efikasnost, ali je skup i zahtijeva složene krugove 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.

Šta je PWM:

Modulacija širine impulsa (PWM) je najefikasnije sredstvo za postizanje punjenja baterije konstantnog napona podešavanjem radnog odnosa prekidača (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 plina akumulatora, no punjenje nastavlja vraćati maksimalnu količinu energije u bateriju u najkraćem vremenu.

Prednosti PWM kontrolera punjenja:

1. Veća efikasnost punjenja

2. Duže trajanje baterije

3. Smanjite zagrijavanje 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 sistemu

2. Solarni fenjer u ruralnom području

3. Punjenje mobitela

Mislim da sam dosta opisao pozadinu 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 sa 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. PLOČA ZA KRUH (Amazon)

12. PERFORIRANI ODBOR (Amazon)

13. JUMPER WIRES (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

Cijelo kolo kontrolera punjenja dijelim na 6 dijelova radi boljeg razumijevanja

1. Sontiranje napona

2. Generisanje PWM signala

3. MOSFET prebacivanje 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 senzori napona koji se lako mogu implementirati pomoću kruga razdjelnika napona. Moramo osjetiti napon koji dolazi iz solarne ploče i napon baterije.

Kako 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 pohranu energije. Dakle, moram smanjiti oba napona na niži od 5V. Koristio 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. Tako se mogu izabrati različite vrijednosti otpora, ali treba voditi računa da se smanji gubitak snage kroz otpor.

Dizajnirao sam ovaj regulator punjenja za svoje potrebe (6V baterija i 5w, 6V solarni panel), 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 pri jakom suncu

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 pogodna su za analogni pin ARDUINO

Kalibracija ADC -a:

uzmimo primjer:

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

1 je ekvv.004673V

Ovom metodom kalibrirajte senzor.

ARDUINO KOD:

for (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: Generisanje Pwm signala:

Drugoplasirani na Arduino takmičenju

Drugoplasirani u Green Electronics Challenge -u