ARDUINO PWM SOLAR CHARGE CONTROLLER (V 2.02): 25 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Ha egy hálózaton kívüli napkollektoros rendszert kíván telepíteni akkumulátorteleppel, akkor szüksége lesz egy Solar Charge Controllerre. Ez egy olyan eszköz, amelyet a napelem és az akkumulátorbank közé helyeznek, hogy szabályozzák az akkumulátorokba jutó napelemek által termelt elektromos energia mennyiségét. A fő funkció annak biztosítása, hogy az akkumulátor megfelelően fel legyen töltve és védve legyen a túltöltéstől. Ahogy a napelem bemeneti feszültsége emelkedik, a töltésszabályozó szabályozza az akkumulátorok töltését, megakadályozva a túltöltést, és lekapcsolja a terhelést, amikor az akkumulátor lemerül.

A Solar projektjeimet a honlapomon tekintheti meg: www.opengreenenergy.com és a YouTube csatorna: Open Green Energy

A napelemes töltésszabályozók típusai

Jelenleg kétféle töltésvezérlőt használnak általában a PV -rendszerekben:

1. Impulzusszélesség -modulációs (PWM) vezérlő

2. Maximum Power Point Tracking (MPPT) vezérlő

Ebben az utasításban elmagyarázom neked a PWM napelemes töltésvezérlőt. Korábban is publikáltam néhány cikket a PWM töltésvezérlőkről. A napelemes töltésvezérlőim korábbi verziója nagyon népszerű az interneten, és hasznos az emberek számára szerte a világon.

A korábbi verzióim megjegyzéseit és kérdéseit figyelembe véve módosítottam a meglévő V2.0 PWM töltésvezérlőn az új 2.02 verzióra.

A következők a V2.02 w.r.t V2.0 változásai:

1. Az alacsony hatékonyságú lineáris feszültségszabályozót az MP2307 buck konverter váltja fel 5 V -os tápellátáshoz.

2. Egy további áramérzékelő a napelemről érkező áram figyelésére.

3. A MOSFET-IRF9540-t IRF4905 váltja fel a jobb teljesítmény érdekében.

4. A fedélzeti LM35 hőmérséklet-érzékelőt DS18B20 szonda helyettesíti az akkumulátor pontos hőmérséklet-figyelése érdekében.

5. USB -port intelligens eszközök töltéséhez.

6. Egyetlen biztosíték használata kettő helyett

7. Egy további LED a napenergia állapotát jelzi.

8. 3 lépcsős töltési algoritmus megvalósítása.

9. A PID szabályozó megvalósítása a töltési algoritmusban

10. Egyedi PCB -t készített a projekthez

Leírás

1. Töltésvezérlő, valamint energiamérő

2. Automatikus akkumulátor feszültségválasztás (6V/12V)

3. PWM töltési algoritmus automatikus töltési alapértékkel az akkumulátor feszültségének megfelelően

4. LED jelzés a töltés állapotára és a terhelés állapotára

5. 20x4 karakteres LCD kijelző feszültségek, áram, teljesítmény, energia és hőmérséklet megjelenítésére.

6. Villámvédelem

7. Fordított áramlás elleni védelem

8. Rövid áramkör és túlterhelés elleni védelem

9. Hőmérséklet kompenzáció a töltéshez

10. USB port töltőmodulokhoz

Kellékek

A PCBWay -ről megrendelheti a PCB V2.02 -t

1. Arduino Nano (Amazon / Banggood)

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

3. Power dióda -MBR2045 (Amazon / Aliexpress)

4. Buck Converter-MP2307 (Amazon / Banggood)

5. Hőmérséklet -érzékelő - DS18B20 (Amazon / Banggood)

6. Áramérzékelő - ACS712 (Amazon / Banggood)

7. TVS dióda- P6KE36CA (Amazon / Aliexpress)

8. Tranzisztorok - 2N3904 (Amazon / Banggood)

9. Ellenállások (100 x 2, 20 x 2, 10 x 2, 1 x 2, 330 ohm x 7) (Amazon / Banggood)

10. Kerámia kondenzátorok (0.1uF x 2) (Amazon / Banggood)

11. 20x4 I2C LCD (Amazon / Banggood)

12. RGB LED (Amazon / Banggood)

13. Kétszínű LED (Amazon)

15. Jumper vezetékek / vezetékek (Amazon / Banggood)

16. Fejlécek (Amazon / Banggood)

17. Hűtőbordák (Amazon / Aliexpress)

18. Biztosíték tartó és biztosítékok (Amazon)

19. Nyomógomb (Amazon / Banggood)

22. Csavarja be a csatlakozókat 1x6 tűs (Aliexpress)

23. PCB standoffs (Banggood)

24. USB aljzat (Amazon / Banggood)

Eszközök:

1. Forrasztópáka (Amazon)

2. Forrasztószivattyú (Amazon)

2. Huzalvágó és sztripper (Amazon)

3. Csavarhúzó (Amazon)

1. lépés: A PWM töltésvezérlő működési elve

A PWM az impulzusszélesség -modulációt jelenti, amely a töltés szabályozására használt módszert jelenti. Feladata, hogy a napelem feszültségét az akkumulátor feszültségéhez közel közelítse le, hogy biztosítsa az akkumulátor megfelelő feltöltését. Más szavakkal, lezárják a napelem feszültségét az akkumulátor feszültségéhez úgy, hogy a napelem Vmp -jét lehúzzák az akkumulátor rendszer feszültségére az áram változása nélkül.

Elektronikus kapcsolót (MOSFET) használ a napelem csatlakoztatására és leválasztására az akkumulátorral. A MOSFET nagyfrekvenciás, különböző impulzusszélességű kapcsolásával állandó feszültség tartható fenn. A PWM vezérlő önbeállítja az akkumulátorra küldött impulzusok szélességének (hosszának) és gyakoriságának változtatásával.

Ha a szélesség 100%, a MOSFET teljesen be van kapcsolva, lehetővé téve a napelemek tömeges feltöltését. Amikor a szélesség 0%, a tranzisztor KI van nyitva, körbekapcsolva a napelemet, megakadályozva, hogy minden áram áramoljon az akkumulátorba, amikor az akkumulátor teljesen fel van töltve.

2. lépés: Hogyan működik az áramkör?

A töltésvezérlő szíve egy Arduino Nano kártya. Az Arduino két feszültségosztó áramkör segítségével érzékeli a napelem és az akkumulátor feszültségét. Ezeknek a feszültségi szinteknek megfelelően dönti el, hogyan töltse fel az akkumulátort és szabályozza a terhelést.

Megjegyzés: A fenti képen tipográfiai hiba van a tápellátásban és a vezérlőjelben. A piros vonal az áramellátást, a sárga pedig a vezérlőjelet jelzi.

Az egész vázlat a következő áramkörökre oszlik:

1. Áramelosztó áramkör:

Az akkumulátor energiáját (B+ & B-) 5 V-ra csökkenti az X1 (MP2307) bak konverter. A Buck konverter kimenete elosztásra kerül a

1. Arduino Board

2. LED -ek jelzésre

3. LCD kijelző

4. USB -port a modulok töltéséhez.

2. Bemeneti érzékelők:

A napelem és az akkumulátor feszültségét két feszültségosztó áramkör érzékeli, amelyek R1-R2 és R3-R4 ellenállásokból állnak. A C1 és C2 szűrőkondenzátorok a nem kívánt zajjelek kiszűrésére. A feszültségosztók kimenete az Arduino A0 és A1 analóg csapjaihoz van csatlakoztatva.

A napelemeket és a terhelési áramokat két ACS712 modul segítségével érzékelik. Az áramérzékelők kimenete az Arduino analóg A3 és A2 tűjéhez van csatlakoztatva.

Az akkumulátor hőmérsékletét DS18B20 hőmérséklet -érzékelővel mérik. Az R16 (4.7K) felhúzó ellenállás. A hőmérséklet -érzékelő kimenete az Arduino Digital D12 tűhöz van csatlakoztatva.

3. Vezérlő áramkörök:

A vezérlő áramköröket alapvetően két Q1 és Q2 p-MOSFET alkotja. A MOSFET Q1 a töltési impulzus elküldésére szolgál az akkumulátorra, a MOSFET Q2 pedig a terhelés meghajtására szolgál. Két MOSFET meghajtó áramkör két T1 és T2 tranzisztorból áll, R6 és R8 felhúzó ellenállásokkal. A tranzisztorok alapáramát az R5 és R7 ellenállások szabályozzák.

4. Védelmi áramkörök:

A napelemes oldali bemeneti túlfeszültséget TV1 D1 dióda védi. Az akkumulátorról a napelemre fordított áramot Schottky D2 dióda védi. A túláramot F1 biztosíték védi.

5. LED jelzés:

A LED1, LED2 és LED3 jelzi a szolár, az akkumulátor és a terhelés állapotát. Az R9 -R15 ellenállások áramkorlátozó ellenállások.

7. LCD kijelző:

Az I2C LCD kijelző különféle paraméterek megjelenítésére szolgál.

8. USB töltés:

Az USB -aljzat a Buck Converter 5V -os kimenetére van csatlakoztatva.

9. Rendszer -visszaállítás:

Az SW1 egy nyomógomb az Arduino alaphelyzetbe állításához.

A rajzot letöltheti az alábbi PDF formátumban.

3. lépés: A napelemes töltésvezérlő fő funkciói

A töltésszabályozót úgy tervezték, hogy ügyeljen a következő pontokra.

1. Az akkumulátor túltöltésének megakadályozása: A napelem által az akkumulátorhoz táplált energia korlátozása, amikor az akkumulátor teljesen feltöltődik. Ez a kódom charge_cycle () kódjában valósul meg.

2. Az akkumulátor túltöltésének megakadályozása: Az akkumulátor leválasztása az elektromos terhelésről, amikor az akkumulátor töltöttségi szintje alacsony. Ez a kódom load_control () fájljában valósul meg.

3. Terhelésszabályozó funkciók biztosítása: Egy elektromos terhelés automatikus csatlakoztatása és leválasztása egy meghatározott időpontban. A terhelés bekapcsol, amikor napnyugta, és kikapcsol, amikor napkelte. Ez a kódom load_control () fájljában valósul meg. 4. Teljesítmény és energia figyelése: A terhelési teljesítmény és az energia monitorozása és megjelenítése.

5. Védelem a rendellenes állapottól: Az áramkör védelme a különböző rendellenes helyzetektől, mint a villámlás, túlfeszültség, túláram és rövidzárlat stb.

6. Jelzés és megjelenítés: A különböző paraméterek kijelzése és megjelenítése

7. Soros kommunikáció: Különféle paraméterek nyomtatása a soros monitoron

8. USB töltés: Okos eszközök töltésére

4. lépés: Feszültségmérés

A feszültségérzékelőket a napelem és az akkumulátor feszültségének érzékelésére használják. Két feszültségosztó áramkör használatával valósul meg. Két R1 = 100k és R2 = 20k ellenállásból áll a napelem feszültségének érzékelésére, és hasonlóan R3 = 100k és R4 = 20k az akkumulátor feszültségéhez. Az R1 és R2 kimenete az Arduino analóg A0 tűjéhez, az R3 és R4 kimenete pedig az Arduino analóg A1 tűhöz van csatlakoztatva.

Feszültségmérés: Az Arduino analóg bemenetei használhatók 0 és 5 V közötti egyenáramú feszültség mérésére (szabványos 5 V -os analóg referenciafeszültség használatakor), és ez a tartomány növelhető feszültségosztó hálózat használatával. A feszültségosztó csökkenti a mért feszültséget az Arduino analóg bemenetek tartományában.

Feszültségosztó áramkör esetén Vout = R2/(R1+R2) x Vin

Vin = (R1+R2)/R2 x Vout

Az analogRead () függvény leolvassa a feszültséget, és 0 és 1023 közötti számra alakítja át

Kalibrálás: A kimeneti értéket az Arduino egyik analóg bemenetével és annak analogRead () függvényével fogjuk leolvasni. Ez a függvény 0 és 1023 közötti értéket ad ki, ami 0,00488V minden egyes lépéshez (5/1024 = 0,00488V)

Vin = Vout*(R1+R2)/R2; R1 = 100k és R2 = 20k

Vin = ADC szám*0,00488*(120/20) Volt // A kiemelt rész a Scale factor

Megjegyzés: Ez arra enged minket következtetni, hogy az 1023 -as érték pontosan 5,0 voltos bemeneti feszültségnek felel meg. A gyakorlatban előfordulhat, hogy nem mindig kap 5V -ot az Arduino 5V -os csapból. Tehát a kalibrálás során először mérje meg az Arduino 5v és GND csapjai közötti feszültséget multiméter segítségével, és használja a skála tényezőt az alábbi képlet segítségével:

Scale factor = mért feszültség/1024

5. lépés: Árammérés

Az áramméréshez Hall Effect áramérzékelőt használtam, ACS 712 -5A változatot. Az ACS712 érzékelőnek három változata létezik az aktuális érzékelés tartománya alapján. Az ACS712 érzékelő leolvassa az aktuális értéket, és megfelelő feszültségértékké alakítja át. A két mérést összekötő érték az Érzékenység. A kimeneti érzékenység minden változatnál a következő:

ACS712 modell -> Aktuális tartomány-> Érzékenység

ACS712 ELC -05 -> +/- 5A -> 185 mV/A

ACS712 ELC -20 -> +/- 20A -> 100 mV/A

ACS712 ELC -30 -> +/- 30A -> 66 mV/A

Ebben a projektben az 5A változatot használtam, amelynek érzékenysége 185 mV/A, és a középérzékelő feszültsége 2,5 V, ha nincs áram.

Kalibráció:

analóg olvasási érték = analogRead (Pin);

Érték = (5/1024)*analóg olvasási érték // Ha nem kap 5 V -ot az Arduino 5 V -os tűjéből, Áramerősség erősítőben = (Érték - offsetVoltage) / érzékenység

Az adatlapok szerint azonban az eltolási feszültség 2,5 V, az érzékenység pedig 185 mV/A

Áramerősség erősítőben = (Érték-2,5)/0,185

6. lépés: Hőmérsékletmérés

Miért van szükség hőmérséklet -ellenőrzésre?

Az akkumulátor kémiai reakciói a hőmérséklet hatására változnak. Ahogy az akkumulátor felmelegszik, a gázképződés fokozódik. Ahogy az akkumulátor hidegebb lesz, ellenállóbb lesz a töltéssel szemben. Attól függően, hogy mennyire változik az akkumulátor hőmérséklete, fontos, hogy beállítsa a töltést a hőmérsékletváltozásokhoz. Ezért fontos, hogy a töltést a hőmérsékleti hatások figyelembevételével állítsuk be. A hőmérséklet -érzékelő méri az akkumulátor hőmérsékletét, és a Solar Charge Controller ezt a bemenetet használja a töltési alapérték szükség szerinti beállításához. A kompenzációs érték - 5 mv /degC /cella ólom -sav típusú akkumulátorok esetén. (–30 mV/ºC 12 V -nál és 15 mV/ºC 6 V -os akkumulátornál). A hőmérséklet -kompenzáció negatív előjele azt jelzi, hogy a hőmérséklet emelkedése a töltési alapérték csökkentését igényli. További részletekért kövesse ezt a cikket.

Hőmérsékletmérés DS18B20 segítségével

Az akkumulátor hőmérsékletének mérésére külső DS18B20 szondát használtam. Egyvezetékes protokollt használ a mikrokontrollerrel való kommunikációhoz. Csatlakoztatható a táblán lévő J4 portba.

A DS18B20 hőmérséklet -érzékelőhöz való csatlakozáshoz telepítenie kell a One Wire könyvtárat és a Dallas hőmérséklet -könyvtárat.

A DS18B20 érzékelő további részleteiről ebben a cikkben olvashat.

7. lépés: USB töltőáramkör

A tápellátáshoz használt MP2307 típusú konverter 3A -ig képes áramot szolgáltatni. Tehát elegendő mozgástere van az USB -eszközök töltéséhez. A VCC USB aljzat 5V -ra, a GND pedig a GND -re van csatlakoztatva. A fenti vázlatra hivatkozhat.

Megjegyzés: Az USB kimeneti feszültséget nem tartják 5 V -ig, ha a terhelési áram meghaladja az 1A -t. Ezért azt javaslom, hogy korlátozza az USB terhelést 1A alá.

8. lépés: Töltési algoritmus

Ha a vezérlő csatlakoztatva van az akkumulátorhoz, a program elindítja a műveletet. Kezdetben ellenőrzi, hogy a panel feszültsége elegendő -e az akkumulátor töltéséhez. Ha igen, akkor a töltési ciklusba lép. A töltési ciklus 3 szakaszból áll.

1. szakasz: Tömeges töltés:

Az Arduino közvetlenül csatlakoztatja a napelemet az akkumulátorhoz (99 % -os üzemidő). Az akkumulátor feszültsége fokozatosan növekszik. Amikor az akkumulátor feszültsége eléri a 14,4 V -ot, a 2. szakasz kezdődik.

Ebben a szakaszban az áram szinte állandó.

2. szakasz: Abszorpciós töltés:

Ebben a szakaszban az Arduino úgy fogja szabályozni a töltőáramot, hogy egy órán keresztül 14,4 -en tartja a feszültséget. A feszültséget a működési ciklus beállításával állandóan tartják.

3. szakasz: úszó töltés:

A szabályozó generálja a csepptöltést, hogy a feszültséget 13,5 V -on tartsa. Ebben a szakaszban az akkumulátor teljesen fel van töltve. Ha az akkumulátor feszültsége kevesebb, mint 13,2 V 10 percig.

A töltési ciklus megismétlődik.

9. lépés: Terhelésszabályozás

A terhelés automatikus csatlakoztatásához és leválasztásához az alkonyat/hajnal és az akkumulátor feszültségének figyelésével a terhelésszabályozás használható.

A terhelésszabályozás elsődleges célja a terhelés leválasztása az akkumulátorról, hogy megvédje azt a mélykisütéstől. A mélykisülés károsíthatja az akkumulátort.

Az egyenáramú terheléscsatlakozót kis teljesítményű egyenáramú terhelésre tervezték, például utcai lámpákhoz.

Magát a PV panelt használják fényérzékelőként.

Ha feltételezzük, hogy a napelem feszültsége> 5V, akkor hajnal és <5V szürkület.

BE Feltétel: Este, amikor a PV feszültségszintje 5 V alá csökken, és az akkumulátor feszültsége magasabb, mint az LVD beállítás, a vezérlő bekapcsolja a terhelést, és a terhelés zöld LED -je világít.

KI állapot: A terhelés a következő két esetben leáll.

1. Reggel, amikor a PV feszültsége nagyobb, mint 5 V, 2. Ha az akkumulátor feszültsége alacsonyabb az LVD beállításnál

Az LVD -t kisfeszültségű lekapcsolásnak nevezik

10. lépés: Erő és energia

Teljesítmény: A teljesítmény a feszültség (volt) és az áram (amper) szorzata

P = VxI A teljesítményegység Watt vagy KW

Energia: Az energia a teljesítmény (watt) és az idő (óra) szorzata

E = Pxt energiaegység wattóra vagy kilowattóra (kWh)

A teljesítmény és az energia felügyeletére a logika a szoftverben van megvalósítva, és a paraméterek 20x4 karakteres LCD -n jelennek meg.

Képhitel: imgoat

11. lépés: Védelem

1. Fordított polaritás és fordított áramvédelem a napelemek számára

A fordított polaritás és a fordított áramlás elleni védelem érdekében Schottky diódát (MBR2045) használnak.

2. Túltöltés és mélykisülés elleni védelem

A túltöltés és a mélykisülés elleni védelmet a szoftver valósítja meg.

3. Rövidzárlat és túlterhelés elleni védelem

A rövidzárlat és a túlterhelés elleni védelmet az F1 biztosíték biztosítja.

4. Túlfeszültség -védelem a napelem bemenetén

Átmeneti túlfeszültségek fordulnak elő az energiaellátó rendszerekben különböző okokból, de a villámok okozzák a legsúlyosabb túlfeszültségeket. Ez különösen igaz a PV rendszerekre a szabad helyek és a rendszer csatlakozó kábelei miatt. Ebben az új kialakításban 600 wattos kétirányú TVS diódát (P6KE36CA) használtam a villámlás és a túlfeszültség elnyomására a PV terminálokon.

képhitel: ingyenes képek

12. lépés: LED jelzések

1. Szolár LED: LED1 Egy kétszínű (piros/zöld) LED jelzi a napenergia állapotát, azaz alkonyatkor vagy hajnalban.

Solar LED ------------------- Solar Status

Zöld Nap

PIROS ------------------------- Éjszaka

2. Az akkumulátor töltöttségi állapotának (SOC) LED: LED2

Az akkumulátor energiatartalmát meghatározó fontos paraméter a töltési állapot (SOC). Ez a paraméter azt jelzi, hogy mennyi töltés áll rendelkezésre az akkumulátorban. Az RGB LED jelzi az akkumulátor töltöttségi állapotát. A csatlakoztatáshoz lásd a fenti vázlatot.

Akkumulátor LED ---------- Akkumulátor állapota

PIROS ------------------ A feszültség alacsony

ZÖLD ------------------ A feszültség egészséges

KÉK ------------------ Teljesen feltöltve

2. Terhelés LED: LED3

A töltöttségi állapot kijelzéséhez kétszínű (piros/zöld) LED-et használnak. A csatlakoztatáshoz lásd a fenti vázlatot.

Load LED ------------------- Load Status

ZÖLD ----------------------- Csatlakoztatva (BE)

PIROS ------------------------- Leválasztva (KI)

13. lépés: LCD kijelző

A napelemek, az akkumulátor és a terhelési paraméterek monitorozására 20X4 char LCD -t használnak.

Az egyszerűség kedvéért I2C LCD kijelzőt választottak ehhez a projekthez. Mindössze 4 vezetékre van szüksége az Arduino -val való interfészhez.

A kapcsolat az alábbiakban található:

LCD Arduino

VCC 5V, GNDGND, SDAA4, SCLA5

1. sor: Napelem feszültség, áram és teljesítmény

2. sor: Az akkumulátor feszültsége, hőmérséklete és a töltő állapota (töltés / nem töltés)

3. sor: Terhelési áram, teljesítmény és terhelés állapota

4. sor: Bemenő energia a napelemről és a terhelés által fogyasztott energia.

A könyvtárat le kell töltenie a LiquidCrystal_I2C oldalról.

14. lépés: Prototípus -készítés és tesztelés

1. Kenyeretábla:

Először egy kenyértáblán készítettem az áramkört. A forrasztás nélküli kenyértábla fő előnye, hogy forrasztásmentes. Így egyszerűen megváltoztathatja a kialakítást, csak szükség szerint húzza ki az alkatrészeket és a vezetékeket.

2. Perforált tábla:

A kenyértábla tesztelése után perforált táblán készítettem az áramkört. Ennek elkészítéséhez kövesse az alábbi utasításokat

i) Először helyezze be az összes alkatrészt a perforált lemez lyukába.

ii) Forrasztja fel az összes alátétet, és vágja le az extra lábakat egy csipesz segítségével.

iii) Csatlakoztassa a forrasztópárnákat a vázlat szerinti vezetékek segítségével.

iv) Használja a standoff -ot az áramkör földtől való leválasztásához.

A perforált tábla áramkör nagyon erős, és állandóan alkalmazható egy projektben. A prototípus tesztelése után, ha minden tökéletesen működik, folytathatjuk a végső NYÁK tervezését.

15. lépés: NYÁK -tervezés

A rajzot az EasyEDA online szoftver segítségével rajzoltam, miután áttértem a NYÁK elrendezésre.

A vázlatban hozzáadott összes komponensnek ott kell lennie, egymásra kell halmoznia, készen kell elhelyezni és továbbítani. Húzza az alkatrészeket a párnáinál fogva. Ezután helyezze a téglalap alakú határvonalba.

Az összes alkatrészt úgy rendezze el, hogy a tábla minimális helyet foglaljon el. Minél kisebb a lemez mérete, annál olcsóbb lesz a NYÁK gyártási költsége. Hasznos lehet, ha ezen a táblán rögzítési lyukak vannak, hogy a házba lehessen szerelni.

Most útvonalat kell tennie. Az útválasztás az egész folyamat legszórakoztatóbb része. Olyan ez, mint egy rejtvény megoldása! A nyomkövető eszköz használatával össze kell kapcsolnunk az összes összetevőt. A felső és az alsó réteget is használhatja, hogy elkerülje a két különböző sáv átfedését, és rövidebbé tegye a sávokat.

A Selyem réteggel szöveget adhat hozzá a táblához. Ezenkívül képesek vagyunk egy képfájlt beszúrni, ezért hozzáadok egy képet a webhelyem logójáról, amelyet ki kell nyomtatni a táblára. Végül a rézterület eszközzel létre kell hoznunk a NYÁK alapterületét.

Most a NYÁK készen áll a gyártásra.

16. lépés: Töltse le a Gerber -fájlokat

A NYÁK elkészítése után létre kell hoznunk azokat a fájlokat, amelyeket el lehet küldeni egy NYÁK -gyártó cégnek, amely a megfelelő időben visszaküld nekünk egy valódi PCB -t.

Az EasyEDA programban a Gyártási fájlokat (Gerber fájl) a Dokumentum> Gerber generálása menüpontban, vagy az eszköztáron a Gerber létrehozása gombra kattintva adhatja ki. A generált Gerber fájl tömörített csomag. A kibontás után a következő 8 fájl látható:

1. Alsó réz:.gbl

2. Felső réz:.gtl

3. Alsó forrasztómaszkok:.gbs

4. A legjobb forrasztómaszkok:.gts

5. Alsó selyemképernyő:.gbo

6. Felső selyemképernyő:.gto

7. Fúró:.drl

8. Vázlat:.vázlat

A Gerber fájlokat letöltheti a PCBWay webhelyről

Amikor megrendel a PCBWay -től, 10% adományt kapok a PCBWay -től a munkámhoz való hozzájárulás céljából. Kis segítséged arra ösztönözhet, hogy félelmetesebb munkát végezzek a jövőben. Köszönjük az együttműködést.

17. lépés: NYÁK -gyártás

Most itt az ideje, hogy megtudjuk egy olyan NYÁK -gyártót, amely a Gerber fájljainkat valódi PCB -vé tudja alakítani. A Gerber -fájljaimat elküldtem a JLCPCB -nek a PCB gyártásához. Szolgáltatásuk rendkívül jó. 10 napon belül megkaptam a PCB -t Indiában.

A projekt BOM -je az alábbi mellékletben található.

18. lépés: Az alkatrészek forrasztása

Miután megkapta a lapot a PCB fab házból, forrasztania kell az alkatrészeket.

A forrasztáshoz tisztességes forrasztópáka, forrasztó, csipesz, forrasztó kanóc vagy szivattyú és multiméter szükséges.

Jó gyakorlat az alkatrészek magasságuk szerinti forrasztása. Először a kisebb magasságú alkatrészeket kell forrasztani.

Az alkatrészek forrasztásához kövesse az alábbi lépéseket:

1. Nyomja át az alkatrész lábait a lyukaikon, és fordítsa a PCB -t a hátára.

2. Tartsa a forrasztópáka hegyét a párna és az alkatrész lábának találkozásához.

3. Töltse be a forrasztóanyagot a kötésbe úgy, hogy az átfolyjon a vezeték körül, és lefedje a betétet. Ha már körbefolyott, távolítsa el a hegyet.

4. Vágja le az extra lábakat egy Fogó segítségével.

Kövesse a fenti szabályokat az összes alkatrész forrasztásához.

19. lépés: Az ACS712 áramérzékelő felszerelése

A kapott ACS712 áramérzékelő előre beforrasztott csavaros kapoccsal rendelkezik a csatlakoztatáshoz. A modul forrasztásához közvetlenül a NYÁK -kártyán először ki kell forrasztania a csavaros csatlakozót.

A csavaros kapocsot forrasztószivattyú segítségével kiforrasztom a fentiek szerint.

Ezután fejjel lefelé forrasztom az ACS712 modult.

Az Ip+ és az Ip-terminál PCB-hez való csatlakoztatásához a dióda-sorkapcsokat használtam.

20. lépés: A Buck Converter hozzáadása

A Buck Converter modul forrasztásához elő kell készítenie 4 egyenes fejlécet a fentiek szerint.

Forrasztja az 4 fejlécet az X1 -nél, 2 a kimenethez, a másik kettő pedig a bemenetekhez.

21. lépés: Az Arduino Nano hozzáadása

Amikor megvásárolja az egyenes fejléceket, túl hosszúak lesznek az Arduino Nano számára. Meg kell vágni őket megfelelő hosszúságúra. Ez egyenként 15 tűt jelent.

A női fejrészek levágásának legjobb módja az, hogy számolja ki a 15 csapot, húzza meg a 16. tüskét, majd egy cölöp segítségével vágja el a 15. és 17. csap közötti rést.

Most telepítenünk kell a női fejléceket a NYÁK -ra. Fogja meg női fejléceit, és helyezze őket az Arduino Nano táblán lévő férfi fejlécekre.

Ezután forrasztja a női fejlécet a töltésvezérlő NYÁK -ra.

22. lépés: A MOSFET -ek előkészítése

Mielőtt forrasztaná a Q1 Q2 MOSFET -eket és a D1 diódát a NYÁK -ra, jobb, ha először rögzíti hozzájuk a hűtőbordákat. A hűtőbordákat a hő eltávolítására használják a készülékről az alacsonyabb készülékhőmérséklet fenntartása érdekében.

Vigyen fel egy réteg hűtőbordát a MOSFET fém alaplemezre. Ezután helyezze a hővezető párnát a MOSFET és a hűtőborda közé, és húzza meg a csavart. Olvassa el ezt a cikket arról, hogy miért elengedhetetlen a hűtőborda.

Végül forrasztja őket a töltésszabályozó NYÁK -ra.

23. lépés: Az akadályok felszerelése

Az összes alkatrész forrasztása után szerelje fel az ütközőket 4 sarokra. M3 Brass Hex Standoffs -t használtam.

A leállások használata elegendő távolságot biztosít a forrasztási kötések és vezetékek számára a talajtól.

24. lépés: Szoftver és könyvtárak

Először töltse le a mellékelt Arduino kódot. Ezután töltse le és telepítse az alábbi könyvtárakat.

1. Egy vezeték

2. DallasHőmérséklet

3. LiquidCrystal_I2C

4. PID könyvtár

A rugalmasság érdekében a teljes kódot a kis funkcionális blokkba osztják. Tegyük fel, hogy a felhasználót nem érdekli az LCD -kijelző használata, és elégedett a LED -jelzéssel. Ezután csak tiltsa le az lcd_display () -t a void loopból (). Ez minden. Hasonlóképpen, a felhasználói igényeknek megfelelően engedélyezheti és letilthatja a különböző funkciókat.

A fenti könyvtárak telepítése után töltse fel az Arduino kódot.

Megjegyzés: Most dolgozom a szoftveren, hogy megvalósítsam a jobb töltési algoritmust. Kérjük, vegye fel a kapcsolatot a legújabb verzió megszerzéséhez.

Frissítés 2020.04.02

Feltöltött egy új szoftvert továbbfejlesztett töltési algoritmussal és a benne lévő PID -vezérlő megvalósításával.

25. lépés: Végső tesztelés

Csatlakoztassa a töltésvezérlő akkumulátor kivezetéseit (BAT) egy 12 V -os akkumulátorhoz. Győződjön meg arról, hogy a polaritás helyes. A csatlakoztatás után a LED és az LCD azonnal működni kezd. Az akkumulátor feszültségét és hőmérsékletét az LCD kijelző 2. sorában is észreveheti.

Ezután csatlakoztasson egy napelemet a szolár terminálhoz (SOL), és láthatja a szolár feszültséget, áramot és teljesítményt az LCD kijelző első sorában. Labortápegységet használtam a napelem szimulálásához. A teljesítménymérők segítségével összehasonlítottam a feszültség, áram és teljesítmény értékeket az LCD kijelzővel.

A tesztelési eljárás ebben a bemutató videóban látható

A jövőben 3D nyomtatott házat tervezek ehhez a projekthez. Maradj kapcsolatban.

Ez a projekt egy bejegyzés a NYÁK -versenyen, kérem, szavazzon rám. Az Ön szavazatai valódi inspirációt jelentenek számomra ahhoz, hogy keményebben dolgozzak, hogy hasznosabb ilyen projekteket írjak.

Köszönöm, hogy elolvasta az Instructable -t. Ha tetszik a projektem, ne felejtse el megosztani.

Észrevételeket és visszajelzéseket mindig szívesen fogadunk.

Második hely a PCB Design Challenge -ben