DIY Arduino PWM5 napelemes töltésvezérlő (PCB fájlok és szoftver mellékelve): 9 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Néhány évvel ezelőtt Julian Ilett tervezte meg az eredeti, PIC mikrokontroller alapú "PWM5" napelemes töltésszabályozót. Kísérletezett egy Arduino alapú verzióval is. Videóit itt találod:

Julians vázlat szerint az arduined.eu egy nagyon kicsi verziót tervezett, az 5 V, 16 MHz-es Arduino Pro Mini alapján:

Miután már megterveztem és megépítettem két MPPT buck napelemes töltőt, ki akartam próbálni ezt a nagyon egyszerű konstrukciót.

1. lépés: A vázlatrajz rajzolása

A vázlat Julianus kézzel rajzolt példáján alapul. Próbáltam a lehető legegyszerűbben megérteni. Ez lesz a megfelelő NYÁK alapja is.

2. lépés: Megfelelő NYÁK tervezése

Ennek a NYÁK -elrendezésnek az Eagle sematikus alapja volt. A nyomvonalak egyoldalasak és nagyon szélesek. Ez lehetővé teszi a táblák egyszerű maratását, ha nem szeretné megrendelni a gyártótól.

3. lépés: A prototípus tábla előkészítése

Mielőtt megrendeltem a táblákat, ellenőrizni akartam a tervezést egy prototípus táblán. A mérete 0,8 x 1,4 hüvelyk.

4. lépés: A tábla kitöltése

Mivel az alaplapnak ugyanolyan méretűnek kell lennie, mint a Pro Mini -nek, az alkatrészek nagyon közel vannak egymáshoz. Természetesen használhattunk SMD komponenseket is, de szerettem volna a dizájnt a lehető legjobban barkácsolni. Az alkatrésznevek megtalálhatók a sematikus ábrán. Minden ellenállás 1/4 Watt méretű.

BTW: Ez volt az első ólommentes forrasztási kísérletem. Tehát tisztábbnak tűnhet;-)

5. lépés: A Dickson töltőszivattyú áramkörének tesztelése

Mivel az energiafogyasztást a lehető legalacsonyabb szinten akartam tartani (6 mA körül van), az Arduino Pro Mini 3,3 V -os, 8 MHz -es verzióját használtam. Tehát a 3,3 V -os (5 V -os) tápellátás miatt nem voltam biztos abban, hogy a töltőszivattyú képes lesz -e előállítani a szükséges kapufeszültséget az IRF3205 MOSFET számára. Így egy kis kísérletet végeztem a különböző PWM frekvenciákkal és szivattyúkondenzátorokkal. Mint látható, a körülbelül 5,5 V feszültség nem volt elegendő egy nem logikai szintű MOSFET meghajtásához. Ezért úgy döntöttem, hogy IRLZ44N -t használok. Ez egy úgynevezett logikai szintű MOSFET, és jól működik 5V -al.

6. lépés: A fennmaradó alkatrészek és vezetékek forrasztása

Ezután ideje volt forrasztani a többi komponenst, valamint a vezetékeket és a külső anti -back diódát. Ez a dióda nagyon fontos! Győződjön meg arról, hogy képes kezelni a maximális áramot.

7. lépés: Szoftverteszt

Mivel az eredeti szoftver kicsit olyan volt, mint te, úgy döntöttem, hogy megírom a sajátomat. Letöltheti (és az Eagle PCB fájlokat, valamint a Gerbereket) a GitHub -ról. A link ennek az utasításnak a végén található.

Fontos lépés volt a Julians MOSFET meghajtó áramkör maximális kapcsolási frekvenciájának kitalálása. Mint látható, a 15 kHz szörnyűnek tűnik (a MOSFET kapujánál mérve), és sok hőt termelne. A 2kHz viszont elfogadhatónak tűnik. A cikk első oldalán található videóban láthatja a különbségeket.

A szükséges mérések elvégzéséhez az olcsó DSO201 zseboszcilloszkópomat, egy multimétert és egy DIY Arduino teljesítménymérőt használtam.

8. lépés: Következtetés, letöltési linkek

Nos, mi a következtetése ennek a kis projektnek? Jól működik, de természetesen nem használható 12 V alatti akkumulátor névleges feszültségre. Legalábbis ez nagyon nem lenne hatékony ebben az esetben, mert ez csak egy PWM töltő, nem pedig egy buck konverter. Nem rendelkezik MPPT követéssel. De méretéhez képest lenyűgöző. Nagyon kicsi napelemekkel vagy nagyon gyenge napfénnyel is működik.

És persze nagyon jó móka építeni ezt a dolgot. Szerettem játszani az oszcilloszkópommal és vizualizálni a MOSFET meghajtó áramkörét.

Remélem, ez a kis Instructable hasznos volt számodra. Nézd meg a többi elektronikai videómat is a YouTube -csatornámon.

Szoftver, Eagle CAD és Gerber fájlok a GitHub -on:

github.com/TheDIYGuy999/PWM5

MPPT töltők a GitHub -on:

github.com/TheDIYGuy999/MPPT_Buck_Converte…

github.com/TheDIYGuy999/MPPT_Buck_Converte…

YouTube csatornám:

www.youtube.com/channel/UCqWO3PNCSjHmYiACD…

9. lépés: Hol lehet megrendelni a táblákat

A táblákat itt lehet megrendelni:

jlcpcb.com (a mellékelt Gerber fájlokkal)

oshpark.com (az Eagle tábla fájljával)

persze vannak más alternatívák is