ARDUINO PWM SOLAR CHARGE CONTROLLER (V 2.02): 25 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

თუ თქვენ გეგმავთ მზის სისტემის დამონტაჟებას ბატარეის ბანკით, დაგჭირდებათ მზის დატენვის კონტროლერი. ეს არის მოწყობილობა, რომელიც მოთავსებულია მზის პანელსა და ბატარეის ბანკს შორის, რათა აკონტროლოს მზის ენერგიის გამომუშავებული ენერგიის რაოდენობა ბატარეებში. მთავარი ფუნქციაა დარწმუნდეთ, რომ ბატარეა სწორად არის დამუხტული და დაცული ზედმეტი დატენვისგან. მზის პანელიდან შემავალი ძაბვის მატებასთან ერთად, დამუხტვის კონტროლერი არეგულირებს ბატარეების დატენვას, რაც თავიდან აიცილებს ზედმეტ დატენვას და გათიშავს დატვირთვას ბატარეის დაცლისას.

თქვენ შეგიძლიათ გაიაროთ ჩემი მზის პროექტები ჩემს ვებგვერდზე: www.opengreenenergy.com და YouTube Channel: Open Green Energy

მზის მუხტის კონტროლერების ტიპები

ამჟამად არსებობს ორი ტიპის დამუხტვის კონტროლერი, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება PV ენერგიის სისტემებში:

1. პულსის სიგანის მოდულაციის (PWM) კონტროლერი

2. Power Power Point Tracking (MPPT) მაქსიმალური კონტროლერი

ამ ინსტრუქციაში, მე აგიხსნით PWM მზის დატენვის კონტროლერის შესახებ. მე ასევე გამოქვეყნებული მაქვს რამდენიმე სტატია PWM ბრალდების კონტროლერებზე ადრეც. ჩემი მზის დამუხტვის კონტროლერების ადრინდელი ვერსია საკმაოდ პოპულარულია ინტერნეტში და გამოსადეგია მთელს მსოფლიოში.

ჩემი ადრეული ვერსიის კომენტარებისა და კითხვების გათვალისწინებით, მე შევიცვალე ჩემი არსებული V2.0 PWM დატენვის კონტროლერი ახალი ვერსიისთვის 2.02.

ქვემოთ მოცემულია ცვლილებები V2.02 w.r.t V2.0– ში:

1. დაბალი ეფექტური წრფივი ძაბვის მარეგულირებელი იცვლება მამლის გადამყვანი MP2307 5V დენის წყაროსთვის.

2. ერთი დამატებითი მიმდინარე სენსორი მზის პანელიდან მიმდინარე დენის მონიტორინგისთვის.

3. MOSFET-IRF9540 იცვლება IRF4905 უკეთესი შესრულებისთვის.

4. ბორტზე LM35 ტემპერატურის სენსორი იცვლება DS18B20 ზონდით ბატარეის ტემპერატურის ზუსტი მონიტორინგისთვის.

5. USB პორტი ჭკვიანი მოწყობილობების დასატენად.

6. ერთჯერადი დაუკრავენ ორის ნაცვლად

7. ერთი დამატებითი LED მიუთითებს მზის ენერგიის სტატუსზე.

8. დატენვის ალგორითმის 3 ეტაპის განხორციელება.

9. PID კონტროლერის განხორციელება დატენვის ალგორითმში

10. გააკეთა პერსონალური PCB პროექტისათვის

სპეციფიკაცია

1. დატენვის კონტროლერი, ასევე ენერგიის მრიცხველი

2. ბატარეის ძაბვის ავტომატური შერჩევა (6V/12V)

3. PWM დატენვის ალგორითმი ავტომატური დატენვის პარამეტრით ბატარეის ძაბვის მიხედვით

4. LED მითითება დატენვის მდგომარეობისა და დატვირთვის სტატუსისთვის

5. 20x4 პერსონაჟიანი LCD დისპლეი ძაბვების, დენის, სიმძლავრის, ენერგიისა და ტემპერატურის ჩვენებისათვის.

6. ელვისებური დაცვა

7. საპირისპირო მიმდინარე ნაკადის დაცვა

8. მოკლე წრიული და გადატვირთვის დაცვა

9. ტემპერატურის კომპენსაცია დატენვისთვის

10. USB პორტი გაჯეტების დატენვისთვის

მარაგები

თქვენ შეგიძლიათ შეუკვეთოთ PCB V2.02 PCBWay– დან

1. არდუინო ნანო (ამაზონი / ბანგგუდი)

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

3. სიმძლავრის დიოდი -MBR2045 (ამაზონი / ალიექსპრესი)

4. Buck Converter-MP2307 (Amazon / Banggood)

5. ტემპერატურის სენსორი - DS18B20 (Amazon / Banggood)

6. მიმდინარე სენსორი - ACS712 (Amazon / Banggood)

7. TVS დიოდი- P6KE36CA (Amazon / Aliexpress)

8. ტრანზისტორები - 2N3904 (Amazon / Banggood)

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

10. კერამიკული კონდენსატორები (0.1uF x 2) (Amazon / Banggood)

11. 20x4 I2C LCD (Amazon / Banggood)

12. RGB LED (Amazon / Banggood)

13. ბი ფერი LED (ამაზონი)

15. Jumper Wires / Wires (Amazon / Banggood)

16. ჰედერის ქინძისთავები (Amazon / Banggood)

17. სითბოს ნიჟარები (ამაზონი / ალიექსპრესი)

18. დაუკრავენ დამჭერები და დაუკრავენ (ამაზონი)

19. დააჭირეთ ღილაკს (Amazon / Banggood)

22. ხრახნიანი ტერმინალები 1x6 პინი (ალიექსპრესი)

23. PCB Standoffs (Banggood)

24. USB ბუდე (Amazon / Banggood)

ინსტრუმენტები:

1. შედუღების რკინა (ამაზონი)

2. გამაგრილებელი ტუმბო (ამაზონი)

2. მავთულის საჭრელი და სტრიპტიზი (ამაზონი)

3. ხრახნიანი მძღოლი (ამაზონი)

ნაბიჯი 1: PWM დატენვის კონტროლერის მუშაობის პრინციპი

PWM ნიშნავს პულსის სიგანის მოდულაციას, რაც ნიშნავს მეთოდს, რომელსაც იგი იყენებს მუხტის რეგულირებისთვის. მისი ფუნქციაა მზის პანელის ძაბვის შემცირება ბატარეასთან ახლოს, რათა უზრუნველყოს ბატარეის სწორად დატენვა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ისინი ბლოკავს მზის პანელის ძაბვას ბატარეის ძაბვაზე, მზის პანელის Vmp ქვემოთ ბატარეის სისტემის ძაბვამდე დენის ცვლილების გარეშე.

იგი იყენებს ელექტრონიკის გადამრთველს (MOSFET) მზის ბატარეის აკუმულატორთან დასაკავშირებლად და გათიშვის მიზნით. MOSFET– ის მაღალი სიხშირით სხვადასხვა პულსის სიგანეებით გადართვით შესაძლებელია მუდმივი ძაბვის შენარჩუნება. PWM კონტროლერი თვითრეგულირდება ბატარეაზე გაგზავნილი იმპულსების სიგანის (სიგრძის) და სიხშირის მიხედვით.

როდესაც სიგანე 100%-ია, MOSFET ჩართულია მთლიანად, რაც საშუალებას აძლევს მზის პანელს დატვირთოს ბატარეა. როდესაც სიგანე 0% -ზეა, ტრანზისტორი გამორთულია მზის პანელის ჩართვით, რაც ხელს უშლის ბატარეაზე რაიმე დენის გადინებას ბატარეის სრულად დატენვისას.

ნაბიჯი 2: როგორ მუშაობს სქემა?

დამუხტვის კონტროლერის გული არის Arduino Nano დაფა. არდუინო გრძნობს მზის პანელის და ბატარეის ძაბვებს ორი ძაბვის გამყოფი სქემის გამოყენებით. ამ ძაბვის დონის მიხედვით, ის წყვეტს როგორ დატენოს ბატარეა და აკონტროლოს დატვირთვა.

შენიშვნა: ზემოთ მოცემულ სურათზე არის ძალაუფლების და საკონტროლო სიგნალის ტიპოგრაფიული შეცდომა. წითელი ხაზი არის ძალა და ყვითელი ხაზი არის საკონტროლო სიგნალი.

მთელი სქემა დაყოფილია შემდეგ სქემებად:

1. დენის განაწილების წრე:

ბატარეის ენერგია (B+ & B-) მცირდება 5V– მდე X1 (MP2307) მამლის გადამყვანით. მამალი კონვერტორიდან გამომავალი განაწილებულია

1. არდუინოს დაფა

2. LED- ები მითითებისთვის

3. LCD დისპლეი

4. USB პორტი გაჯეტების დასატენად.

2. შეყვანის სენსორები:

მზის პანელის და ბატარეის ძაბვები იგრძნობა ორი ძაბვის გამყოფი სქემის გამოყენებით, რომელიც შედგება რეზისტორებისგან R1-R2 & R3- R4. C1 და C2 არის ფილტრის კონდენსატორები არასასურველი ხმაურის სიგნალების გასასუფთავებლად. ძაბვის გამყოფიდან გამომავალი დაკავშირებულია Arduino– ს ანალოგიურ ქინძისთავებთან შესაბამისად A0 და A1.

მზის პანელი და დატვირთვის დენები იგრძნობა ორი ACS712 მოდულის გამოყენებით. მიმდინარე სენსორებიდან გამომავალი დაკავშირებულია Arduino– ს ანალოგიურ პინთან A3 და A2 შესაბამისად.

ბატარეის ტემპერატურა იზომება DS18B20 ტემპერატურის სენსორის გამოყენებით. R16 (4.7K) არის გამწევ რეზისტორი. ტემპერატურის სენსორის გამომავალი დაკავშირებულია Arduino Digital pin D12- თან.

3. საკონტროლო სქემები:

საკონტროლო სქემები ძირითადად ჩამოყალიბებულია ორი p-MOSFET Q1 და Q2 საშუალებით. MOSFET Q1 გამოიყენება ბატარეაზე დატენვის პულსის გასაგზავნად და MOSFET Q2 გამოიყენება ტვირთის გადასატანად. ორი MOSFET დრაივერის სქემა შედგება ორი ტრანზისტორისგან T1 და T2 გამყვანი რეზისტორებით R6 და R8. ტრანზისტორების საბაზისო დენი კონტროლდება R5 და R7 რეზისტორებით.

4. დაცვის სქემები:

მზის პანელის მხრიდან შეყვანის ზედმეტი ძაბვა დაცულია TVS დიოდის D1 გამოყენებით. საპირისპირო დენი ბატარეიდან მზის პანელზე დაცულია Schottky diode D2- ით. ზედმეტი დენი დაცულია დაუკრავე F1– ით.

5. LED ჩვენება:

LED1, LED2 და LED3 გამოიყენება მზის, ბატარეის და დატვირთვის სტატუსის შესაბამისად. რეზისტორები R9- დან R15- მდე არის მიმდინარე შემზღუდველი რეზისტორები.

7. LCD ეკრანი:

I2C LCD დისპლეი გამოიყენება სხვადასხვა პარამეტრების საჩვენებლად.

8. USB დატენვა:

USB ბუდე არის დამაკავშირებელი 5 ვ -მდე გამომავალი Buck Converter– დან.

9. სისტემის გადატვირთვა:

SW1 არის ღილაკი Arduino– ს გადატვირთვისთვის.

თქვენ შეგიძლიათ გადმოწეროთ სქემა ქვემოთ მოცემულ PDF ფორმატში.

ნაბიჯი 3: მზის დატენვის კონტროლერის ძირითადი ფუნქციები

დატენვის კონტროლერი შექმნილია შემდეგი პუნქტების გათვალისწინებით.

1. თავიდან აიცილეთ ბატარეის გადატვირთვა: შეზღუდეთ ენერგია, რომელიც მიეწოდება ბატარეას მზის პანელის მიერ, როდესაც ბატარეა სრულად იტენება. ეს ხორციელდება ჩემი კოდის პასუხისმგებელი_ციკლი ().

2. აკრძალეთ ბატარეის ზედმეტი დატვირთვა: ბატარეის გათიშვა ელექტრული დატვირთვისგან, როდესაც ბატარეა მიაღწევს დაბალ დატენვის დონეს. ეს ხორციელდება ჩემი კოდის load_control () - ში.

3. უზრუნველყოს დატვირთვის კონტროლის ფუნქციები: ავტომატურად დააკავშიროს და გათიშოს ელექტრული დატვირთვა მითითებულ დროს. დატვირთვა ჩართულია მზის ჩასვლისას და გამორთულია მზის ამოსვლისას. ეს ხორციელდება ჩემი კოდის load_control () - ში. 4. ენერგიისა და ენერგიის მონიტორინგი: დატვირთვის სიმძლავრის და ენერგიის მონიტორინგი და მისი ჩვენება.

5. დაიცავით პათოლოგიური მდგომარეობისგან: დაიცავით წრე სხვადასხვა პათოლოგიური სიტუაციებისაგან, როგორიცაა ელვა, ზედმეტი ძაბვა, ზედმეტი დენი და მოკლე ჩართვა და ა.

6. მითითება და ჩვენება: სხვადასხვა პარამეტრების მითითება და ჩვენება

7. სერიული კომუნიკაცია: სერიული მონიტორის სხვადასხვა პარამეტრების დასაბეჭდად

8. USB დატენვა: ჭკვიანი მოწყობილობების დასატენად

ნაბიჯი 4: ძაბვის გაზომვა

ძაბვის სენსორები გამოიყენება მზის პანელის და ბატარეის ძაბვის გასაზრდელად. იგი ხორციელდება ორი ძაბვის გამყოფი სქემის გამოყენებით. იგი შედგება ორი რეზისტორისგან R1 = 100k და R2 = 20k მზის პანელის ძაბვის შესაფასებლად და ანალოგიურად R3 = 100k და R4 = 20k ბატარეის ძაბვისთვის. R1 და R2– დან გამომავალი დაკავშირებულია Arduino– ს ანალოგურ pin A0– თან და R3– დან R4– ით არის დაკავშირებული Arduino– ს ანალოგიურ pin P1– თან.

ძაბვის გაზომვა: არდუინოს ანალოგური საშუალებები შეიძლება გამოყენებულ იქნას DC ძაბვის გასაზომად 0 -დან 5V- მდე (სტანდარტული 5V ანალოგური საცნობარო ძაბვის გამოყენებისას) და ეს დიაპაზონი შეიძლება გაიზარდოს ძაბვის გამყოფი ქსელის გამოყენებით. ძაბვის გამყოფი აქვეითებს ძაბვას, რომელიც იზომება არდუინოს ანალოგური შეყვანის დიაპაზონში.

ძაბვის გამყოფი წრისთვის Vout = R2/(R1+R2) x Vin

Vin = (R1+R2)/R2 x Vout

AnalogRead () ფუნქცია კითხულობს ძაბვას და გარდაქმნის მას რიცხვში 0 -დან 1023 -მდე

კალიბრაცია: ჩვენ ვკითხულობთ გამომავალ მნიშვნელობას Arduino– ს ერთ – ერთი ანალოგური საშუალებით და მისი analogRead () ფუნქციით. ეს ფუნქცია გამოაქვს მნიშვნელობა 0 -დან 1023 -მდე, რაც არის 0.00488V თითოეული ნამატისთვის (როგორც 5/1024 = 0.00488V)

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

Vin = ADC რაოდენობა*0.00488*(120/20) ვოლტი // მონიშნული ნაწილი არის მასშტაბის ფაქტორი

შენიშვნა: ეს გვაიძულებს გვჯეროდეს, რომ 1023 -ის კითხვა შეესაბამება შეყვანის ძაბვას ზუსტად 5.0 ვოლტს. პრაქტიკულად შეიძლება არ მიიღოთ 5V ყოველთვის Arduino pin 5V– დან. ასე რომ, დაკალიბრებისას ჯერ გაზომეთ ძაბვა არდუინოს 5v და GND ქინძისთავებს შორის მულტიმეტრის გამოყენებით და გამოიყენეთ მასშტაბის ფაქტორი ქვემოთ მოყვანილი ფორმულის გამოყენებით:

მასშტაბის ფაქტორი = გაზომილი ძაბვა/1024

ნაბიჯი 5: მიმდინარე გაზომვა

მიმდინარე გაზომვისთვის მე გამოვიყენე Hall Effect– ის მიმდინარე სენსორი ACS 712 -5A ვარიანტი. არსებობს ACS712 სენსორის სამი ვარიანტი, რომელიც ემყარება მისი ახლანდელი აღქმის დიაპაზონს. ACS712 სენსორი კითხულობს მიმდინარე მნიშვნელობას და გარდაქმნის მას შესაბამის ძაბვის მნიშვნელობად. მნიშვნელობა, რომელიც აკავშირებს ორ გაზომვას არის მგრძნობელობა. გამომავალი მგრძნობელობა ყველა ვარიანტისთვის არის შემდეგი:

ACS712 მოდელი -> მიმდინარე დიაპაზონი-> მგრძნობელობა

ACS712 ELC -05 -> +/- 5A -> 185 მვ/ა

ACS712 ELC -20 -> +/- 20A -> 100 მვ/ა

ACS712 ELC -30 -> +/- 30A -> 66 მვ/ა

ამ პროექტში მე გამოვიყენე 5A ვარიანტი, რომლის მიმართაც მგრძნობელობაა 185mV/A და შუა ზონდირების ძაბვა არის 2.5V, როდესაც დენი არ არის.

კალიბრაცია:

ანალოგური წაკითხვის მნიშვნელობა = analogRead (Pin);

მნიშვნელობა = (5/1024)*ანალოგური წაკითხვის მნიშვნელობა // თუ არ იღებთ 5 ვ Arduino 5V პინიდან, მაშინ, მიმდინარე amp = (მნიშვნელობა - offsetVoltage) / მგრძნობელობა

მონაცემთა ფურცლების მიხედვით, ოფსეტური ძაბვა არის 2.5V და მგრძნობელობა 185mV/A

მიმდინარე ამპერი = (მნიშვნელობა-2.5) /0.185

ნაბიჯი 6: ტემპერატურის გაზომვა

რატომ არის საჭირო ტემპერატურის მონიტორინგი?

ბატარეის ქიმიური რეაქციები იცვლება ტემპერატურის შესაბამისად. როდესაც ბატარეა თბება, გაზი იზრდება. როდესაც ბატარეა გაცივდება, ის უფრო მდგრადი ხდება დატენვის მიმართ. იმისდა მიხედვით, თუ რამდენად იცვლება ბატარეის ტემპერატურა, მნიშვნელოვანია ტემპერატურის ცვლილებების დატენვის რეგულირება. ამიტომ მნიშვნელოვანია დატენვის მორგება ტემპერატურის ეფექტების გათვალისწინებით. ტემპერატურის სენსორი გაზომავს ბატარეის ტემპერატურას და მზის დატენვის კონტროლერი იყენებს ამ შეყვანას დატენვის დაყენების წერტილის შესაცვლელად საჭიროებისამებრ. კომპენსაციის ღირებულებაა - 5 მვ /გრადუსი /უჯრედი ტყვიის მჟავა ტიპის ბატარეებისთვის. (–30mV/ºC 12V– ზე და 15mV/ºC 6V ბატარეაზე). ტემპერატურის კომპენსაციის უარყოფითი ნიშანი მიუთითებს ტემპერატურის მატებაზე, რაც მოითხოვს დატენვის მნიშვნელობის შემცირებას. უფრო დეტალური ინფორმაციისთვის შეგიძლიათ მიჰყევით ამ სტატიას.

ტემპერატურის გაზომვა DS18B20

მე გამოვიყენე გარე DS18B20 ზონდი ბატარეის ტემპერატურის გასაზომად. ის იყენებს ერთი მავთულის პროტოკოლს მიკროკონტროლერთან კომუნიკაციისთვის. მისი დაფა შესაძლებელია პორტ-J4- ში დაფაზე.

DS18B20 ტემპერატურის სენსორთან დასაკავშირებლად, თქვენ უნდა დააინსტალიროთ One Wire ბიბლიოთეკა და დალასის ტემპერატურის ბიბლიოთეკა.

თქვენ შეგიძლიათ წაიკითხოთ ეს სტატია DS18B20 სენსორის შესახებ უფრო დეტალური ინფორმაციისთვის.

ნაბიჯი 7: USB დატენვის წრე

მამალი კონვერტორი MP2307, რომელიც გამოიყენება ელექტროენერგიის მიწოდებისთვის, შეუძლია აწარმოოს დენი 3A– მდე. ასე რომ, მას აქვს საკმარისი ზღვარი USB გაჯეტების დასატენად. USB სოკეტი VCC უკავშირდება 5V- ს და GND უკავშირდება GND- ს. თქვენ შეგიძლიათ მიმართოთ ზემოთ სქემატურს.

შენიშვნა: USB გამომავალი ძაბვა არ შენარჩუნებულია 5V– მდე, როდესაც დატვირთვის დენი აღემატება 1A– ს. ამიტომ მე გირჩევთ შეზღუდოთ USB დატვირთვა 1A ქვემოთ.

ნაბიჯი 8: დატენვის ალგორითმი

როდესაც კონტროლერი უკავშირდება ბატარეას, პროგრამა დაიწყებს ოპერაციას. თავდაპირველად, ის ამოწმებს არის თუ არა პანელის ძაბვა საკმარისი ბატარეის დასატენად. თუ კი, მაშინ ის შევა დატენვის ციკლში. დატენვის ციკლი შედგება 3 ეტაპისგან.

ეტაპი 1 ნაყარი გადასახადი:

არდუინო მზის პანელს პირდაპირ აკავშირებს ბატარეასთან (99 % სამუშაო ციკლი). ბატარეის ძაბვა თანდათან გაიზრდება. როდესაც ბატარეის ძაბვა მიაღწევს 14.4 ვ -ს, დაიწყება ეტაპი 2.

ამ ეტაპზე დენი თითქმის მუდმივია.

ეტაპი 2 შთანთქმის მუხტი:

ამ ეტაპზე არდუინო დაარეგულირებს დატენვის დენს ძაბვის დონის შენარჩუნებით 14.4 საათზე ერთი საათის განმავლობაში. ძაბვა შენარჩუნებულია მუდმივი სამუშაო ციკლის რეგულირებით.

ეტაპი 3 მცურავი დატენვა:

კონტროლერი წარმოქმნის ტალღოვან მუხტს ძაბვის დონის შესანარჩუნებლად 13.5V. ეს ეტაპი ინარჩუნებს ბატარეის სრულად დატენვას. თუ ბატარეის ძაბვა 13.2 ვ -ზე ნაკლებია 10 წუთის განმავლობაში.

დატენვის ციკლი განმეორდება.

ნაბიჯი 9: დატვირთვის კონტროლი

დაბნელება/გამთენიისას და ბატარეის ძაბვის მონიტორინგით დატვირთვის ავტომატურად დაკავშირება და გათიშვა, გამოიყენება დატვირთვის კონტროლი.

დატვირთვის კონტროლის უპირველესი დანიშნულებაა ბატარეისგან დატვირთვის გათიშვა, რათა დაიცვას იგი ღრმა დაცლისგან. ღრმა გამონადენმა შეიძლება დააზიანოს ბატარეა.

DC დატვირთვის ტერმინალი განკუთვნილია დაბალი სიმძლავრის DC დატვირთვისთვის, როგორიცაა ქუჩის შუქი.

თავად PV პანელი გამოიყენება როგორც სინათლის სენსორი.

ვარაუდობენ, რომ მზის პანელის ძაბვა> 5V ნიშნავს გამთენიისას და როდესაც <5V შებინდებისას.

ჩართული მდგომარეობა: საღამოს, როდესაც PV ძაბვის დონე ეცემა 5V- ზე დაბლა და ბატარეის ძაბვა უფრო მაღალია ვიდრე LVD პარამეტრი, კონტროლერი ჩართავს დატვირთვას და დატვირთვის მწვანე led ანათებს.

გამორთული მდგომარეობა: დატვირთვა შეწყდება შემდეგ ორ პირობებში.

1. დილით, როდესაც PV ძაბვა აღემატება 5 ვ, 2. როდესაც ბატარეის ძაბვა უფრო დაბალია ვიდრე LVD პარამეტრი დატვირთვის წითელი LED ჩართული მიუთითებს, რომ დატვირთვა შეწყვეტილია.

LVD არის მოხსენიებული, როგორც დაბალი ძაბვის გათიშვა

ნაბიჯი 10: ძალა და ენერგია

სიმძლავრე: სიმძლავრე არის ძაბვის (ვოლტი) და დენის (ამპერი) პროდუქტი

P = VxI სიმძლავრის ერთეული არის Watt ან KW

ენერგია: ენერგია არის ძალა (ვატი) და დრო (საათი)

E = Pxt ენერგიის ერთეული არის ვატ საათი ან კილოვატ საათი (კვტსთ)

ენერგიისა და ენერგიის მონიტორინგი ლოგიკა გამოიყენება პროგრამულ უზრუნველყოფაში და პარამეტრები ნაჩვენებია 20x4 ჩარჩო LCD ეკრანზე.

სურათის კრედიტი: imgoat

ნაბიჯი 11: დაცვა

1. მზის პანელის საპირისპირო პოლარობა და საპირისპირო დენის დაცვა

საპირისპირო პოლარობის და საპირისპირო დენის ნაკადის დაცვის მიზნით გამოიყენება შოთკის დიოდი (MBR2045).

2. გადატვირთვისა და ღრმა გამონადენის დაცვა

გადატვირთვისა და ღრმა გამონადენის დაცვა ხორციელდება პროგრამული უზრუნველყოფის მიერ.

3. მოკლე ჩართვისა და გადატვირთვის დაცვა

მოკლე ჩართვისა და გადატვირთვისგან დაცვა ხორციელდება დაუკრავენ F1.

4. მზის პანელის შეყვანისას ზედმეტი ძაბვის დაცვა

დროებითი გადაჭარბებული ძაბვა ხდება ელექტროენერგეტიკულ სისტემებში სხვადასხვა მიზეზის გამო, მაგრამ ელვა იწვევს ყველაზე ძლიერ ძაბვას. ეს განსაკუთრებით ეხება PV სისტემებს, გამოვლენილი ადგილებისა და სისტემის დამაკავშირებელი კაბელების გამო. ამ ახალ დიზაინში მე გამოვიყენე 600 ვატიანი ორმხრივი TVS დიოდი (P6KE36CA) PV ტერმინალებზე ელვის და ზედმეტი ძაბვის ჩასახშობად.

სურათის კრედიტი: უფასო სურათები

ნაბიჯი 12: LED ჩვენებები

1. მზის LED: LED1 ორფერიანი (წითელი/მწვანე) led გამოიყენება მზის ენერგიის სტაუსის, ანუ ბინდის ან გამთენიის მითითებისათვის.

მზის LED ------------------- მზის სტატუსი

Მწვანე დღე

წითელი ------------------------- ღამე

2. ბატარეის დატენვის (SOC) LED: LED2

ერთი მნიშვნელოვანი პარამეტრი, რომელიც განსაზღვრავს ბატარეის ენერგიის შემცველობას არის დატენვის მდგომარეობა (SOC). ეს პარამეტრი მიუთითებს იმაზე, თუ რამდენი დატენვაა შესაძლებელი ბატარეაში. RGB LED გამოიყენება ბატარეის დატენვის მდგომარეობის აღსანიშნავად. დასაკავშირებლად იხილეთ ზემოთ სქემა.

ბატარეის LED ---------- ბატარეის სტატუსი

წითელი ------------------ ძაბვა დაბალია

მწვანე ------------------ ძაბვა ჯანსაღია

ცისფერი ------------------ სრულად დამუხტულია

2. ჩატვირთეთ LED: LED3

ორფერიანი (წითელი/მწვანე) led გამოიყენება დატვირთვის სტატუსის მითითებისთვის. მიმართეთ ზემოთ სქემატურ კავშირს.

ჩატვირთვის LED ------------------- ჩატვირთვის სტატუსი

მწვანე ----------------------- დაკავშირებულია (ჩართულია)

წითელი ------------------------- გათიშული (გამორთული)

ნაბიჯი 13: LCD ეკრანი

20X4 დამტენიანი LCD გამოიყენება მზის პანელის, ბატარეის და დატვირთვის პარამეტრების მონიტორინგისთვის.

სიმარტივისთვის, ამ პროექტისთვის არჩეულია I2C LCD დისპლეი. მას სჭირდება მხოლოდ 4 მავთული Arduino– სთან დასაკავშირებლად.

კავშირი ქვემოთ მოცემულია:

LCD Arduino

VCC 5V, GNDGND, SDAA4, SCLA5

რიგი -1: მზის პანელის ძაბვა, დენი და სიმძლავრე

რიგი -2: ბატარეის ძაბვა, ტემპერატურა და დამტენი სტატუსი (დატენვა / დატენვა არ ხდება)

Row-3: ჩატვირთეთ დენი, სიმძლავრე და დატვირთვის სტატუსი

მწკრივი -4: შეყვანის ენერგია მზის პანელიდან და ენერგია მოხმარებული დატვირთვით.

თქვენ უნდა გადმოწეროთ ბიბლიოთეკა LiquidCrystal_I2C– დან.

ნაბიჯი 14: პროტოტიპირება და ტესტირება

1. პურის დაფა:

პირველ რიგში, მე გავაკეთე წრე პურის დაფაზე. შედუღებული პურის დაფის მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ ის გამყიდველია. ამრიგად, თქვენ შეგიძლიათ მარტივად შეცვალოთ დიზაინი მხოლოდ კომპონენტების და ლიდერების გამორთვით, როგორც გჭირდებათ.

2. პერფორირებული დაფა:

პურის დაფის ტესტირების შემდეგ, მე წრე გავხარე პერფორირებულ დაფაზე. მისი გასაკეთებლად მიჰყევით ქვემოთ მოცემულ ინსტრუქციას

ი) პირველი ჩადეთ ყველა ნაწილი პერფორირებული დაფის ხვრელში.

ii) შეაერთეთ ყველა კომპონენტის ბალიში და მოაჭერით ზედმეტი ფეხები ძაფით.

iii) შეაერთეთ შედუღების ბალიშები მავთულის გამოყენებით სქემატური სქემის მიხედვით.

iv) გამოიყენეთ შეფერხება მიკროსქემის მიწიდან იზოლირებისთვის.

პერფორირებული გამგეობის სქემა მართლაც ძლიერია და მისი მუდმივი განლაგება შესაძლებელია პროექტში. პროტოტიპის შემოწმების შემდეგ, თუ ყველაფერი მშვენივრად მუშაობს, ჩვენ შეგვიძლია გადავიდეთ საბოლოო PCB- ის დიზაინზე.

ნაბიჯი 15: PCB დიზაინი

მე შევადგინე სქემა, EasyEDA ონლაინ პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით, მას შემდეგ, რაც გადავედი PCB განლაგებაზე.

ყველა ის კომპონენტი, რომელიც თქვენ დაამატეთ სქემაში, უნდა იყოს ერთმანეთზე თავმოყრილი, მზადაა განთავსებისა და მარშრუტისთვის. გადაათრიეთ კომპონენტები მის ბალიშებზე დაჭერით. შემდეგ განათავსეთ იგი მართკუთხა საზღვრის შიგნით.

მოაწყეთ ყველა კომპონენტი ისე, რომ დაფა დაიკავოს მინიმალური ადგილი. რაც უფრო მცირეა დაფის ზომა, მით უფრო იაფი იქნება PCB წარმოების ღირებულება. ეს სასარგებლო იქნება, თუ ამ დაფას აქვს რამდენიმე სამონტაჟო ხვრელი ისე, რომ მისი დამონტაჟება შესაძლებელია შიგთავსში.

ახლა თქვენ უნდა გაიაროთ მარშრუტი. მარშრუტიზაცია არის ამ პროცესის ყველაზე სახალისო ნაწილი. ეს თავსატეხის ამოხსნას ჰგავს! თვალთვალის ინსტრუმენტის გამოყენებით ჩვენ გვჭირდება ყველა კომპონენტის დაკავშირება. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ორივე ზედა და ქვედა ფენა, რათა თავიდან აიცილოთ ორ სხვადასხვა ტრასას შორის გადახურვა და ტრეკები უფრო მოკლე გახადოთ.

აბრეშუმის ფენა შეგიძლიათ გამოიყენოთ დაფაზე ტექსტის დასამატებლად. ასევე, ჩვენ შეგვიძლია ჩავსვათ სურათის ფაილი, ამიტომ დავამატებ ჩემი ვებგვერდის ლოგოს სურათს დაფაზე დასაბეჭდად. საბოლოო ჯამში, სპილენძის ფართობის ინსტრუმენტის გამოყენებით, ჩვენ უნდა შევქმნათ PCB- ის გრუნტის ფართობი.

ახლა PCB მზად არის წარმოებისთვის.

ნაბიჯი 16: ჩამოტვირთეთ Gerber ფაილები

PCB– ის დამზადების შემდეგ, ჩვენ უნდა შევქმნათ ფაილები, რომლებიც შეიძლება გაიგზავნოს PCB წარმოების კომპანიაში, რომელიც დროთა განმავლობაში გამოგვიგზავნის ნამდვილ PCB– ს.

EasyEDA– ში თქვენ შეგიძლიათ გამოაქვეყნოთ წარმოების ფაილები (გერბერის ფაილი) დოკუმენტის საშუალებით> შექმენით გერბერი, ან დააწკაპუნეთ გენერირების გერბერის ღილაკზე ინსტრუმენტთა პანელიდან. გენბერული ფაილი არის შეკუმშული პაკეტი. დეკომპრესიის შემდეგ შეგიძლიათ ნახოთ შემდეგი 8 ფაილი:

1. ქვედა სპილენძი:.gbl

2. ზედა სპილენძი:.gtl

3. ქვედა შედუღების ნიღბები:.gbs

4. ზედა შედუღების ნიღბები:.gts

5. ქვედა აბრეშუმის ეკრანი:.gbo

6. ზედა აბრეშუმის ეკრანი:.gto

7. საბურღი:. Drl

8. ხაზი:. Outline

შეგიძლიათ ჩამოტვირთოთ გერბერის ფაილები PCBWay– დან

როდესაც თქვენ განათავსებთ შეკვეთას PCBWay– დან, მე მივიღებ 10% –იან შემოწირულობას PCBWay– დან ჩემს საქმიანობაში შეტანილი წვლილისთვის. თქვენმა მცირე დახმარებამ შეიძლება გამამხნევოს მომავალში უფრო გასაოცარი საქმის გაკეთება. Გმადლობთ თანამშრომლობისთვის.

ნაბიჯი 17: PCB წარმოება

ახლა დროა გავარკვიოთ PCB მწარმოებელი, რომელსაც შეუძლია ჩვენი Gerber ფაილები ნამდვილ PCB- ად აქციოს. მე გავაგზავნე ჩემი გერბერის ფაილები JLCPCB– ში ჩემი PCB– ის წარმოებისთვის. მათი მომსახურება ძალიან კარგია. მე მივიღე ჩემი PCB ინდოეთში 10 დღის განმავლობაში.

პროექტის BOM მოცემულია ქვემოთ.

ნაბიჯი 18: კომპონენტების შედუღება

PCB fab house– დან დაფის მიღების შემდეგ, თქვენ უნდა შეაერთოთ კომპონენტები.

შედუღების მიზნით, დაგჭირდებათ ღირსეული შედუღების რკინა, გამდნარი, დამჭერი, გამდნარი ვიკი ან ტუმბო და მულტიმეტრი.

კარგი პრაქტიკაა კომპონენტების შედუღება მათი სიმაღლის მიხედვით. შედუღეთ ჯერ დაბალი სიმაღლის კომპონენტები.

თქვენ შეგიძლიათ შეასრულოთ შემდეგი ნაბიჯები კომპონენტების დასაკავშირებლად:

1. უბიძგეთ კომპონენტის ფეხებს მათ ხვრელებში და გადააბრუნეთ PCB მის ზურგზე.

2. გამართავს soldering რკინის წვერი junction pad და კომპონენტი ფეხი.

3. შესანახი solder შევიდა ერთობლივი ისე, რომ იგი მიედინება გარშემო ტყვიის და მოიცავს pad. მას შემდეგ რაც ირგვლივ შემოედინება, გადაწიეთ წვერი.

4. მოჭერით ზედმეტი ფეხები ნიფერის გამოყენებით.

დაიცავით ყველა კომპონენტის შედუღების ზემოთ ჩამოთვლილი წესები.

ნაბიჯი 19: ACS712 დენის სენსორის დაყენება

ACS712 მიმდინარე სენსორს, რომელიც მე მივიღე, აქვს წინასწარ შედუღებული ხრახნიანი ტერმინალი კავშირისთვის. იმისათვის, რომ მოდული პირდაპირ PCB დაფაზე შეაერთოთ, თქვენ ჯერ უნდა ჩამოაშოროთ ხრახნიანი ტერმინალი.

მე ვაქორწინებ ხრახნიან ტერმინალს გამათბობელი ტუმბოს დახმარებით, როგორც ნაჩვენებია ზემოთ.

შემდეგ მე შევაერთე ACS712 მოდული თავდაყირა.

Ip+ და Ip- ტერმინალი PCB– თან დასაკავშირებლად გამოვიყენე დიოდური ტერმინალის ფეხები.

ნაბიჯი 20: Buck Converter- ის დამატება

Buck Converter მოდულის გასაყიდად, თქვენ უნდა მოამზადოთ 4 სწორი სათაურის ქინძისთავები, როგორც ეს ნაჩვენებია ზემოთ.

შეაერთეთ 4 სათაურის ქინძისთავი X1– ზე, 2 გამომავალია და დანარჩენი ორი შესასვლელია.

ნაბიჯი 21: არდუინო ნანოს დამატება

როდესაც ყიდულობთ პირდაპირ სათაურებს, ისინი არდუინო ნანოსთვის ძალიან გრძელი იქნება. თქვენ უნდა მოაწყოთ ისინი შესაბამის სიგრძეზე. ეს ნიშნავს თითოეული 15 ქინძისთავს.

სათაურის მდედრობითი ნაწილის მოჭრის საუკეთესო საშუალებაა 15 ქინძისთავის გამოთვლა, მე -16 პინის ამოღება, შემდეგ კი ნიფერის გამოყენებით მე -15 და მე -17 პინებს შორის უფსკრული გაჭრა.

ახლა ჩვენ უნდა დავაყენოთ ქალი სათაურები PCB– ზე. აიღეთ თქვენი ქალი სათაურები და განათავსეთ ისინი მამაკაცის სათაურებზე არდუინო ნანოს დაფაზე.

შემდეგ მიამაგრეთ ქალი სათაურის ქინძისთავები Charge Controller PCB- ზე.

ნაბიჯი 22: MOSFET– ების მომზადება

სანამ MOSFETs Q1 Q2 და დიოდი D1 შეაერთეთ PCB– ზე, უმჯობესია მათ პირველად მიამაგროთ გამაცხელებლები. გამათბობლები გამოიყენება მოწყობილობიდან სითბოს გადასატანად, მოწყობილობის ქვედა ტემპერატურის შესანარჩუნებლად.

წაისვით გამაცხელებელი ნაერთის ფენა MOSFET ლითონის ძირი ფირფიტაზე. შემდეგ მოათავსეთ თერმულად გამტარი ბალიში MOSFET- სა და გამათბობელს შორის და გამკაცრეთ ხრახნი. თქვენ შეგიძლიათ წაიკითხოთ ეს სტატია იმის შესახებ, თუ რატომ არის საჭირო გათბობა.

დაბოლოს, მიამაგრეთ ისინი დატენვის კონტროლერის PCB- ზე.

ნაბიჯი 23: ჩამონგრევის დამონტაჟება

ყველა ნაწილის შედუღების შემდეგ, დააინსტალირეთ საყრდენი 4 კუთხეში. მე გამოვიყენე M3 Brass Hex Standoffs.

ჩამონგრევის გამოყენება უზრუნველყოფს საკმარის კლირენსს მიწიდან მიერთებული სახსრებისა და მავთულისათვის.

ნაბიჯი 24: პროგრამული უზრუნველყოფა და ბიბლიოთეკები

პირველი, ჩამოტვირთეთ თანდართული Arduino კოდი. შემდეგ გადმოწერეთ შემდეგი ბიბლიოთეკები და დააინსტალირეთ.

1. ერთი მავთული

2. დალას ტემპერატურა

3. LiquidCrystal_I2C

4. PID ბიბლიოთეკა

მოქნილობისთვის მთელი კოდი დაყოფილია პატარა ფუნქციურ ბლოკში. დავუშვათ, რომ მომხმარებელი არ არის დაინტერესებული გამოიყენოს LCD დისპლეი და კმაყოფილია led მითითებით. შემდეგ უბრალოდ გამორთეთ lcd_display () ბათილი მარყუჟიდან (). Სულ ეს არის. ანალოგიურად, მომხმარებლის მოთხოვნის შესაბამისად, მას შეუძლია ჩართოს და გამორთოს სხვადასხვა ფუნქციონირება.

ყველა ზემოაღნიშნული ბიბლიოთეკის დაყენების შემდეგ, ატვირთეთ Arduino კოდი.

შენიშვნა: მე ახლა ვმუშაობ პროგრამულ უზრუნველყოფაზე უკეთესი დატენვის ალგორითმის განსახორციელებლად. გთხოვთ, დაუკავშირდეთ უახლესი ვერსიის მისაღებად.

განახლება 02.04.2020

ატვირთულია ახალი პროგრამული უზრუნველყოფა დატენვის გაუმჯობესებული ალგორითმით და მასში PID კონტროლერის განხორციელებით.

ნაბიჯი 25: საბოლოო ტესტირება

შეაერთეთ Charge Controller ბატარეის ტერმინალები (BAT) 12 ვ ბატარეასთან. დარწმუნდით, რომ პოლარობა სწორია. კავშირის შემდეგ, LED და LCD დაუყოვნებლივ დაიწყებენ მუშაობას. თქვენ ასევე შეამჩნევთ ბატარეის ძაბვას და ტემპერატურას LCD ეკრანის მე -2 რიგში.

შემდეგ დააკავშირეთ მზის პანელი მზის ტერმინალთან (SOL), თქვენ ხედავთ მზის ძაბვას, დენს და ენერგიას LCD ეკრანის პირველ რიგში. მე გამოვიყენე ლაბორატორიული კვების წყარო მზის პანელის სიმულაციისთვის. მე გამოვიყენე ჩემი სიმძლავრის მრიცხველები ძაბვის, დენის და სიმძლავრის მნიშვნელობების შესადარებლად LCD დისპლეით.

ტესტის პროცედურა ნაჩვენებია ამ დემო ვიდეოში

მომავალში, მე შევქმნი 3D ბეჭდვით დანართს ამ პროექტისთვის. შეინარჩუნეთ კავშირი.

ეს პროექტი არის ჩანაწერი PCB კონკურსში, გთხოვთ ხმა მომცეთ. თქვენი ხმები ჩემთვის ნამდვილი შთაგონებაა, რომ მეტი შრომა გავაკეთო, რომ დავწერო მსგავსი სასარგებლო პროექტები.

მადლობა რომ კითხულობ ჩემს ინსტრუქციას. თუ მოგწონთ ჩემი პროექტი, არ დაგავიწყდეთ მისი გაზიარება.

კომენტარები და გამოხმაურებები ყოველთვის მისასალმებელია.

მეორე ადგილი PCB დიზაინის გამოწვევაში