CONTROLADOR DE CÀRREGA SOLAR ARDUINO PWM (V 2.02): 25 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Si teniu previst instal·lar un sistema solar fora de xarxa amb un banc de bateries, necessitareu un controlador de càrrega solar. És un dispositiu que es col·loca entre el panell solar i el banc de bateries per controlar la quantitat d'energia elèctrica produïda pels panells solars que van a les bateries. La funció principal és assegurar-se que la bateria està correctament carregada i protegida de la sobrecàrrega. A mesura que augmenta la tensió d’entrada del panell solar, el controlador de càrrega regula la càrrega de les bateries evitant qualsevol sobrecàrrega i desconnecta la càrrega quan la bateria es descarrega.

Podeu consultar els meus projectes de Solar al meu lloc web: www.opengreenenergy.com i al canal de YouTube: Open Green Energy

Tipus de controladors de càrrega solar

Actualment hi ha dos tipus de controladors de càrrega que s’utilitzen habitualment en sistemes d’energia fotovoltaica:

1. Controlador de modulació d'ample de pols (PWM)

2. Controlador de seguiment de punts de màxima potència (MPPT)

En aquesta instrucció, us explicaré sobre el controlador de càrrega solar PWM. També he publicat alguns articles sobre controladors de càrrega PWM abans. La versió anterior dels meus controladors de càrrega solar és força popular a Internet i és útil per a persones de tot el món.

En considerar els comentaris i preguntes de les meves versions anteriors, he modificat el controlador de càrrega V2.0 PWM existent per fer la nova versió 2.02.

A continuació es detallen els canvis a V2.02 w.r.t V2.0:

1. El regulador de tensió lineal de baixa eficiència se substitueix pel convertidor MP2307 per a una font d'alimentació de 5V.

2. Un sensor de corrent addicional per controlar el corrent que prové del panell solar.

3. MOSFET-IRF9540 és substituït per IRF4905 per obtenir un millor rendiment.

4. El sensor de temperatura LM35 incorporat és substituït per una sonda DS18B20 per a un control precís de la temperatura de la bateria.

5. Port USB per carregar dispositius intel·ligents.

6. Ús d’un fusible únic en lloc de dos

7. Un LED addicional per indicar l'estat de l'energia solar.

8. Implementació d'algorisme de càrrega de 3 etapes.

9. Implementació del controlador PID en l'algorisme de càrrega

10. Fet un PCB personalitzat per al projecte

Especificació

1. Controlador de càrrega, així com comptador d'energia

2. Selecció automàtica del voltatge de la bateria (6V / 12V)

3. Algorisme de càrrega PWM amb punt de consigna de càrrega automàtica segons la tensió de la bateria

4. Indicació LED per a l’estat de càrrega i l’estat de la càrrega

5. Pantalla LCD de 20x4 caràcters per mostrar tensions, corrent, potència, energia i temperatura.

6. Protecció contra llamps

7. Protecció contra flux de corrent invers

8. Circuit curt i protecció contra sobrecàrregues

9. Compensació de la temperatura per la càrrega

10. Port USB per carregar aparells

Subministraments

Podeu demanar el PCB V2.02 a PCBWay

1. Arduino Nano (Amazon / Banggood)

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

3. Diodo de potència -MBR2045 (Amazon / Aliexpress)

4. Buck Converter-MP2307 (Amazon / Banggood)

5. Sensor de temperatura - DS18B20 (Amazon / Banggood)

6. Sensor de corrent: ACS712 (Amazon / Banggood)

7. Diodo TVS- P6KE36CA (Amazon / Aliexpress)

8. Transistors - 2N3904 (Amazon / Banggood)

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

10. Condensadors de ceràmica (0,1 uF x 2) (Amazon / Banggood)

11. LCD I2C 20x4 (Amazon / Banggood)

12. LED RGB (Amazon / Banggood)

13. LED bicolor (Amazon)

15. Jumper Wires / Wires (Amazon / Banggood)

16. Pins de capçalera (Amazon / Banggood)

17. Aigüeres (Amazon / Aliexpress)

18. Portafusibles i fusibles (Amazon)

19. Polsador (Amazon / Banggood)

22. Terminals de cargol 1x6 pin (Aliexpress)

23. Distàncies PCB (Banggood)

24. Presa USB (Amazon / Banggood)

Eines:

1. Soldadura (Amazon)

2. Bomba desoldadora (Amazon)

2. Tallador de filferro i stripper (Amazon)

3. Tornavís (Amazon)

Pas 1: Principi de funcionament d'un controlador de càrrega PWM

PWM significa Pulse Width Modulation, que significa el mètode que utilitza per regular la càrrega. La seva funció és reduir la tensió del panell solar fins a aproximar-se a la de la bateria per assegurar-se que la bateria està correctament carregada. En altres paraules, bloquegen el voltatge del panell solar al voltatge de la bateria arrossegant el panell solar Vmp fins al voltatge del sistema de la bateria sense cap canvi de corrent.

Utilitza un interruptor electrònic (MOSFET) per connectar i desconnectar el panell solar amb la bateria. En canviar el MOSFET a alta freqüència amb diverses amplades de pols, es pot mantenir una tensió constant. El controlador PWM s’ajusta automàticament variant l’amplada (longitud) i la freqüència dels polsos enviats a la bateria.

Quan l’amplada és del 100%, el MOSFET està completament activat, cosa que permet al panell solar carregar la bateria de manera massiva. Quan l’amplada és del 0%, el transistor està DESACTIVAT obrint el circuit del panell solar evitant que flueixi corrent cap a la bateria quan la bateria estigui completament carregada.

Pas 2: Com funciona el circuit?

El cor del controlador de càrrega és una placa Arduino Nano. L'Arduino detecta els voltatges del panell solar i de la bateria mitjançant l'ús de dos circuits divisors de tensió. Segons aquests nivells de tensió, decideix com carregar la bateria i controlar la càrrega.

Nota: a la imatge anterior, hi ha un error tipogràfic en el senyal de potència i control. La línia vermella és per a alimentació i la línia groga per al senyal de control.

Tot l'esquema es divideix en els circuits següents:

1. Circuit de distribució d'energia:

La potència de la bateria (B + i B-) es redueix fins a 5 V mitjançant el convertidor de xuck X1 (MP2307). La sortida del convertidor Buck es distribueix a

1. Taula Arduino

2. LEDs d'indicació

3. Pantalla LCD

4. Port USB per carregar aparells.

2. Sensors d'entrada:

El voltatge del panell solar i de la bateria es percep mitjançant l’ús de dos circuits divisors de voltatge que consisteixen en resistències R1-R2 i R3- R4. C1 i C2 són condensadors de filtre per filtrar els senyals de soroll no desitjats. La sortida dels divisors de tensió està connectada als pins analògics Arduino A0 i A1 respectivament.

El panell solar i els corrents de càrrega es detecten mitjançant dos mòduls ACS712. La sortida dels sensors actuals està connectada als pins analògics Arduino A3 i A2 respectivament.

La temperatura de la bateria es mesura mitjançant un sensor de temperatura DS18B20. R16 (4.7K) és una resistència de tracció. La sortida del sensor de temperatura està connectada al pin D12 Arduino Digital.

3. Circuits de control:

Els circuits de control estan bàsicament formats per dos p-MOSFET Q1 i Q2. El MOSFET Q1 s’utilitza per enviar el pols de càrrega a la bateria i el MOSFET Q2 s’utilitza per conduir la càrrega. Dos circuits de controladors MOSFET consten de dos transistors T1 i T2 amb resistències de tracció R6 i R8. El corrent base dels transistors està controlat per les resistències R5 i R7.

4. Circuits de protecció:

La sobretensió d’entrada del costat del panell solar està protegida mitjançant un díode TVS D1. El corrent invers de la bateria al panell solar està protegit per un díode Schottky D2. La sobrecorrent està protegida per un fusible F1.

5. Indicació LED:

Els LED1, LED2 i LED3 s’utilitzen per indicar l’estat solar, de la bateria i de la càrrega respectivament. Les resistències R9 a R15 són resistències de limitació de corrent.

7. Pantalla LCD:

Una pantalla LCD I2C s’utilitza per mostrar diversos paràmetres.

8. Càrrega USB:

El sòcol USB està connectat a una sortida de 5 V del convertidor Buck.

9. Restabliment del sistema:

SW1 és un polsador per reiniciar l'Arduino.

Podeu descarregar l’esquema en format PDF adjunt a continuació.

Pas 3: Funcions principals del controlador de càrrega solar

El controlador de càrrega està dissenyat tenint cura dels punts següents.

1. Eviteu la sobrecàrrega de la bateria: per limitar l’energia subministrada a la bateria pel panell solar quan la bateria es carrega completament. Això s’implementa a charge_cycle () del meu codi.

2. Eviteu la sobrecàrrega de la bateria: per desconnectar la bateria de les càrregues elèctriques quan la bateria arriba a un estat de càrrega baix. Això s’implementa a load_control () del meu codi.

3. Proporcioneu funcions de control de càrrega: per connectar i desconnectar automàticament una càrrega elèctrica en un moment especificat. La càrrega s’ACTIVARÀ a la posta de sol i s’APAGARÀ a la sortida del sol. Això s’implementa a load_control () del meu codi. 4. Supervisió de l'energia i l'energia: per controlar la potència i l'energia de la càrrega i mostrar-la.

5. Protegir de condicions anormals: per protegir el circuit de les diferents situacions anormals com llamps, sobretensions, sobrecorrent i curtcircuit, etc.

6. Indicació i visualització: per indicar i mostrar els diversos paràmetres

7. Comunicació en sèrie: per imprimir diversos paràmetres al monitor sèrie

8. Càrrega USB: per carregar dispositius intel·ligents

Pas 4: mesura de la tensió

Els sensors de tensió s’utilitzen per detectar el voltatge del panell solar i de la bateria. S’implementa mitjançant l’ús de dos circuits divisors de tensió. Consta de dues resistències R1 = 100k i R2 = 20k per detectar la tensió del panell solar i, de manera similar, R3 = 100k i R4 = 20k per a la tensió de la bateria. La sortida del R1 i R2 està connectada al pin analògic Arduino A0 i la sortida del R3 i R4 està connectada al pin analògic Arduino A1.

Mesura de la tensió: les entrades analògiques d’Arduino es poden utilitzar per mesurar la tensió de CC entre 0 i 5V (quan s’utilitza la tensió de referència analògica estàndard de 5V) i aquest rang es pot augmentar mitjançant l’ús d’una xarxa divisora de tensió. El divisor de tensió baixa el voltatge que es mesura dins del rang de les entrades analògiques Arduino.

Per a un circuit divisor de tensió Vout = R2 / (R1 + R2) x Vin

Vin = (R1 + R2) / R2 x Vout

La funció analogRead () llegeix el voltatge i el converteix en un número entre 0 i 1023

Calibració: llegirem el valor de sortida amb una de les entrades analògiques d’Arduino i la seva funció analogRead (). Aquesta funció genera un valor entre 0 i 1023 que és 0,00488V per a cada increment (com a 5/1024 = 0,00488V)

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

Vin = recompte ADC * 0,00488 * (120/20) Volt // La part ressaltada és el factor Escala

Nota: Això ens fa creure que una lectura de 1023 correspon a una tensió d'entrada de 5,0 volts exactament. A la pràctica és possible que no obtingueu 5V sempre del pin Arduino 5V. Per tant, durant el calibratge, primer mesureu la tensió entre els pins 5v i GND d’Arduino mitjançant un multímetre i utilitzeu el factor d’escala mitjançant la fórmula següent:

Factor d’escala = tensió mesurada / 1024

Pas 5: mesura actual

Per a la mesura de corrent, he utilitzat una variant del sensor de corrent de l’efecte Hall ACS 712 -5A. Hi ha tres variants del sensor ACS712 en funció del rang de la seva detecció actual. El sensor ACS712 llegeix el valor actual i el converteix en un valor de voltatge rellevant. El valor que uneix les dues mesures és Sensibilitat. La sensibilitat de sortida de totes les variants és la següent:

Model ACS712 -> Rang de corrent-> Sensibilitat

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

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

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

En aquest projecte, he utilitzat la variant 5A, per a la qual la sensibilitat és de 185 mV / A i la tensió de detecció mitjana és de 2,5 V quan no hi ha corrent.

Calibratge:

valor de lectura analògica = analogRead (Pin);

Valor = (5/1024) * valor de lectura analògica // Si no obteniu 5V del pin Arduino de 5V, Corrent en amp = (Value - offsetVoltage) / sensibilitat

Però, segons les fulles de dades, el voltatge de desplaçament és de 2,5 V i la sensibilitat és de 185 mV / A

Corrent en amp = (valor-2,5) /0,185

Pas 6: Mesura de la temperatura

Per què es requereix un control de temperatura?

Les reaccions químiques de la bateria varien amb la temperatura. A mesura que la bateria s’escalfa, augmenta la gasificació. A mesura que la bateria es refreda, es fa més resistent a la càrrega. Depenent de la quantitat de temperatura de la bateria, és important ajustar la càrrega pels canvis de temperatura. Per tant, és important ajustar la càrrega per tenir en compte els efectes de la temperatura. El sensor de temperatura mesurarà la temperatura de la bateria i el controlador de càrrega solar utilitza aquesta entrada per ajustar el punt de configuració de la càrrega segons sigui necessari. El valor de compensació és de - 5mv / degC / cel·la per a bateries tipus plom-àcid. (–30mV / ºC per a 12V i 15mV / ºC per a bateries de 6V). El signe negatiu de compensació de temperatura indica que un augment de temperatura requereix una reducció del valor de consigna de càrrega. Per obtenir més informació, podeu seguir aquest article.

Mesura de la temperatura mitjançant DS18B20

He utilitzat una sonda DS18B20 externa per mesurar la temperatura de la bateria. Utilitza un protocol d’un cable per comunicar-se amb el microcontrolador. Es pot connectar al port-J4 del tauler.

Per connectar-vos amb el sensor de temperatura DS18B20, heu d’instal·lar la biblioteca One Wire i la biblioteca Dallas Temperature.

Podeu llegir aquest article per obtenir més informació sobre el sensor DS18B20.

Pas 7: circuit de càrrega USB

El convertidor MP2307 utilitzat per a la font d'alimentació pot subministrar corrent de fins a 3A. Per tant, té un marge suficient per carregar els aparells USB. El sòcol USB VCC està connectat a 5V i GND a GND. Podeu consultar l'esquema anterior.

Nota: La tensió de sortida USB no es manté a 5V quan el corrent de càrrega supera 1A. Per tant, recomanaria limitar la càrrega USB per sota de 1A.

Pas 8: Algorisme de càrrega

Quan el controlador estigui connectat a la bateria, el programa iniciarà l'operació. Inicialment, comprova si el voltatge del panell és suficient per carregar la bateria. Si és així, entrarà al cicle de càrrega. El cicle de càrrega consta de 3 etapes.

Etapa 1 Càrrega massiva:

Arduino connectarà el panell solar a la bateria directament (cicle de treball del 99%). El voltatge de la bateria augmentarà gradualment. Quan la tensió de la bateria arriba a 14,4 V, començarà la fase 2.

En aquesta etapa, el corrent és gairebé constant.

Etapa 2 Càrrega d'absorció:

En aquesta etapa, Arduino regularà el corrent de càrrega mantenint el nivell de tensió en 14,4 durant una hora. El voltatge es manté constant ajustant el cicle de treball.

Càrrega flotant de la fase 3:

El controlador genera la càrrega de degoteig per mantenir el nivell de tensió a 13,5 V. Aquesta etapa manté la bateria completament carregada. Si el voltatge de la bateria és inferior a 13,2 V durant 10 minuts.

Es repetirà el cicle de càrrega.

Pas 9: control de càrrega

Per connectar i desconnectar automàticament la càrrega mitjançant la supervisió del vespre i l’alba i el voltatge de la bateria, s’utilitza el control de la càrrega.

L’objectiu principal del control de càrrega és desconnectar la càrrega de la bateria per protegir-la de la descàrrega profunda. La descàrrega profunda pot danyar la bateria.

El terminal de càrrega de CC està dissenyat per a càrregues de CC de baixa potència, com ara el llum del carrer.

El propi panell fotovoltaic s’utilitza com a sensor de llum.

Suposant una tensió del panell solar> 5V significa matinada i quan el capvespre és <5V.

CONDICIÓ: al vespre, quan el nivell de tensió fotovoltaica cau per sota de 5 V i la tensió de la bateria és superior a la configuració LVD, el controlador activarà la càrrega i el led verd de la càrrega brillarà.

Condició OFF: la càrrega es tallarà en les dues condicions següents.

1. Al matí, quan la tensió fotovoltaica sigui superior a 5v, 2. Quan la tensió de la bateria és inferior a la configuració LVD El led vermell de càrrega activat indica que la càrrega està tallada.

LVD es coneix com a desconnexió de baixa tensió

Pas 10: Potència i energia

Potència: la potència és el producte de la tensió (volt) i el corrent (Amp)

P = VxI La unitat de potència és Watt o KW

Energia: l’energia és el producte de la potència (watt) i del temps (hora)

E = Unitat d'energia Pxt és Watt hora o quilowatt hora (kWh)

Per controlar la potència i l’energia, s’implementa la lògica per sobre del programari i els paràmetres es mostren en un LCD de 20x4 caràcters.

Crèdit de la imatge: imgoat

Pas 11: Proteccions

1. Polaritat inversa i protecció contra corrent invers per al panell solar

Per a la protecció contra la polaritat inversa i el flux de corrent invers s’utilitza un díode Schottky (MBR2045).

2. Protecció contra sobrecàrregues i descàrregues profundes

El programari implementa la protecció contra sobrecàrregues i descàrregues profundes.

3. Protecció contra el curtcircuit i la sobrecàrrega

La protecció contra el curtcircuit i la sobrecàrrega es realitza mitjançant un fusible F1.

4. Protecció contra sobretensions a l'entrada del panell solar

Les sobretensions temporals es produeixen en sistemes d'alimentació per diversos motius, però els llamps provoquen les sobretensions més greus. Això és particularment cert amb els sistemes fotovoltaics a causa de les ubicacions exposades i els cables de connexió del sistema. En aquest nou disseny, he utilitzat un díode TVS bidireccional de 600 watts (P6KE36CA) per suprimir el llamp i la sobretensió als terminals fotovoltaics.

crèdit d'imatges: freeimages

Pas 12: Indicacions LED

1. LED solar: LED1 Un led bicolor (vermell / verd) s'utilitza per indicar l'estat de l'energia solar, és a dir, al vespre o a l'alba.

LED solar ------------------- Estat solar

Dia Verd

VERMELL ------------------------- Nit

2. LED d'estat de càrrega de la bateria (SOC): LED2

Un paràmetre important que defineix el contingut energètic de la bateria és l'estat de càrrega (SOC). Aquest paràmetre indica la quantitat de càrrega disponible a la bateria. El LED RGB s’utilitza per indicar l’estat de càrrega de la bateria. Per a la connexió, consulteu l’esquema anterior.

LED de la bateria ---------- Estat de la bateria

VERMELL ------------------ El voltatge és BAIX

VERD ------------------ La tensió és saludable

BLAU ------------------ Totalment carregat

2. LED de càrrega: LED3

S'utilitza un led bicolor (vermell / verd) per indicar l'estat de la càrrega. Consulteu l’esquema anterior per a la connexió.

LED de càrrega ------------------- Estat de càrrega

VERD ----------------------- Connectat (ACTIVAT)

VERMELL ------------------------- Desconnectat (DESACTIVAT)

Pas 13: pantalla LCD

S'utilitza una pantalla LCD de 20X4 per controlar els paràmetres de la placa solar, la bateria i la càrrega.

Per simplicitat, es tria una pantalla LCD I2C per a aquest projecte. Només necessita 4 cables per connectar-se amb l'Arduino.

La connexió és a continuació:

LCD Arduino

VCC 5V, GNDGND, SDAA4, SCLA5

Fila-1: tensió, corrent i potència del panell solar

Fila 2: Voltatge, temperatura i estat de la bateria (carregant / sense carregar)

Fila 3: càrrega actual, potència i estat de càrrega

Fila 4: energia d’entrada del panell solar i energia consumida per la càrrega.

Heu de descarregar la biblioteca de LiquidCrystal_I2C.

Pas 14: prototipatge i proves

1. Taula de pa:

Primer, vaig fer el circuit en una Breadboard. El principal avantatge d’una taula de pa sense soldadura és que és sense soldadura. Per tant, podeu canviar el disseny fàcilment només desconnectant components i derivacions que necessiteu.

2. Junta perforada:

Després de fer les proves de taulers, vaig fer el circuit en una placa perforada. Per fer-ho, seguiu les instruccions següents

i) Primer introduïu totes les parts al forat del tauler perforat.

ii) Soldeu tots els coixinets de components i retalleu les potes addicionals amb un punxó.

iii) Connecteu els coixinets de soldadura mitjançant cables segons l’esquema.

iv) Utilitzeu un separador per aïllar el circuit del terra.

El circuit de placa perforada és realment fort i es pot desplegar permanentment en un projecte. Després de provar el prototip, si tot funciona perfectament, podem passar a dissenyar el PCB final.

Pas 15: disseny de PCB

He dibuixat l'esquema utilitzant el programari en línia EasyEDA després que he canviat al disseny de PCB.

Tots els components que heu afegit a l’esquema han d’estar allà, apilats els uns sobre els altres, a punt per col·locar-los i encaminar-los. Arrossegueu els components agafant els coixinets. A continuació, col·loqueu-lo dins del límit rectangular.

Organitzeu tots els components de manera que el tauler ocupi un espai mínim. Com més petita sigui la mida de la placa, més barat serà el cost de fabricació del PCB. Serà útil si aquest tauler té alguns forats de muntatge perquè es pugui muntar en un recinte.

Ara cal fer una ruta. L’encaminament és la part més divertida de tot aquest procés. És com resoldre un trencaclosques! Mitjançant l’eina de seguiment necessitem connectar tots els components. Podeu utilitzar tant la capa superior com la inferior per evitar la superposició entre dues pistes diferents i fer-les més curtes.

Podeu utilitzar la capa Silk per afegir text al tauler. A més, podem inserir un fitxer d'imatge, de manera que afegeixo una imatge del logotip del meu lloc web per imprimir-la al tauler. Al final, mitjançant l’eina d’àrea de coure, hem de crear l’àrea de terra del PCB.

Ara el PCB està preparat per a la seva fabricació.

Pas 16: baixeu els fitxers Gerber

Després de fer el PCB, hem de generar els fitxers que es poden enviar a una empresa de fabricació de PCB que, en el seu moment, ens retornarà alguns PCB reals.

A EasyEDA podeu generar els fitxers de fabricació (fitxer Gerber) mitjançant Document> Genera Gerber o fent clic al botó Genera Gerber de la barra d'eines. El fitxer Gerber generat és un paquet comprimit. Després de la descompressió, podeu veure els 8 fitxers següents:

1. Coure inferior:.gbl

2. Coure superior:.gtl

3. Màscares de soldadura inferior:.gbs

4. Top màscares de soldadura:.gts

5. Pantalla de seda inferior:.gbo

6. Pantalla de seda superior:.gto

7. Broca:.drl

8. Outline:.outline

Podeu descarregar els fitxers Gerber des de PCBWay

Quan feu una comanda de PCBWay, rebré una donació del 10% de PCBWay per contribuir al meu treball. La vostra petita ajuda em pot animar a fer un treball més increïble en el futur. Gracies per la teva cooperació.

Pas 17: fabricació de PCB

Ara és hora de conèixer un fabricant de PCB que pugui convertir els nostres fitxers Gerber en un PCB real. He enviat els meus fitxers Gerber a JLCPCB per fabricar el meu PCB. El seu servei és extremadament bo. He rebut el meu PCB a l'Índia en un termini de deu dies.

A continuació s’adjunta la llista de materials del projecte.

Pas 18: soldar els components

Després de rebre el tauler de la fabulosa casa PCB, heu de soldar els components.

Per soldar, necessitareu un soldador decent, soldador, pinça, metxes de soldadura o bomba i un multímetre.

És una bona pràctica soldar els components segons la seva alçada. Soldeu primer els components de menor alçada.

Podeu seguir els passos següents per soldar els components:

1. Premeu les potes dels components pels seus forats i gireu el PCB per la part posterior.

2. Mantingueu la punta del soldador a la unió del coixinet i la pota del component.

3. Introduïu la soldadura a la junta de manera que flueixi al voltant del plom i cobreixi el coixinet. Un cop hagi fluït tot, allunyeu la punta.

4. Retalleu les potes addicionals amb un pinzell.

Seguiu les regles anteriors per soldar tots els components.

Pas 19: muntatge del sensor de corrent ACS712

El sensor de corrent ACS712 que he rebut té un terminal de cargol pre-soldat per a la connexió. Per soldar el mòdul directament a la placa PCB, primer heu de dessoldar el terminal de cargol.

Desoldeu el terminal de cargol amb l'ajut d'una bomba de dessoldatge, tal com es mostra més amunt.

Després he soldat el mòdul ACS712 de cap per avall.

Per connectar el terminal Ip + i Ip- a la PCB, he utilitzat les potes del terminal del díode.

Pas 20: Afegir el convertidor Buck

Per soldar el mòdul Buck Converter, heu de preparar 4 passadors de capçalera rectes com es mostra a la part anterior.

Soldeu els 4 pins de capçalera del X1, 2 per a sortida i els dos restants per a entrades.

Pas 21: Afegir l'Arduino Nano

Quan compreu els encapçalaments directes, seran massa llargs per a l’Arduino Nano. Haureu de retallar-los a una longitud adequada. Això significa 15 pins cadascun.

La millor manera de retallar les peces de capçalera femenines és comptar 15 pins, estirar el 16è pin i, a continuació, fer servir un pinçador per retallar el buit entre el 15è i el 17è pin.

Ara hem d’instal·lar les capçaleres femenines al PCB. Agafeu les capçaleres femenines i col·loqueu-les a les capçaleres masculines del tauler Arduino Nano.

A continuació, soldeu els passadors de capçalera femenins al PCB del controlador de càrrega.

Pas 22: Preparació dels MOSFET

Abans de soldar els MOSFET Q1 Q2 i el díode D1 a la PCB, és millor connectar-los primer als dissipadors de calor. Els dissipadors de calor s’utilitzen per allunyar la calor del dispositiu per tal de mantenir una temperatura més baixa del dispositiu.

Apliqueu una capa de compost de dissipador de calor sobre la placa base metàl·lica MOSFET. A continuació, col·loqueu el coixinet tèrmicament conductor entre el MOSFET i el dissipador de calor i torneu el cargol. Podeu llegir aquest article sobre per què el dissipador de calor és essencial.

Finalment, soldeu-los al controlador de càrrega PCB.

Pas 23: muntatge dels separadors

Després de soldar totes les peces, munteu els separadors a 4 cantonades. He utilitzat M3 Brass Hex Standoffs.

L'ús de separadors proporcionarà un joc suficient per a les juntes de soldadura i els cables del terra.

Pas 24: programari i biblioteques

Primer, descarregueu el codi Arduino adjunt. A continuació, descarregueu les biblioteques següents i instal·leu-les.

1. Un cable

2. DallasTemperature

3. LiquidCrystal_I2C

4. Biblioteca PID

Tot el codi es divideix en el petit bloc funcional per obtenir més flexibilitat. Suposem que l'usuari no està interessat en utilitzar una pantalla LCD i està satisfet amb la indicació del led. A continuació, simplement desactiveu lcd_display () del bucle void (). Això és tot. De la mateixa manera, segons els requisits de l'usuari, pot habilitar i desactivar les diverses funcionalitats.

Després d’instal·lar totes les biblioteques anteriors, pengeu el codi Arduino.

Nota: Ara estic treballant en el programari per implementar un algorisme de càrrega millor. Si us plau, mantingueu-vos en contacte per obtenir la versió més recent.

Actualització el 02.04.2020

S'ha penjat un nou programari amb un algorisme de càrrega millorat i la implementació del controlador PID.

Pas 25: proves finals

Connecteu els terminals de la bateria del controlador de càrrega (BAT) a una bateria de 12 V. Assegureu-vos que la polaritat sigui correcta. Després de la connexió, el LED i el LCD començaran a funcionar immediatament. També notareu la tensió i la temperatura de la bateria a la segona fila de la pantalla LCD.

A continuació, connecteu un panell solar al terminal solar (SOL) per veure la tensió, el corrent i l’alimentació solar a la primera fila de la pantalla LCD. He utilitzat una font d'alimentació de laboratori per simular el panell solar. He utilitzat els meus comptadors de potència per comparar els valors de tensió, corrent i potència amb la pantalla LCD.

El procediment de prova es mostra en aquest vídeo de demostració

En el futur dissenyaré un recinte imprès en 3D per a aquest projecte. Mantingueu-vos en contacte.

Aquest projecte és una entrada al Concurs de PCB, si us plau vota per mi. Els vostres vots són una autèntica inspiració per a mi per treballar més dur per escriure projectes més útils com aquest.

Gràcies per llegir el meu Instructable. Si us agrada el meu projecte, no oblideu compartir-lo.

Els comentaris i comentaris sempre són benvinguts.

Segon classificat del PCB Design Challenge