Controlador de càrrega solar DIY Arduino PWM5 (fitxers i programari PCB inclosos): 9 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Fa uns anys, Julian Ilett va dissenyar el controlador de càrrega solar original "PWM5" basat en microcontroladors PIC. També va experimentar amb una versió basada en Arduino. Podeu trobar els seus vídeos aquí:

segons l'esquema de Julians, arduined.eu va dissenyar una versió molt petita, basada en l'Arduino Pro Mini de 5 V, 16 MHz:

Després de dissenyar i construir dos carregadors solars MPPT Buck, volia provar aquest disseny molt simplista.

Pas 1: dibuix de l’esquema

L’esquema es basa en un dibuixat a mà de Julians. Vaig intentar que fos tan fàcil d’entendre com fos possible. També serà la base per obtenir un PCB adequat.

Pas 2: Dissenyar un PCB adequat

L’esquema Eagle va ser la base d’aquest disseny de PCB. Les vies són d'una sola cara i molt amples. Això us permet gravar els vostres taulers fàcilment, si no voleu demanar-los a un fabricant.

Pas 3: Preparació del tauler prototip

Abans de demanar els taulers, volia verificar el disseny en un tros de tauler prototip. La seva mida és de 0,8 x 1,4 polzades.

Pas 4: poblar la Junta

Com que la placa ha de tenir la mateixa mida que el Pro Mini, els components estan molt junts. Per descomptat, també podríem utilitzar components SMD, però volia mantenir el disseny el més adequat per al bricolatge. Els noms dels components es poden trobar a l’esquema. Totes les resistències tenen una mida de 1/4 de watt.

BTW: Aquest va ser el meu primer intent de soldar sense plom. Per tant, podria semblar més net;-)

Pas 5: provar el circuit de la bomba de càrrega Dickson

Com que volia mantenir el consum d’energia el més baix possible (ronda els 6 mA), he utilitzat la versió de 3,3 V i 8 MHz de l’Arduino Pro Mini. Per tant, a causa del subministrament de 3,3 V (en lloc de 5 V), no estava segur de si la bomba de càrrega seria capaç de generar el voltatge de porta requerit per al MOSFET IRF3205. Així que vaig fer un petit experiment amb diferents freqüències PWM i condensadors de bomba. Com podeu veure, el voltatge d’uns 5,5 V no era suficient per conduir un MOSFET de nivell no lògic. Així que vaig decidir utilitzar un IRLZ44N. Es tracta d'un anomenat MOSFET de nivell lògic i funciona bé amb 5V.

Pas 6: Soldar els components i els cables restants

Aleshores va ser el moment de soldar els components restants, així com els cables i el díode extern amb respatller. Aquest díode és molt important! Assegureu-vos que sigui capaç de gestionar la vostra intensitat màxima.

Pas 7: proves de programari

Com que el programari original era una mica com estaves, vaig decidir escriure el meu. Podeu descarregar-lo (i els fitxers Eagle PCB, així com els Gerbers) al meu GitHub. L’enllaç es troba al final d’aquest instructiu.

Un pas important va ser esbrinar la freqüència màxima de commutació dels circuits del controlador MOSFET de Julians. Com podeu veure, 15 kHz es veu horrible (mesurat a la porta MOSFET) i produiria molta calor. 2 kHz, en canvi, sembla acceptable. Podeu veure les diferències al vídeo a la primera pàgina d’aquest article.

Per fer les mesures necessàries, he utilitzat el meu barat oscil·loscopi de butxaca DSO201, un multímetre i un mesurador de potència DIY Arduino.

Pas 8: Conclusió, descarregar enllaços

Quina és la conclusió d’aquest petit projecte? Funciona bé, però, per descomptat, no es pot utilitzar per a tensions nominals de la bateria inferiors a 12V. Almenys seria molt ineficient en aquest cas, ja que es tracta només d’un carregador PWM en lloc d’un convertidor de dòlars. Tampoc no té seguiment MPPT. Però per la seva mida és bastant impressionant. També funciona amb panells solars molt petits o amb llum solar molt dèbil.

I, per descomptat, és molt divertit construir aquesta cosa. També em va agradar jugar amb el meu oscil·loscopi i visualitzar els circuits del controlador MOSFET.

Espero que aquest petit instructable us hagi estat útil. Fes una ullada als meus altres vídeos electrònics al meu canal de YouTube.

Programari, fitxers CAD Eagle i fitxers Gerber al meu GitHub:

github.com/TheDIYGuy999/PWM5

Carregadors MPPT al meu GitHub:

github.com/TheDIYGuy999/MPPT_Buck_Converte…

github.com/TheDIYGuy999/MPPT_Buck_Converte…

El meu canal de YouTube:

www.youtube.com/channel/UCqWO3PNCSjHmYiACD…

Pas 9: On demanar els vostres consells

Els taulers es poden demanar aquí:

jlcpcb.com (amb els fitxers Gerber adjunts)

oshpark.com (amb el fitxer del tauler Eagle)

per descomptat, també hi ha altres alternatives