CONTROLADOR DE CÀRREGA SOLAR ARDUINO (versió-1): 11 passos (amb imatges)

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

[Reprodueix vídeo]

A les meves instruccions anteriors, vaig descriure els detalls de la supervisió d’energia d’un sistema solar fora de xarxa. També he guanyat la competició de circuits 123D per a això. Podeu veure aquest ARDUINO ENERGY METER.

Finalment publico el meu nou controlador de càrrega de la versió 3. La nova versió és més eficient i funciona amb l’algorisme MPPT.

Podeu trobar tots els meus projectes a:

Podeu veure-ho fent clic al següent enllaç.

CONTROLADOR DE CÀRREGA SOLAR MPPT ARDUINO (versió 3.0)

Podeu veure el meu controlador de càrrega de la versió 1 fent clic al següent enllaç.

CONTROLADOR DE CÀRREGA SOLAR ARDUINO (versió 2.0)

En el sistema d’energia solar, el controlador de càrrega és el cor del sistema dissenyat per protegir la bateria recarregable. En aquest instructiu explicaré el controlador de càrrega PWM.

A l’Índia, la majoria de la gent viu a la zona rural on fins ara no s’arriba a la línia de transmissió de la xarxa nacional. Les xarxes elèctriques existents no són capaces de subministrar la necessitat d’electricitat a les persones pobres. generadors) són la millor opció que crec. Conec millor el dolor de la vida del poble, ja que també sóc d’aquella zona. Així que vaig dissenyar aquest controlador de càrrega solar de bricolatge per ajudar els altres i per a casa meva. No us ho podeu creure, el meu sistema d’il·luminació solar fet a casa ajuda molt durant el recent cicló Phailin.

L'energia solar té l'avantatge de ser menys lliure de manteniment i contaminació, però els seus principals inconvenients són els costos de fabricació elevats i la baixa eficiència de conversió energètica. Com que els panells solars encara tenen una eficiència de conversió relativament baixa, es pot reduir el cost global del sistema mitjançant un controlador de càrrega solar eficient que pot extreure la màxima potència possible del panell.

Què és un controlador de càrrega?

Un controlador de càrrega solar regula el voltatge i el corrent provinents dels panells solars que es col·loquen entre un panell solar i una bateria. S'utilitza per mantenir el voltatge de càrrega adequat a les bateries. A mesura que augmenta la tensió d’entrada del panell solar, el controlador de càrrega regula la càrrega a les bateries evitant que es carreguin excessivament.

Tipus de controlador de càrrega:

1. APAGAT

2. PWM

3. MPPT

El controlador de càrrega més bàsic (tipus ON / OFF) simplement controla la tensió de la bateria i obre el circuit, aturant la càrrega, quan la tensió de la bateria puja a un nivell determinat.

Entre els 3 controladors de càrrega, MPPT té la màxima eficiència, però és costós i necessita circuits i algorismes complexos. Com a aficionat a principiants com jo, crec que el controlador de càrrega PWM és el millor per a nosaltres, que es considera el primer avanç significatiu en la càrrega de la bateria solar.

Què és PWM:

La modulació d’amplada de pols (PWM) és el mitjà més eficaç per aconseguir una càrrega de bateria de tensió constant ajustant la relació de treball dels commutadors (MOSFET). Al controlador de càrrega PWM, el corrent del panell solar es redueix segons l’estat de la bateria i les necessitats de recàrrega. Quan la tensió de la bateria arriba al punt de regulació, l’algorisme PWM redueix lentament el corrent de càrrega per evitar l’escalfament i la gasificació de la bateria, tot i que la càrrega continua retornant la quantitat màxima d’energia a la bateria en el menor temps possible.

Avantatges del controlador de càrrega PWM:

1. Major eficiència de càrrega

2. Durada de la bateria més llarga

3. Reduïu la bateria per sobreescalfament

4. Minimitza l'estrès de la bateria

5. Capacitat de desulfatar una bateria.

Aquest controlador de càrrega es pot utilitzar per:

1. Carregant les bateries que s’utilitzen al sistema solar domèstic

2. Llanterna solar a la zona rural

3. Càrrega del mòbil

Crec que he descrit moltes coses sobre el fons del controlador de càrrega. Comença a fer el controlador.

Igual que les meves instruccions anteriors, vaig utilitzar ARDUINO com a microcontrolador que inclou PWM i ADC on-chip.

Pas 1: es requereixen components i eines:

Parts:

1. ARDUINO UNO (Amazon)

2. LCD de 16x2 CARÀCTER (Amazon)

3. MOSFETS (IRF9530, IRF540 o equivalent)

4. TRANSISTORS (2N3904 o transistors NPN equivalents)

5. RESISTORS (Amazon / 10k, 4,7k, 1k, 330ohm)

6. CAPACITADOR (Amazon / 100uF, 35v)

7. DIODE (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. LED (Amazon / vermell i verd)

10. FUSIBLES (5A) I FUSIBLE (Amazon)

11. TAULA DE PA (Amazon)

12. TAULA PERFORADA (Amazon)

13. JUMPER WIRES (Amazon)

14. CAIXA DEL PROJECTE

15,6 TERMINAL DE CARGOL PIN

16. PLACES DE MUNTATGE SCOTCH (Amazon)

Eines:

1. PERFORAR (Amazon)

2. PISTOLA DE COLA (Amazon)

3. GANIVET HOBBY (Amazon)

4. FERRA SOLDADORA (Amazon)

Pas 2: Circuit del controlador de càrrega

Dividim tot el circuit del controlador de càrrega en 6 seccions per a una millor comprensió

1. Detecció de tensió

2. Generació de senyals PWM

3. Comutació i controlador MOSFET

4. Filtre i protecció

5. Visualització i indicació

6. CÀRREGA ON / OFF

Pas 3: Sensors de tensió

Els principals sensors del controlador de càrrega són sensors de tensió que es poden implementar fàcilment mitjançant un circuit divisor de tensió. Hem de detectar la tensió que prové del panell solar i la tensió de la bateria.

Com que la tensió d’entrada del pin analògic ARDUINO es limita a 5V, he dissenyat el divisor de tensió de manera que la tensió de sortida d’aquest sigui inferior a 5V. Vaig utilitzar un panell solar de 5W (Voc = 10v) i un panell solar de 6v i 5,5Ah Bateria SLA per emmagatzemar l’energia. Per tant, he de baixar tant el voltatge fins a menys de 5 V. He utilitzat R1 = 10k i R2 = 4,7K per detectar les tensions (tensió del panell solar i tensió de la bateria). El valor de R1 i R2 pot ser inferior, però el problema és que, quan la resistència és baixa, el flux de corrent és més elevat a través d’ella com a resultat, una gran quantitat de potència (P = I ^ 2R) es dissipa en forma de calor. Per tant, es pot escollir un valor de resistència diferent, però cal tenir cura de minimitzar la pèrdua de potència a la resistència.

He dissenyat aquest controlador de càrrega per al meu requisit (bateria de 6V i panell solar de 5w i 6V), per a tensions més altes heu de canviar el valor de les resistències divisòries. Per triar les resistències adequades també podeu utilitzar una calculadora en línia

Al codi he anomenat la variable "volt_solar" per tensió del panell solar i "volt_bat" per tensió de la bateria.

Vout = R2 / (R1 + R2) * V

deixeu la tensió del panell = 9V durant la llum solar intensa

R1 = 10k i R2 = 4,7 k

volt_solar = 4,7 / (10 + 4,7) * 9,0 = 2,877v

deixeu que la tensió de la bateria sigui de 7 V.

bat_volt = 4,7 / (10 + 4,7) * 7,0 = 2,238v

Ambdues tensions dels divisors de tensió són inferiors a 5v i són adequades per al pin analògic ARDUINO

Calibratge ADC:

posem un exemple:

sortida de voltatge / divisor real = 3,127 2,43 V és eqv a 520 dC

1 és eqv a.004673V

Utilitzeu aquest mètode per calibrar el sensor.

CODI ARDUINO:

for (int i = 0; i <150; i ++) {sample1 + = analogRead (A0); // llegiu la tensió d’entrada del panell solar

sample2 + = analogRead (A1); // llegir la tensió de la bateria

retard (2);

}

mostra1 = mostra1 / 150;

mostra2 = mostra2 / 150;

volt_solar = (mostra1 * 4.673 * 3.127) / 1000;

bat_volt = (sample2 * 4.673 * 3.127) / 1000;

Per al calibratge de l'ADC, consulteu les instruccions anteriors on he explicat a fons.

Pas 4: Generació de senyal Pwm:

Accèsit al concurs Arduino

Subcampió del Green Electronics Challenge