ARDUINO PWM SOLAR CHARGE CONTROLLER (V 2.02): 25 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

اگر قصد نصب یک سیستم خورشیدی خارج از شبکه با بانک باتری را دارید ، به یک کنترل کننده شارژ خورشیدی احتیاج دارید. این دستگاه بین پانل خورشیدی و بانک باتری قرار دارد تا میزان انرژی الکتریکی تولید شده توسط پنل های خورشیدی را به باتری کنترل کند. عملکرد اصلی این است که مطمئن شوید باتری به درستی شارژ شده و از شارژ بیش از حد محافظت می شود. با افزایش ولتاژ ورودی از صفحه خورشیدی ، کنترل کننده شارژ میزان شارژ باتری ها را تنظیم می کند و از هرگونه شارژ بیش از حد جلوگیری می کند و هنگام خالی شدن باتری بار را قطع می کند.

می توانید پروژه های خورشیدی من را در وب سایت من مشاهده کنید: www.opengreenenergy.com و کانال YouTube: Open Green Energy

انواع کنترل کننده های شارژ خورشیدی

در حال حاضر دو نوع کنترل کننده بار معمولاً در سیستم های قدرت PV استفاده می شود:

1. کنترل کننده مدولاسیون عرض پالس (PWM)

2. کنترل کننده حداکثر نقطه نقطه (MPPT)

در این دستورالعمل ، من در مورد کنترل کننده شارژ خورشیدی PWM برای شما توضیح خواهم داد. من قبلاً چند مقاله در مورد کنترل کننده های شارژ PWM ارسال کرده ام. نسخه قبلی کنترلرهای شارژ خورشیدی من در اینترنت بسیار محبوب است و برای مردم در سراسر جهان مفید است.

با در نظر گرفتن نظرات و سوالات نسخه های قبلی خود ، کنترلر شارژ V2.0 PWM موجود خود را تغییر داده و نسخه جدید 2.02 را ایجاد کردم.

در زیر تغییرات V2.02 w.r.t V2.0 آمده است:

1. تنظیم کننده ولتاژ خطی با کارآیی پایین با مبدل باک MP2307 برای منبع تغذیه 5 ولت جایگزین می شود.

2. یک سنسور جریان اضافی برای نظارت بر جریان خروجی از پنل خورشیدی.

3. MOSFET-IRF9540 برای عملکرد بهتر با IRF4905 جایگزین شده است.

4. سنسور دمای LM35 پردازنده با یک پروب DS18B20 برای نظارت دقیق دمای باتری جایگزین شده است.

5. پورت USB برای شارژ دستگاه های هوشمند.

6. استفاده از فیوز منفرد به جای دو عدد

7. یک LED اضافی برای نشان دادن وضعیت انرژی خورشیدی.

8. پیاده سازی 3 مرحله الگوریتم شارژ.

9. پیاده سازی کنترلر PID در الگوریتم شارژ

10. یک PCB سفارشی برای پروژه ایجاد کرد

مشخصات

1. کنترل کننده شارژ و همچنین متر انرژی

2. انتخاب ولتاژ خودکار باتری (6 ولت/12 ولت)

3. الگوریتم شارژ PWM با نقطه تنظیم خودکار شارژ با توجه به ولتاژ باتری

4. نشانگر LED برای وضعیت شارژ و بار

5. صفحه نمایش LCD 20x4 کاراکتری برای نمایش ولتاژها ، جریان ، قدرت ، انرژی و دما.

6. حفاظت از رعد و برق

7. حفاظت جریان معکوس

8. حفاظت از مدار کوتاه و اضافه بار

9. جبران دما برای شارژ

10. پورت USB برای شارژ اسبابک ها

تدارکات

می توانید PCB V2.02 را از PCBWay سفارش دهید

1. آردوینو نانو (آمازون / Banggood)

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

3. دیود قدرت -MBR2045 (آمازون / Aliexpress)

4. Buck Converter-MP2307 (Amazon / Banggood)

5. سنسور دما - DS18B20 (آمازون / Banggood)

6. سنسور کنونی - ACS712 (آمازون / Banggood)

7. TVS دیود- P6KE36CA (آمازون / Aliexpress)

8. ترانزیستورها - 2N3904 (آمازون / Banggood)

9. مقاومت (100k x 2 ، 20k x 2 ، 10k x 2 ، 1k x 2 ، 330ohm x 7) (آمازون / Banggood)

10. خازن های سرامیکی (0.1uF x 2) (آمازون / Banggood)

11. LCD 20x4 I2C (آمازون / Banggood)

12. LED RGB (آمازون / Banggood)

13. LED دو رنگ (آمازون)

15. Jumper Wires / Wires (آمازون / Banggood)

16. پین سر (آمازون / Banggood)

17. سینک های حرارتی (آمازون / Aliexpress)

18. نگهدارنده فیوز و فیوزها (آمازون)

19. دکمه فشار (آمازون / Banggood)

22. پایانه های پیچ 1x6 پین (Aliexpress)

23. توقف PCB (Banggood)

24. سوکت USB (آمازون / Banggood)

ابزارها:

1. لحیم کاری آهن (آمازون)

2. پمپ جداسازی (آمازون)

2. سیم برش و استریپر (آمازون)

3. پیچ راننده (آمازون)

مرحله 1: اصل کار یک کنترل کننده شارژ PWM

PWM مخفف Pulse Width Modulation است که مخفف روشی است که از آن برای تنظیم بار استفاده می کند. عملکرد آن این است که ولتاژ پنل خورشیدی را تا نزدیک باتری کاهش دهد تا مطمئن شود که باتری به درستی شارژ شده است. به عبارت دیگر ، آنها ولتاژ پنل خورشیدی را با کشیدن پنل خورشیدی Vmp به سمت ولتاژ سیستم باتری بدون تغییر در جریان ، به ولتاژ باتری قفل می کنند.

از یک سوئیچ الکترونیکی (MOSFET) برای اتصال و قطع پنل خورشیدی با باتری استفاده می کند. با تغییر MOSFET در فرکانس بالا با عرض های مختلف پالس ، می توان ولتاژ ثابت را حفظ کرد. کنترل کننده PWM با تغییر عرض (طول) و فرکانس پالس های ارسال شده به باتری ، خود تنظیم می شود.

وقتی عرض 100، باشد ، MOSFET کاملاً روشن است و به پنل خورشیدی اجازه می دهد تا باتری را به صورت انبوه شارژ کند. هنگامی که عرض 0 is است ترانزیستور خاموش است و مدار باز پنل خورشیدی را باز می کند و مانع از جریان هرگونه جریان به باتری در هنگام شارژ کامل باتری می شود.

مرحله 2: مدار چگونه کار می کند؟

قلب کنترل کننده شارژ یک برد آردوینو نانو است. آردوینو با استفاده از دو مدار تقسیم ولتاژ ، ولتاژ پنل خورشیدی و باتری را حس می کند. با توجه به این سطوح ولتاژ ، تصمیم می گیرد که چگونه باتری را شارژ کرده و بار را کنترل کند.

توجه: در تصویر بالا ، خطای تایپی در قدرت و سیگنال کنترل وجود دارد. خط قرمز برای قدرت و خط زرد برای سیگنال کنترل است.

کل شماتیک به مدارهای زیر تقسیم می شود:

1. مدار توزیع برق:

قدرت باتری (B+ & B-) توسط مبدل باک X1 (MP2307) تا 5 ولت کاهش می یابد. خروجی از مبدل باک به توزیع می شود

1. برد آردوینو

2. LED برای نشانگر

3. صفحه نمایش LCD

4. پورت USB برای شارژ ابزارها.

2. سنسورهای ورودی:

ولتاژ پنل خورشیدی و باتری با استفاده از دو مدار تقسیم ولتاژ متشکل از مقاومت R1-R2 و R3- R4 قابل تشخیص است. C1 و C2 خازن های فیلتر برای فیلتر کردن سیگنال های نویز ناخواسته هستند. خروجی از تقسیم کننده های ولتاژ به ترتیب به پین های آنالوگ آردوینو A0 و A1 متصل می شود.

پانل های خورشیدی و جریانهای بار با استفاده از دو ماژول ACS712 حس می شوند. خروجی سنسورهای فعلی به ترتیب به پین آنالوگ آردوینو A3 و A2 متصل است.

دمای باتری با استفاده از سنسور دما DS18B20 اندازه گیری می شود. R16 (4.7K) یک مقاومت کششی است. خروجی سنسور دما به پین Arduino Digital D12 متصل است.

3. مدارهای کنترل:

مدارهای کنترل اساساً توسط دو p-MOSFET Q1 و Q2 تشکیل شده اند. MOSFET Q1 برای ارسال پالس شارژ به باتری و MOSFET Q2 برای جابجایی بار استفاده می شود. دو مدار راننده MOSFET شامل دو ترانزیستور T1 و T2 با مقاومت های کششی R6 و R8 است. جریان پایه ترانزیستورها توسط مقاومتهای R5 و R7 کنترل می شود.

4. مدارهای حفاظتی:

ولتاژ ورودی از طرف پنل خورشیدی با استفاده از دیود TVS D1 محافظت می شود. جریان معکوس از باتری به پنل خورشیدی توسط دیود Schottky D2 محافظت می شود. جریان اضافی توسط فیوز F1 محافظت می شود.

5. نشانگر LED:

برای نشان دادن وضعیت خورشیدی ، باتری و بار به ترتیب از LED1 ، LED2 و LED3 استفاده می شود. مقاومتهای R9 تا R15 مقاومتهای محدود کننده جریان هستند.

7. صفحه نمایش LCD:

برای نمایش پارامترهای مختلف از صفحه نمایش LCD I2C استفاده می شود.

8. شارژ USB:

سوکت USB تا 5 ولت از Buck Converter متصل می شود.

9. بازنشانی سیستم:

SW1 یک دکمه برای تنظیم مجدد آردوینو است.

می توانید شماتیک را در قالب PDF ضمیمه شده در زیر بارگیری کنید.

مرحله 3: عملکردهای اصلی کنترل کننده شارژ خورشیدی

کنترل کننده شارژ با رعایت نکات زیر طراحی شده است.

1. جلوگیری از شارژ بیش از حد باتری: برای محدود کردن انرژی تأمین شده توسط باتری خورشیدی به باتری هنگامی که باتری به طور کامل شارژ می شود. این در char_cycle () کد من پیاده سازی شده است.

2. جلوگیری از تخلیه بیش از حد باتری: برای قطع باتری از بارهای الکتریکی هنگامی که باتری به حالت کم شارژ می رسد. این در load_control () کد من پیاده سازی شده است.

3. ارائه عملکردهای کنترل بار: برای اتصال و قطع خودکار بار الکتریکی در زمان مشخص شده. بار هنگام غروب آفتاب روشن می شود و هنگام طلوع آفتاب خاموش می شود. این در load_control () کد من پیاده سازی شده است. 4. نظارت بر قدرت و انرژی: برای نظارت بر قدرت بار و انرژی و نمایش آن.

5. محافظت در برابر شرایط غیرعادی: برای محافظت از مدار در برابر شرایط غیرعادی مختلف مانند صاعقه ، ولتاژ بیش از حد ، جریان بیش از حد و اتصال کوتاه و غیره.

6. شاخص و نمایش: برای نشان دادن و نمایش پارامترهای مختلف

7. ارتباطات سریال: برای چاپ پارامترهای مختلف در مانیتور سریال

8. USB Charging: برای شارژ دستگاه های هوشمند

مرحله 4: اندازه گیری ولتاژ

سنسورهای ولتاژ برای تشخیص ولتاژ پنل خورشیدی و باتری استفاده می شود. با استفاده از دو مدار تقسیم ولتاژ اجرا می شود. از دو مقاومت R1 = 100k و R2 = 20k برای تشخیص ولتاژ پنل خورشیدی و به طور مشابه R3 = 100k و R4 = 20k برای ولتاژ باتری تشکیل شده است. خروجی R1 و R2 به پین آنالوگ A0 آردوینو و خروجی از R3 و R4 به پین آنالوگ آردوینو A1 متصل است.

اندازه گیری ولتاژ: ورودی های آنالوگ آردوینو را می توان برای اندازه گیری ولتاژ DC بین 0 تا 5V (هنگام استفاده از ولتاژ مرجع استاندارد 5V آنالوگ) استفاده کرد و این محدوده را می توان با استفاده از شبکه تقسیم ولتاژ افزایش داد. تقسیم کننده ولتاژ ولتاژ اندازه گیری شده را در محدوده ورودی های آنالوگ آردوینو کاهش می دهد.

برای مدار تقسیم ولتاژ Vout = R2/(R1+R2) x Vin

Vin = (R1+R2)/R2 x Vout

تابع analogRead () ولتاژ را می خواند و آن را به عددی بین 0 تا 1023 تبدیل می کند

کالیبراسیون: مقدار خروجی را با یکی از ورودی های آنالوگ آردوینو و عملکرد analogRead () آن می خوانیم. این تابع مقدار بین 0 تا 1023 را که 0.00488V برای هر افزایش است (به عنوان 5/1024 = 0.00488V) خروجی می دهد

Vin = Vout*(R1+R2)/R2 ؛ R1 = 100k و R2 = 20k

Vin = تعداد ADC*0.00488*(120/20) ولت // قسمت برجسته شده عامل مقیاس است

توجه: این ما را به این باور می رساند که قرائت 1023 مربوط به ولتاژ ورودی دقیقاً 5.0 ولت است. در عمل شما ممکن است 5V را همیشه از پین آردوینو 5V دریافت نکنید. بنابراین در حین کالیبراسیون ابتدا ولتاژ بین پین 5v و GND آردوینو را با استفاده از مولتی متر اندازه گیری کنید و با استفاده از فرمول زیر از ضریب مقیاس استفاده کنید:

ضریب مقیاس = ولتاژ اندازه گیری شده/1024

مرحله 5: اندازه گیری فعلی

برای اندازه گیری جریان ، از سنسور جریان اثر هال ACS 712 -5A استفاده کردم. سه نوع سنسور ACS712 بر اساس محدوده سنجش فعلی آن وجود دارد. سنسور ACS712 مقدار فعلی را می خواند و آن را به مقدار ولتاژ مربوطه تبدیل می کند ، مقداری که دو اندازه گیری را به هم متصل می کند حساسیت است. حساسیت خروجی برای همه انواع به شرح زیر است:

مدل ACS712 -> محدوده کنونی -> حساسیت

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

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

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

در این پروژه ، من از نوع 5A استفاده کرده ام ، که برای آن حساسیت 185mV/A و ولتاژ حس میانی 2.5V در صورت عدم جریان است.

تنظیم:

ارزش خواندن آنالوگ = analogRead (پین) ؛

ارزش = (5/1024)*مقدار خواندن آنالوگ // اگر از پین 5 ولت آردوینو 5 ولت دریافت نمی کنید ،

جریان در آمپر = (مقدار - offsetVoltage) / حساسیت

اما طبق ورق های داده ولتاژ جابجایی 2.5V و حساسیت 185mV/A است

جریان در آمپر = (مقدار 2.5) /0.185

مرحله 6: اندازه گیری دما

چرا نظارت بر دما لازم است؟

واکنشهای شیمیایی باتری با دما تغییر می کند. با گرم شدن باتری ، گازدهی افزایش می یابد. با سردتر شدن باتری ، مقاومت آن در برابر شارژ بیشتر می شود. بسته به میزان تغییر دمای باتری ، تنظیم شارژ برای تغییرات دما مهم است. بنابراین مهم است که میزان شارژ را با توجه به اثرات دما تنظیم کنیم. سنسور دما دمای باتری را اندازه گیری می کند و کنترل کننده شارژ خورشیدی از این ورودی برای تنظیم نقطه تنظیم شارژ در صورت نیاز استفاده می کند. مقدار جبران - 5mv /degC /cell برای باتری های نوع سرب اسید است. (–30mV/ºC برای 12V و 15mV/ºC برای باتری 6V). علامت منفی جبران درجه حرارت نشان می دهد که افزایش دما مستلزم کاهش میزان تنظیم بار است. برای جزئیات بیشتر ، می توانید این مقاله را دنبال کنید.

اندازه گیری دما توسط DS18B20

من برای اندازه گیری دمای باتری از یک پروب خارجی DS18B20 استفاده کرده ام. از پروتکل یک سیم برای ارتباط با میکروکنترلر استفاده می کند. می توان آن را در پورت J4 وصل کرد.

برای ارتباط با سنسور دما DS18B20 ، باید کتابخانه One Wire و کتابخانه دما دالاس را نصب کنید.

برای اطلاعات بیشتر در مورد سنسور DS18B20 می توانید این مقاله را مطالعه کنید.

مرحله 7: مدار شارژ USB

مبدل باک MP2307 که برای منبع تغذیه استفاده می شود می تواند جریان را تا 3A تحویل دهد. بنابراین حاشیه کافی برای شارژ ابزارهای USB دارد. سوکت USB VCC به 5 ولت و GND به GND متصل است. می توانید به شماتیک بالا مراجعه کنید.

توجه: ولتاژ خروجی USB هنگامی که جریان بار بیش از 1 آمپر باشد ، تا 5 ولت حفظ نمی شود. بنابراین توصیه می کنم بار USB را زیر 1A محدود کنید.

مرحله 8: الگوریتم شارژ

هنگامی که کنترل کننده به باتری متصل است ، برنامه عملیات را شروع می کند. در ابتدا ، بررسی می کند که آیا ولتاژ صفحه برای شارژ باتری کافی است یا خیر. اگر بله ، آن را وارد چرخه شارژ می کند. چرخه شارژ شامل 3 مرحله است.

مرحله 1 شارژ عمده:

آردوینو پنل خورشیدی را مستقیماً به باتری وصل می کند (99٪ چرخه کار). ولتاژ باتری به تدریج افزایش می یابد. هنگامی که ولتاژ باتری به 14.4V برسد ، مرحله 2 آغاز می شود.

در این مرحله ، جریان تقریبا ثابت است.

مرحله 2 شارژ جذب:

در این مرحله ، آردوینو با حفظ سطح ولتاژ 14.4 به مدت یک ساعت ، جریان شارژ را تنظیم می کند. با تنظیم چرخه کار ولتاژ ثابت نگه داشته می شود.

مرحله 3 شارژ شناور:

کنترل کننده برای حفظ سطح ولتاژ در 13.5 ولت ، بار قطره ای تولید می کند. این مرحله باعث می شود باتری کاملاً شارژ شود. اگر ولتاژ باتری کمتر از 13.2V برای 10 دقیقه است.

چرخه شارژ تکرار می شود.

مرحله 9: کنترل بار

برای اتصال و قطع خودکار بار با نظارت بر غروب/طلوع و ولتاژ باتری ، از کنترل بار استفاده می شود.

هدف اصلی کنترل بار ، جدا کردن بار از باتری برای محافظت از آن در برابر تخلیه عمیق است. تخلیه عمیق می تواند به باتری آسیب برساند.

ترمینال بار DC برای بارهای کم قدرت DC مانند نور خیابان طراحی شده است.

خود پانل PV به عنوان سنسور نور استفاده می شود.

با فرض ولتاژ پنل خورشیدی> 5 ولت به معنی سپیده دم و هنگام غروب کمتر از 5 ولت است.

وضعیت روشن: در عصر ، هنگامی که سطح ولتاژ PV به کمتر از 5V می رسد و ولتاژ باتری بیشتر از تنظیمات LVD است ، کنترل کننده بار را روشن می کند و چراغ سبز بار می درخشد.

وضعیت خاموش: بار در دو حالت زیر قطع می شود.

1. صبح هنگامی که ولتاژ PV بزرگتر از 5v است ،

2. هنگامی که ولتاژ باتری کمتر از تنظیم LVD است ، چراغ قرمز روشن نشان می دهد که بار قطع شده است.

LVD به عنوان قطع ولتاژ پایین نامیده می شود

مرحله 10: قدرت و انرژی

قدرت: توان حاصل از ولتاژ (ولت) و جریان (آمپر) است

P = VxI واحد توان Watt یا KW است

انرژی: انرژی حاصل از توان (وات) و زمان (ساعت) است

E = واحد انرژی Pxt ساعت وات یا کیلووات ساعت (کیلووات ساعت) است

برای نظارت بر توان و انرژی منطق فوق در نرم افزار پیاده سازی شده و پارامترها در LCD با کاراکتر 20 * 4 نمایش داده می شوند.

اعتبار تصویر: imgoat

مرحله 11: حفاظت

1. قطب معکوس و حفاظت جریان معکوس برای پنل خورشیدی

برای قطبیت معکوس و حفاظت جریان معکوس از دیود Schottky (MBR2045) استفاده می شود.

2. حفاظت بیش از حد و تخلیه عمیق

حفاظت بیش از حد و تخلیه عمیق توسط نرم افزار اجرا می شود.

3. حفاظت از اتصال کوتاه و اضافه بار

اتصال کوتاه و حفاظت از اضافه بار با فیوز F1 انجام می شود.

4. حفاظت از ولتاژ بالا در ورودی پنل خورشیدی

ولتاژهای موقت در سیستم های قدرت به دلایل مختلف رخ می دهد ، اما رعد و برق شدیدترین ولتاژهای اضافی را ایجاد می کند. این امر به ویژه در مورد سیستم های PV به دلیل مکان های در معرض و کابل های اتصال سیستم صادق است. در این طراحی جدید ، من از یک دیود 600 وات دو طرفه TVS (P6KE36CA) برای سرکوب صاعقه و ولتاژ بیش از حد در پایانه های PV استفاده کردم.

اعتبار تصویر: تصاویر رایگان

مرحله 12: علائم LED

1. LED خورشیدی: LED1 چراغ دو رنگ (قرمز/سبز) برای نشان دادن ایستگاه های خورشیدی یعنی غروب یا سپیده دم استفاده می شود.

LED خورشیدی ------------------- وضعیت خورشیدی

روز سبز

قرمز ------------------------- شب

2. LED وضعیت شارژ (SOC) LED: LED2

یکی از پارامترهای مهم که میزان انرژی باتری را مشخص می کند ، حالت شارژ (SOC) است. این پارامتر میزان شارژ باتری را نشان می دهد. LED RGB برای نشان دادن وضعیت شارژ باتری استفاده می شود. برای اتصال به شماتیک بالا مراجعه کنید.

LED باتری ---------- وضعیت باتری

قرمز ------------------ ولتاژ پایین است

سبز ------------------ ولتاژ سالم است

آبی ------------------ کاملا شارژ شده است

2. بار LED: LED3

چراغ دو رنگ (قرمز/سبز) برای نشان دادن وضعیت بار استفاده می شود. برای اتصال به شماتیک بالا مراجعه کنید.

LED بار ------------------- وضعیت بارگذاری

سبز ----------------------- متصل (روشن)

قرمز ------------------------- قطع (خاموش)

مرحله 13: صفحه نمایش LCD

یک ال سی دی شارژی 20X4 برای نظارت بر پارامترهای پنل خورشیدی ، باتری و بار استفاده می شود.

برای سادگی ، یک صفحه LCD I2C برای این پروژه انتخاب شده است. برای ارتباط با آردوینو فقط به 4 سیم نیاز دارد.

اتصال به شرح زیر است:

LCD آردوینو

VCC 5V ،

GNDGND ،

SDAA4 ،

SCLA5

ردیف 1: ولتاژ پنل خورشیدی ، جریان و قدرت

ردیف 2: ولتاژ ، دما و وضعیت شارژر باتری (شارژ / عدم شارژ)

ردیف 3: بارگذاری جریان ، قدرت و وضعیت بارگیری

ردیف 4: انرژی ورودی از پنل خورشیدی و انرژی مصرف شده توسط بار.

شما باید کتابخانه را از LiquidCrystal_I2C بارگیری کنید.

مرحله 14: نمونه سازی و آزمایش

1. تخته نان:

ابتدا ، مدار را روی Breadboard انجام دادم. مزیت اصلی تخته نان بدون لحیم این است که بدون لحیم است. بنابراین شما به راحتی می توانید طرح را با جدا کردن قطعات و سرنخ های مورد نیاز تغییر دهید.

2. تخته سوراخ دار:

پس از انجام آزمایش ورق ، مدار را روی یک تخته سوراخ دار انجام دادم. برای تهیه آن دستورالعمل زیر را دنبال کنید

ط) ابتدا همه قطعات را داخل سوراخ تخته سوراخ شده قرار دهید.

ii) تمام پدهای اجزا را لحیم کرده و پاهای اضافی را با یک چنگک کوتاه کنید.

iii) پدهای لحیم کاری را با استفاده از سیم ها مطابق شکل شماتیک وصل کنید.

iv) برای جدا کردن مدار از زمین ، از حالت توقف استفاده کنید.

مدار تخته سوراخ شده واقعاً قوی است و می تواند به طور دائم در پروژه ای مستقر شود. پس از آزمایش نمونه اولیه ، اگر همه چیز کاملاً کار کند ، می توانیم به طراحی PCB نهایی بپردازیم.

مرحله 15: طراحی PCB

بعد از اینکه به طرح PCB تغییر دادم ، با استفاده از نرم افزار آنلاین EasyEDA شماتیک را ترسیم کرده ام.

همه اجزایی که در شماتیک اضافه کرده اید باید وجود داشته باشند ، روی هم چیده شده و آماده قرارگیری و مسیریابی باشند. با گرفتن پد های آن ، اجزا را بکشید. سپس آن را داخل خط مرزی مستطیل شکل قرار دهید.

همه اجزا را به گونه ای مرتب کنید که تخته حداقل فضا را اشغال کند. کوچکتر بودن اندازه برد ، هزینه تولید PCB ارزان تر است. اگر روی این تخته چند سوراخ نصب وجود داشته باشد تا بتواند در یک محفظه نصب شود ، مفید خواهد بود.

حالا باید مسیریابی کنید. مسیریابی سرگرم کننده ترین بخش از کل این فرایند است. مثل حل یک معماست! با استفاده از ابزار ردیابی باید همه اجزا را به هم متصل کنیم. شما می توانید از لایه بالا و پایین برای جلوگیری از همپوشانی بین دو آهنگ مختلف و کوتاه شدن آهنگ ها استفاده کنید.

برای افزودن متن به صفحه می توانید از لایه Silk استفاده کنید. همچنین ، ما قادر به درج یک فایل تصویری هستیم ، بنابراین من یک تصویر از لوگوی وب سایت خود اضافه می کنم تا روی تخته چاپ شود. در پایان ، با استفاده از ابزار مس مساحت ، باید مساحت سطح PCB را ایجاد کنیم.

در حال حاضر PCB آماده تولید است.

مرحله 16: فایل های Gerber را بارگیری کنید

پس از ساخت PCB ، ما باید فایلهایی را تولید کنیم که می توان آنها را به یک شرکت تولید کننده PCB ارسال کرد و به زودی مدار چاپی واقعی را برای ما ارسال می کند.

در EasyEDA می توانید فایل های ساخت (فایل Gerber) را از طریق Document> Generate Gerber یا با کلیک روی دکمه Generate Gerber از نوار ابزار خروجی بگیرید. فایل Gerber تولید شده یک بسته فشرده است. پس از فشرده سازی ، می توانید 8 فایل زیر را مشاهده کنید:

1. مس پایین:.gbl

2. مس بالا:.gtl

3. ماسک های لحیم کاری پایین:.gbs

4. بالا ماسک لحیم کاری:.gts

5. صفحه ابریشم پایین:.gbo

6. صفحه Silk بالا:.gto

7. مته:.drl

8. Outline:.outline

می توانید فایل های Gerber را از PCBWay بارگیری کنید

هنگامی که از PCBWay سفارش می دهید ، من 10 درصد از کمک PCBWay را برای مشارکت در کارم دریافت می کنم. کمک کوچک شما ممکن است من را تشویق به انجام کارهای شگفت انگیزتر در آینده کند. با تشکر از همکاری شما.

مرحله 17: تولید PCB

اکنون وقت آن است که سازنده PCB را بیابیم که می تواند فایل های Gerber ما را به یک PCB واقعی تبدیل کند. من فایل های Gerber خود را برای ساخت PCB خود به JLCPCB ارسال کرده ام. خدمات آنها بسیار خوب است. من PCB خود را در هند طی 10 روز دریافت کرده ام.

BOM پروژه در زیر پیوست شده است.

مرحله 18: لحیم کردن اجزاء

پس از دریافت برد از خانه PCB fab ، باید قطعات را لحیم کنید.

برای لحیم کاری ، به آهن لحیم کاری مناسب ، لحیم کاری ، نیپر ، فتیله های جوش یا پمپ و یک مولتی متر نیاز دارید.

لحیم کاری قطعات با توجه به ارتفاع آنها ، تمرین خوبی است. ابتدا اجزای ارتفاع کمتر را لحیم کنید.

برای لحیم کاری قطعات می توانید مراحل زیر را دنبال کنید:

1. پایه های کامپوننت را از سوراخ های آنها عبور داده و PCB را به پشت آن بچرخانید.

2. نوک آهن لحیم کاری را به محل اتصال پد و پای قطعه نگه دارید.

3. لحیم را به داخل مفصل وارد کنید تا دور سرب جریان یابد و پد را بپوشاند. پس از اینکه اطراف آن جریان یافت ، نوک آن را دور کنید.

4- پاهای اضافی را با استفاده از نیپر کوتاه کنید.

برای لحیم کاری همه اجزا از قوانین فوق پیروی کنید.

مرحله 19: نصب سنسور جریان ACS712

سنسور جریان ACS712 که دریافت کرده ام دارای یک ترمینال پیچ از پیش لحیم کاری شده برای اتصال است. برای لحیم کاری ماژول مستقیماً روی برد PCB ، ابتدا باید ترمینال پیچ را جدا کنید.

مطابق شکل بالا ، ترمینال پیچ را با کمک یک پمپ لحیم کاری جدا می کنم.

سپس ماژول ACS712 را وارونه لحیم کردم.

برای اتصال پایانه Ip+ و Ip- به PCB ، از پایه های پایانه دیود استفاده کردم.

مرحله 20: افزودن Buck Converter

برای لحیم کاری ماژول Buck Converter ، باید 4 پین هدر مستقیم را مطابق شکل بالا آماده کنید.

4 پایه هدر را در X1 ، 2 را برای خروجی و دو تای دیگر را برای ورودی ها لحیم کنید.

مرحله 21: افزودن Arduino Nano

وقتی سرصفحه های مستقیم را خریداری می کنید ، برای Arduino Nano طولانی تر می شوند. شما باید آنها را به طول مناسب کوتاه کنید. این به معنی هر کدام 15 پین است.

بهترین روش برای کوتاه کردن قطعات هدر زنانه این است که 15 پین را شمارش کنید ، پین 16 را بکشید ، سپس با استفاده از یک برش فاصله بین پین 15 و 17 را کاهش دهید.

اکنون باید هدرهای زن را روی PCB نصب کنیم. هدرهای زنانه خود را بردارید و آنها را روی سربرگ های مردانه روی برد آردوینو نانو قرار دهید.

سپس پین هدر زن را به PCB Charge Controller بچسبانید.

مرحله 22: آماده سازی MOSFET ها

قبل از لحیم کاری MOSFET Q1 Q2 و دیود D1 به PCB ، بهتر است ابتدا هیت سینک ها را به آنها وصل کنید. از سینک های حرارتی برای انتقال حرارت از دستگاه به منظور حفظ دمای پایین دستگاه استفاده می شود.

یک لایه از ترکیب هیت سینک را روی صفحه پایه فلزی MOSFET بمالید. سپس پد رسانای حرارتی را بین ماسفت و هیت سینک قرار دهید و پیچ را محکم کنید. شما می توانید این مقاله را در مورد اینکه چرا هیت سینک ضروری است بخوانید.

در نهایت ، آنها را روی PCB کنترل کننده شارژ لحیم کنید.

مرحله 23: نصب و راه اندازی شرایط

پس از لحیم کاری تمام قطعات ، استندها را در 4 گوشه نصب کنید. من از M3 Brass Hex Standoffs استفاده کردم.

استفاده از روکش باعث ایجاد فاصله کافی برای اتصالات و سیم های لحیم کاری از سطح زمین می شود.

مرحله 24: نرم افزار و کتابخانه ها

ابتدا کد پیوست آردوینو را بارگیری کنید. سپس کتابخانه های زیر را بارگیری کرده و آنها را نصب کنید.

1. یک سیم

2. دما دالاس

3. LiquidCrystal_I2C

4. کتابخانه PID

کل کد برای انعطاف پذیری به بلوک عملکردی کوچک شکسته شده است. فرض کنید کاربر علاقه ای به استفاده از صفحه نمایش LCD ندارد و از نشانگر led خوشحال است. سپس فقط lcd_display () را از حلقه void () غیرفعال کنید. فقط همین. به طور مشابه ، با توجه به نیاز کاربر ، او می تواند عملکردهای مختلف را فعال و غیرفعال کند.

پس از نصب همه کتابخانه های بالا ، کد Arduino را بارگذاری کنید.

توجه: من در حال کار بر روی نرم افزار برای پیاده سازی الگوریتم شارژ بهتر هستم. لطفاً جهت دریافت آخرین نسخه تماس بگیرید.

به روز رسانی در 02.04.2020

یک نرم افزار جدید با بهبود الگوریتم شارژ و پیاده سازی کنترلر PID در آن بارگذاری کرد.

مرحله 25: آزمایش نهایی

پایانه های باتری شارژ کنترلر (BAT) را به باتری 12 ولت وصل کنید. مطمئن شوید که قطبیت درست است. پس از اتصال ، LED و LCD بلافاصله شروع به کار می کنند. همچنین در ردیف دوم صفحه LCD متوجه ولتاژ و دمای باتری خواهید شد.

سپس یک پنل خورشیدی را به پایانه خورشیدی (SOL) وصل کنید ، می توانید ولتاژ ، جریان و قدرت خورشید را در ردیف اول صفحه LCD مشاهده کنید. من برای شبیه سازی پنل خورشیدی از منبع تغذیه آزمایشگاه استفاده کرده ام. من از Power Meters خود برای مقایسه مقادیر ولتاژ ، جریان و توان با صفحه LCD استفاده کردم.

روش آزمایش در این فیلم نمایشی نشان داده شده است

در آینده ، من یک محفظه چاپ سه بعدی برای این پروژه طراحی می کنم. در تماس باش.

این پروژه یک ورودی در مسابقه PCB است ، لطفاً به من رای دهید. رای شما یک الهام واقعی برای من است تا کار سخت تری برای نوشتن پروژه های مفیدتر مانند این انجام دهم.

با تشکر برای خواندن دستورالعمل من. اگر پروژه من را دوست دارید ، به اشتراک گذاری آن را فراموش نکنید.

نظرات و انتقادات و پیشنهادات همیشه خوش آمدید.

نفر دوم در چالش طراحی PCB