کنترل کننده شارژ خورشیدی ARDUINO (نسخه 1): 11 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

[پخش ویدئو]

در دستورالعمل های قبلی خود ، من جزئیات نظارت بر انرژی یک سیستم خورشیدی بدون شبکه را شرح دادم. من همچنین برنده مسابقه مدارهای 123D شده ام. شما می توانید این متر اندازه گیری ARDUINO ENERGY را ببینید.

در نهایت من کنترلر شارژ نسخه 3 جدید خود را ارسال می کنم. نسخه جدید کارآمدتر است و با الگوریتم MPPT کار می کند.

همه پروژه های من را می توانید در این آدرس پیدا کنید:

با کلیک روی پیوند زیر می توانید آن را مشاهده کنید.

ARDUINO MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER (نسخه 3.0)

با کلیک روی پیوند زیر می توانید کنترل کننده شارژ نسخه 1 من را مشاهده کنید.

ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (نسخه 2.0)

در سیستم انرژی خورشیدی ، کنترل کننده شارژ قلب سیستم است که برای محافظت از باتری قابل شارژ طراحی شده است. در این دستورالعمل من کنترل کننده شارژ PWM را توضیح خواهم داد.

در هند اکثر مردم در مناطق روستایی زندگی می کنند که تا کنون به خط انتقال شبکه سراسری نرسیده است. شبکه های الکتریکی موجود قادر به تامین برق مورد نیاز این افراد فقیر نیستند. بنابراین منابع انرژی تجدیدپذیر (پانل های ولتایی عکس و باد من فکر می کنم ژنراتورها) بهترین گزینه هستند. من از درد زندگی در روستا بهتر می دانم زیرا من نیز از آن منطقه هستم. بنابراین این کنترل کننده شارژ خورشیدی DIY را برای کمک به دیگران و همچنین برای خانه ام طراحی کردم. شما نمی توانید باور کنید که سیستم روشنایی خورشیدی من بسیار کمک می کند طی طوفان اخیر Phailin.

انرژی خورشیدی این مزیت را دارد که تعمیر و نگهداری و عاری از آلودگی کمتری است ، اما اشکالات اصلی آنها هزینه بالای تولید و راندمان تبدیل انرژی پایین است. از آنجا که صفحات خورشیدی هنوز دارای بازده تبدیل نسبتاً پایینی هستند ، می توان هزینه سیستم را با استفاده از یک کنترل کننده شارژ خورشیدی کارآمد که حداکثر توان ممکن را از پنل استخراج می کند ، کاهش داد.

کنترل کننده شارژ چیست؟

یک کنترل کننده شارژ خورشیدی ولتاژ و جریان ناشی از پنل های خورشیدی شما را که بین یک صفحه خورشیدی و یک باتری قرار می گیرد تنظیم می کند. از این دستگاه برای حفظ ولتاژ مناسب شارژ باتری ها استفاده می شود. با افزایش ولتاژ ورودی از پنل خورشیدی ، کنترل کننده شارژ میزان شارژ باتری ها را تنظیم می کند و از هرگونه شارژ بیش از حد جلوگیری می کند.

انواع کنترل کننده شارژ:

1. OFF

2. PWM

3. MPPT

اساسی ترین کنترل کننده شارژ (نوع ON/OFF) به سادگی ولتاژ باتری را کنترل می کند و مدار را باز می کند ، هنگامی که ولتاژ باتری به سطح خاصی می رسد ، شارژ را متوقف می کند.

در بین 3 کنترل کننده شارژ MPPT بالاترین راندمان را دارد اما پرهزینه است و به مدارها و الگوریتم های پیچیده ای نیاز دارد. به عنوان یک علاقمند مبتدی مانند من ، من فکر می کنم کنترل کننده شارژ PWM برای ما بهترین است که به عنوان اولین پیشرفت قابل توجه در شارژ باتری خورشیدی تلقی می شود.

PWM چیست:

مدولاسیون عرض پالس (PWM) م adjustثرترین وسیله برای دستیابی به شارژ باتری ثابت با تنظیم نسبت وظیفه کلیدها (MOSFET) است. در کنترل کننده شارژ PWM ، جریان پنل خورشیدی با توجه به وضعیت باتری و نیازهای شارژ کاهش می یابد. هنگامی که ولتاژ باتری به نقطه تنظیم تنظیم می رسد ، الگوریتم PWM به آرامی جریان شارژ را کاهش می دهد تا از گرم شدن و گازدهی باتری جلوگیری شود ، با این حال شارژ همچنان حداکثر مقدار انرژی را به باتری در کوتاه ترین زمان باز می گرداند.

مزایای کنترل شارژ PWM:

1. بهره وری شارژ بالاتر

2. عمر باتری طولانی تر

3. کاهش باتری بیش از حرارت دادن

4. فشار بر باتری را به حداقل می رساند

5. قابلیت سولفوراسیون باتری.

از این کنترل کننده شارژ می توان برای موارد زیر استفاده کرد:

1. شارژ باتری های مورد استفاده در سیستم خانه خورشیدی

2. فانوس خورشیدی در مناطق روستایی

3. شارژ تلفن همراه

فکر می کنم در مورد پس زمینه کنترل کننده بارها توضیحات زیادی داده ام. اجازه دهید کنترلر شروع به کار کند.

مانند دستورالعمل های قبلی خود ، از ARDUINO به عنوان میکرو کنترلر استفاده کردم که شامل PWM و ADC روی تراشه است.

مرحله 1: قطعات و ابزار مورد نیاز:

قطعات:

1. ARDUINO UNO (آمازون)

2. LCD 16x2 CHARACTER (آمازون)

3. MOSFETS (IRF9530 ، IRF540 یا معادل آن)

4. TRANSISTORS (ترانزیستورهای 2N3904 یا معادل NPN)

5. مقاومت (آمازون / 10k ، 4.7k ، 1k ، 330 اهم)

6. خازن (آمازون / 100uF ، 35v)

7. دیود (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. LEDS (آمازون / قرمز و سبز)

10. FUSES (5A) و FUSE HOLDER (آمازون)

11. برد نان (آمازون)

12. هیئت مدیره (آمازون)

13. JUMPER WIRES (آمازون)

14. جعبه پروژه

15.6 ترمینال پیچ پین

16. SCOTCH MOUNTING SQUARES (آمازون)

ابزارها:

1. DRILL (آمازون)

2. GLUE GUN (آمازون)

3. HOBBY KNIFE (آمازون)

4. آهن لحیم کاری (آمازون)

مرحله 2: مدار کنترل کننده شارژ

برای درک بهتر ، کل مدار کنترل کننده شارژ را به 6 قسمت تقسیم می کنم

1. سنجش ولتاژ

2. تولید سیگنال PWM

3. سوئیچینگ و درایور MOSFET

4. فیلتر و حفاظت

5. نمایش و نشانگر

6. LOAD روشن/خاموش

مرحله 3: سنسورهای ولتاژ

سنسورهای اصلی در کنترل کننده شارژ سنسورهای ولتاژ هستند که به راحتی با استفاده از مدار تقسیم ولتاژ قابل اجرا هستند. ما باید ولتاژ ناشی از پنل خورشیدی و ولتاژ باتری را حس کنیم.

از آنجا که ولتاژ ورودی پین آنالوگ ARDUINO به 5 ولت محدود شده است ، تقسیم ولتاژ را طوری طراحی کردم که ولتاژ خروجی از آن کمتر از 5 ولت باشد. من از پنل خورشیدی 5 وات (Voc = 10v) و 6 ولت و 5.5 آمپر ساعت استفاده کردم. باتری SLA برای ذخیره انرژی. بنابراین من باید ولتاژ را از 5 ولت پایین بیاورم. من از R1 = 10k و R2 = 4.7K از هر دو ولتاژ (ولتاژ پنل خورشیدی و ولتاژ باتری) استفاده کردم. مقدار R1 و R2 می تواند کمتر باشد ، اما مشکل این است که وقتی مقاومت کم است ، جریان بیشتری از طریق آن جریان می یابد و در نتیجه مقدار زیادی توان (P = I^2R) به شکل گرما از بین می رود. بنابراین می توان مقدار مقاومت متفاوتی را انتخاب کرد اما باید مراقب بود تا اتلاف توان در طول مقاومت به حداقل برسد.

من این کنترل کننده شارژ را برای نیاز خود (باتری 6 ولت و پنل خورشیدی 5 ولت ، 6 ولت) طراحی کرده ام ، برای ولتاژ بالاتر باید مقاومت مقاومت تقسیم کننده را تغییر دهید. برای انتخاب مقاومت مناسب می توانید از ماشین حساب آنلاین نیز استفاده کنید

در کد من متغیر "solar_volt" را برای ولتاژ از صفحه خورشیدی و "bat_volt" را برای ولتاژ باتری نامگذاری کرده ام.

Vout = R2/(R1+R2)*V

اجازه دهید ولتاژ پانل = 9V در طول نور شدید خورشید باشد

R1 = 10k و R2 = 4.7 k

ولتاژ خورشیدی = 4.7/(10+4.7)*9.0 = 2.877v

اجازه دهید ولتاژ باتری 7 ولت باشد

bat_volt = 4.7/(10+4.7)*7.0 = 2.238v

هر دو ولتاژ حاصل از تقسیم کننده های ولتاژ کمتر از 5 ولت هستند و برای پین آنالوگ ARDUINO مناسب هستند

کالیبراسیون ADC:

بیایید یک مثال بزنیم:

ولتاژ/تقسیم کننده واقعی خروجی = 3.127 2.43 V معادل evv تا 520 ADC است

1 معادل 0.004673V است

از این روش برای کالیبراسیون سنسور استفاده کنید.

کد ARDUINO:

برای (int i = 0 ؛ i <150؛ i ++) {sample1+= analogRead (A0) ؛ // ولتاژ ورودی پنل خورشیدی را بخوانید

sample2+= analogRead (A1) ؛ // ولتاژ باتری را بخوانید

تأخیر (2) ؛

}

نمونه 1 = نمونه 1/150 ؛

نمونه 2 = نمونه 2/150 ؛

ولتاژ خورشیدی = (نمونه 1* 4.673* 3.127)/1000 ؛

bat_volt = (نمونه 2* 4.673* 3.127)/1000 ؛

برای کالیبراسیون ADC ، دستورالعمل های قبلی من را که در آن به طور کامل توضیح داده ام ، ارجاع دهید.

مرحله 4: تولید سیگنال Pwm:

نفر دوم در مسابقه آردوینو

نفر دوم در چالش الکترونیک سبز