ARDUINO SOLAR LADECONTROLLER (Version-1) - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

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In meinen vorherigen instructables habe ich die Details der Energieüberwachung eines netzunabhängigen Solarsystems beschrieben. Ich habe auch den Wettbewerb von 123D-Schaltungen dafür gewonnen. Sie können dieses ARDUINO ENERGY METER sehen.

Schließlich poste ich meinen neuen Laderegler der Version 3. Die neue Version ist effizienter und arbeitet mit dem MPPT-Algorithmus.

Alle meine Projekte finden Sie auf:

Sie können es sehen, indem Sie auf den folgenden Link klicken.

ARDUINO MPPT SOLARLADECONTROLLER (Version-3.0)

Sie können meinen Version-1-Laderegler sehen, indem Sie auf den folgenden Link klicken.

ARDUINO SOLARLADECONTROLLER (Version 2.0)

Im Solarstromsystem ist der Laderegler das Herz des Systems, das zum Schutz des Akkus entwickelt wurde. In dieser Anleitung erkläre ich den PWM-Laderegler.

In Indien leben die meisten Menschen in ländlichen Gebieten, in denen das nationale Stromnetz bisher nicht erreichbar ist. Die bestehenden Stromnetze sind nicht in der Lage, den Strombedarf dieser armen Menschen zu decken. Generatoren) sind meiner Meinung nach die beste Option. Ich kenne den Schmerz des Dorflebens besser, da ich auch aus dieser Gegend komme. Also habe ich diesen DIY-Solarladeregler entworfen, um anderen und auch für mein Zuhause zu helfen. Sie können nicht glauben, mein hausgemachtes Solarbeleuchtungssystem hilft viel während des jüngsten Zyklons Phailin.

Solarenergie hat den Vorteil, dass sie weniger wartungs- und verschmutzungsfrei ist, aber ihre Hauptnachteile sind hohe Herstellungskosten und niedrige Energieumwandlungseffizienz. Da Solarmodule immer noch einen relativ geringen Umwandlungswirkungsgrad aufweisen, können die Gesamtsystemkosten durch einen effizienten Solarladeregler reduziert werden, der die maximal mögliche Leistung aus dem Panel entnehmen kann.

Was ist ein Laderegler?

Ein Solarladeregler regelt die Spannung und den Strom von Ihren Solarmodulen, die zwischen einem Solarpanel und einer Batterie platziert werden. Er wird verwendet, um die richtige Ladespannung der Batterien aufrechtzuerhalten. Wenn die Eingangsspannung des Solarpanels ansteigt, regelt der Laderegler die Ladung der Batterien und verhindert so eine Überladung.

Arten von Ladereglern:

1. EIN AUS

2. PWM

3. MPPT

Der einfachste Laderegler (ON / OFF-Typ) überwacht einfach die Batteriespannung und öffnet den Stromkreis und stoppt den Ladevorgang, wenn die Batteriespannung auf ein bestimmtes Niveau ansteigt.

Unter den 3 Ladereglern hat MPPT die höchste Effizienz, aber es ist teuer und benötigt komplexe Schaltungen und Algorithmen. Als Anfänger wie ich denke ich, dass der PWM-Laderegler der beste für uns ist, was als erster bedeutender Fortschritt beim Laden von Solarbatterien angesehen wird.

Was ist PWM:

Pulsweitenmodulation (PWM) ist das effektivste Mittel, um eine Batterieladung mit konstanter Spannung zu erreichen, indem das Tastverhältnis der Schalter (MOSFET) angepasst wird. Beim PWM-Laderegler verjüngt sich der Strom vom Solarpanel je nach Batteriezustand und Ladebedarf. Wenn eine Batteriespannung den Regelsollwert erreicht, reduziert der PWM-Algorithmus langsam den Ladestrom, um ein Aufheizen und Gasen der Batterie zu vermeiden, aber der Ladevorgang gibt in kürzester Zeit die maximale Energiemenge an die Batterie zurück.

Vorteile des PWM-Ladereglers:

1. Höhere Ladeeffizienz

2. Längere Akkulaufzeit

3. Reduzieren Sie die Überhitzung der Batterie

4. Minimiert die Belastung des Akkus

5. Fähigkeit, eine Batterie zu desulfatieren.

Dieser Laderegler kann verwendet werden für:

1. Aufladen der im Solar-Home-System verwendeten Batterien

2. Solarlaterne im ländlichen Raum

3. Handy aufladen

Ich glaube, ich habe viel über den Hintergrund des Ladereglers beschrieben.

Wie meine früheren instructables benutzte ich ARDUINO als Mikrocontroller, der On-Chip-PWM und ADC enthält.

Schritt 1: Erforderliche Teile und Werkzeuge:

Teile:

1. ARDUINO UNO (Amazonas)

2. 16x2 ZEICHEN LCD (Amazon)

3. MOSFETS (IRF9530, IRF540 oder gleichwertig)

4. TRANSISTOREN (2N3904 oder gleichwertige NPN-Transistoren)

5. WIDERSTAND (Amazon / 10k, 4.7k, 1k, 330 Ohm)

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

7. DIODE (IN4007)

8. ZENER-DIODE 11v (1N4741A)

9. LEDs (Amazon / Rot und Grün)

10. SICHERUNGEN (5A) UND SICHERUNGSHALTER (Amazon)

11. BROTPLATTE (Amazon)

12. LOCHBOARD (Amazon)

13. ÜBERBRÜCKUNGSDRÄHTE (Amazon)

14. PROJEKTBOX

15.6 PIN-SCHRAUBKLEMME

16. SCOTCH-MONTAGEPLATTEN (Amazon)

Werkzeuge:

1. BOHRER (Amazon)

2. KLEBEPISTOLE (Amazon)

3. HOBBYMESSER (Amazon)

4. LÖTEISEN (Amazon)

Schritt 2: Ladereglerschaltung

Ich teile die gesamte Ladereglerschaltung zum besseren Verständnis in 6 Abschnitte auf

1. Spannungserfassung

2. PWM-Signalerzeugung

3. MOSFET-Schaltung und Treiber

4. Filter und Schutz

5. Anzeige und Anzeige

6. LADEN EIN/AUS

Schritt 3: Spannungssensoren

Die Hauptsensoren im Laderegler sind Spannungssensoren, die leicht mit einer Spannungsteilerschaltung implementiert werden können. Wir müssen die vom Solarpanel und die Batteriespannung kommende Spannung messen.

Da die Eingangsspannung des analogen ARDUINO-Pins auf 5 V begrenzt ist, habe ich den Spannungsteiler so konzipiert, dass die Ausgangsspannung weniger als 5 V betragen sollte. Ich habe ein 5 W (Voc = 10 V) Solarpanel und ein 6 V und 5,5 Ah verwendet SLA-Batterie zum Speichern der Leistung. Ich muss also beide Spannungen auf unter 5 V senken. Ich habe R1 = 10k und R2 = 4,7 K beim Erfassen der beiden Spannungen (Solarzellenspannung und Batteriespannung) verwendet. Der Wert von R1 und R2 kann niedriger sein, aber das Problem besteht darin, dass bei niedrigem Widerstand ein höherer Strom fließt, wodurch eine große Menge an Leistung (P = I^2R) in Form von Wärme abgegeben wird. So können unterschiedliche Widerstandswerte gewählt werden, aber es sollte darauf geachtet werden, den Leistungsverlust über den Widerstand zu minimieren.

Ich habe diesen Laderegler für meine Anforderung entwickelt (6V Batterie und 5W, 6V Solarpanel), für höhere Spannungen müssen Sie den Wert der Teilerwiderstände ändern. Zur Auswahl der richtigen Widerstände können Sie auch einen Online-Rechner verwenden

Im Code habe ich die Variable "solar_volt" für die Spannung vom Solarpanel und "bat_volt" für die Batteriespannung benannt.

Vout=R2/(R1+R2)*V

Lassen Sie Panelspannung = 9V bei hellem Sonnenlicht

R1=10k und R2=4,7 k

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

Lassen Sie die Batteriespannung 7V

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

Beide Spannungen von Spannungsteilern sind niedriger als 5V und geeignet für ARDUINO Analog Pin

ADC-Kalibrierung:

nehmen wir ein Beispiel:

tatsächlicher Volt-/Teilerausgang = 3,127 2,43 V entspricht 520 ADC

1 ist gleich 0,004673V

Verwenden Sie diese Methode, um den Sensor zu kalibrieren.

ARDUINO-CODE:

for(int i=0;i<150;i++) { sample1+=analogRead (A0); // die Eingangsspannung vom Solarpanel lesen

sample2+=analogRead(A1); // Batteriespannung ablesen

Verzögerung(2);

}

Probe1 = Probe1/150;

Probe2 = Probe2/150;

solar_volt=(sample1*4,673*3,127)/1000;

bat_volt=(sample2*4,673*3,127)/1000;

Für die ADC-Kalibrierung beziehen Sie sich auf meine vorherigen Anleitungen, in denen ich ausführlich erklärt habe.

Schritt 4: PWM-Signalerzeugung:

Zweiter im Arduino-Wettbewerb

Zweiter Platz bei der Green Electronics Challenge