ARDUINO PWM SOLAR ŞARJ KONTROL CİHAZI (V 2.02): 25 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Bir akü bankasına sahip şebekeden bağımsız bir güneş enerjisi sistemi kurmayı planlıyorsanız, bir Solar Şarj Kontrol Cihazına ihtiyacınız olacaktır. Güneş panellerinin ürettiği elektrik enerjisinin pillere girmesini kontrol etmek için Güneş Paneli ile Pil Bankası arasına yerleştirilen bir cihazdır. Ana işlevi, pilin uygun şekilde şarj edildiğinden ve aşırı şarjdan korunduğundan emin olmaktır. Güneş panelinden gelen giriş voltajı yükseldikçe, şarj kontrolörü akülerin şarjını düzenler ve aşırı şarj olmasını önler ve akü boşaldığında yükün bağlantısını keser.

Solar projelerimi web sitemde inceleyebilirsiniz: www.opengreenenergy.com ve YouTube Kanalı: Open Green Energy

Solar şarj kontrolörleri türleri

Şu anda PV güç sistemlerinde yaygın olarak kullanılan iki tür şarj kontrol cihazı vardır:

1. Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM) denetleyicisi

2. Maksimum Güç Noktası İzleme (MPPT) denetleyicisi

Bu Eğitilebilir Kitapta size PWM Solar Charge Controller hakkında bilgi vereceğim. Daha önce de PWM şarj kontrolörleri hakkında birkaç makale yayınladım. Solar şarj kontrol cihazlarımın önceki versiyonu internette oldukça popüler ve dünyanın her yerinden insanlar için kullanışlı.

Önceki sürümlerimden gelen yorumları ve soruları dikkate alarak mevcut V2.0 PWM Charge Controller'ımı yeni sürüm 2.02 yapacak şekilde değiştirdim.

V2.02 w.r.t V2.0'daki değişiklikler şunlardır:

1. Düşük verimli lineer voltaj regülatörü, 5V güç kaynağı için MP2307 dönüştürücü ile değiştirilir.

2. Güneş panelinden gelen akımı izlemek için ek bir akım sensörü.

3. MOSFET-IRF9540, daha iyi performans için IRF4905 ile değiştirilir.

4. Yerleşik LM35 sıcaklık sensörü, doğru pil sıcaklığı izlemesi için bir DS18B20 probu ile değiştirilir.

5. Akıllı cihazları şarj etmek için USB bağlantı noktası.

6. İki sigorta yerine tek sigorta kullanımı

7. Güneş Enerjisi Durumunu gösteren ek bir LED.

8. 3 aşamalı şarj algoritmasının uygulanması.

9. Şarj algoritmasında PID kontrolörünün uygulanması

10. Proje için özel bir PCB yaptı

Şartname

1. Şarj kontrolörü ve enerji ölçer

2. Otomatik Akü Voltaj Seçimi (6V/12V)

Akü voltajına göre otomatik şarj ayar noktası ile 3. PWM şarj algoritması

4. Şarj durumu ve yük durumu için LED göstergesi

5. Voltaj, akım, güç, enerji ve sıcaklığı görüntülemek için 20x4 karakter LCD ekran.

6. Yıldırımdan korunma

7. Ters akım akış koruması

8. Kısa Devre ve Aşırı Yük koruması

9. Şarj için Sıcaklık Telafisi

10. Aygıtları Şarj Etmek için USB bağlantı noktası

Gereçler

PCB V2.02'yi PCBWay'den sipariş edebilirsiniz

1. Arduino Nano (Amazon / Banggood)

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

3. Güç diyot -MBR2045(Amazon/Aliexpress)

4. Buck Dönüştürücü-MP2307(Amazon / Banggood)

5. Sıcaklık Sensörü - DS18B20 (Amazon / Banggood)

6. Akım Sensörü - ACS712 (Amazon / Banggood)

7. TVS diyot-P6KE36CA (Amazon / Aliexpress)

8. Transistörler - 2N3904 (Amazon / Banggood)

9. Dirençler (100k x 2, 20k x 2, 10k x 2, 1k x 2, 330ohm x 7) (Amazon / Banggood)

10. Seramik Kondansatörler (0.1uF x 2) (Amazon / Banggood)

11. 20x4 I2C LCD (Amazon / Banggood)

12. RGB LED (Amazon / Banggood)

13. İki Renkli LED (Amazon)

15. Jumper Teller/Teller (Amazon / Banggood)

16. Başlık Pinleri (Amazon / Banggood)

17. Isı Alıcılar (Amazon / Aliexpress)

18. Sigorta Tutucu ve sigortalar (Amazon)

19. Basma Düğmesi (Amazon / Banggood)

22. Vidalı terminaller 1x6 pin (Aliexpress)

23. PCB Karşıtlıkları (Banggood)

24. USB Soketi (Amazon / Banggood)

Aletler:

1. Havya (Amazon)

2. Lehim Sökme Pompası (Amazon)

2. Tel Kesici ve Striptizci (Amazon)

3. Tornavida (Amazon)

Adım 1: PWM Şarj Kontrolörünün Çalışma Prensibi

PWM, şarjı düzenlemek için kullandığı yöntemi temsil eden Darbe Genişliği Modülasyonu anlamına gelir. İşlevi, pilin doğru şekilde şarj edilmesini sağlamak için güneş panelinin voltajını pilinkine yakın bir seviyeye çekmektir. Yani akımda herhangi bir değişiklik olmadan Güneş paneli Vmp'yi akü sistem voltajına kadar sürükleyerek güneş paneli voltajını akü voltajına kilitlerler.

Güneş panelini aküye bağlamak ve bağlantısını kesmek için bir elektronik anahtar (MOSFET) kullanır. MOSFET'i çeşitli darbe genişlikleriyle yüksek frekansta değiştirerek sabit bir voltaj korunabilir. PWM kontrolörü, bataryaya gönderilen darbelerin genişliklerini (uzunluklarını) ve frekansını değiştirerek kendini ayarlar.

Genişlik %100 olduğunda, MOSFET tam AÇIK durumdadır ve güneş panelinin pili toplu olarak şarj etmesine izin verir. Genişlik %0 olduğunda, transistör KAPALI durumdadır ve pil tamamen şarj olduğunda herhangi bir akımın pile akmasını engelleyen Güneş paneli açık devre yapar.

Adım 2: Devre Nasıl Çalışır?

Şarj kontrolörünün kalbi bir Arduino Nano kartıdır. Arduino, iki voltaj bölücü devre kullanarak güneş paneli ve akü voltajlarını algılar. Bu voltaj seviyelerine göre akünün nasıl şarj edileceğine ve yükün nasıl kontrol edileceğine karar verir.

Not: Yukarıdaki resimde güç ve kontrol sinyalinde tipografik hata bulunmaktadır. Kırmızı çizgi güç içindir ve sarı çizgi kontrol sinyali içindir.

Tüm şematik aşağıdaki devrelere ayrılmıştır:

1. Güç Dağıtım Devresi:

Pilden gelen güç (B+ & B-) X1 (MP2307) kova dönüştürücü tarafından 5V'a düşürülür. Buck dönüştürücünün çıktısı dağıtılır

1. Arduino Kurulu

2. Gösterge için LED'ler

3. LCD ekran

4. Aygıtları şarj etmek için USB bağlantı noktası.

2. Giriş Sensörleri:

R1-R2 ve R3-R4 dirençlerinden oluşan iki voltaj bölücü devre kullanılarak güneş paneli ve akü voltajları algılanır. C1 ve C2, istenmeyen gürültü sinyallerini filtrelemek için filtre kapasitörleridir. Voltaj bölücülerden gelen çıkış, sırasıyla Arduino analog pinleri A0 ve A1'e bağlanır.

Güneş paneli ve yük akımları iki adet ACS712 modülü kullanılarak algılanır. Akım sensörlerinden gelen çıkış sırasıyla Arduino analog pin A3 ve A2'ye bağlanır.

Pil sıcaklığı, bir DS18B20 sıcaklık sensörü kullanılarak ölçülür. R16 (4.7K) bir pull-up direncidir. Sıcaklık sensörünün çıkışı Arduino Digital pin D12'ye bağlanır.

3. Kontrol Devreleri:

Kontrol devreleri temel olarak iki p-MOSFET Q1 ve Q2 tarafından oluşturulur. MOSFET Q1, aküye şarj darbesini göndermek için, MOSFET Q2 ise yükü sürmek için kullanılır. İki MOSFET sürücü devresi, çekme dirençleri R6 ve R8 olan iki transistör T1 ve T2'den oluşur. Transistörlerin temel akımı, R5 ve R7 dirençleri tarafından kontrol edilir.

4. Koruma Devreleri:

Güneş paneli tarafındaki giriş aşırı gerilimi, bir TVS diyotu D1 kullanılarak korunur. Aküden güneş paneline giden ters akım, bir Schottky diyot D2 ile korunur. Aşırı akım bir F1 sigortası ile korunmaktadır.

5. LED Göstergesi:

LED1, LED2 ve LED3 sırasıyla güneş, pil ve yük durumunu belirtmek için kullanılır. Dirençler R9 ila R15, akım sınırlayıcı dirençlerdir.

7. LCD Ekran:

Çeşitli parametreleri görüntülemek için bir I2C LCD ekran kullanılır.

8. USB Şarjı:

USB soketi, Buck Converter'dan 5V çıkışa kadar bağlanır.

9. Sistem Sıfırlama:

SW1, Arduino'yu sıfırlamak için bir basma düğmesidir.

Şemayı aşağıdaki ekte PDF formatında indirebilirsiniz.

Adım 3: Solar Şarj Kontrol Cihazının Ana Fonksiyonları

Şarj kontrolörü aşağıdaki noktalara dikkat edilerek tasarlanmıştır.

1. Pil Aşırı Şarjını Önleyin: Pil tamamen şarj olduğunda güneş paneli tarafından pile sağlanan enerjiyi sınırlamak için. Bu, kodumun Charge_cycle() içinde uygulanıyor.

2. Bataryanın Aşırı Deşarjını Önleyin: Batarya düşük şarj durumuna ulaştığında bataryayı elektrik yüklerinden ayırmak için. Bu, kodumun load_control() içinde uygulanır.

3. Yük Kontrol İşlevleri Sağlayın: Belirli bir zamanda bir elektrik yükünü otomatik olarak bağlamak ve bağlantısını kesmek için. Gün batımında yük AÇIK ve gün doğumunda KAPALI olacaktır. Bu, kodumun load_control() içinde uygulanır. 4. Güç ve Enerji İzleme: Yük gücünü ve enerjisini izlemek ve görüntülemek için.

5. Anormal Durumdan Koruyun: Devreyi yıldırım, aşırı gerilim, aşırı akım ve kısa devre vb. gibi farklı anormal durumlardan korumak için.

6. Gösterme ve Görüntüleme: Çeşitli parametreleri belirtmek ve görüntülemek için

7. Serial Communication: Seri monitörde çeşitli parametreleri yazdırmak için

8. USB Şarjı: Akıllı cihazları şarj etmek için

Adım 4: Gerilim Ölçümü

Voltaj sensörleri, güneş paneli ve pilin voltajını algılamak için kullanılır. İki gerilim bölücü devre kullanılarak gerçekleştirilir. Güneş paneli voltajını algılamak için R1=100k ve R2=20k ve akü voltajı için benzer şekilde R3=100k ve R4=20k olmak üzere iki dirençten oluşur. R1 ve R2'den gelen çıkış Arduino analog pin A0'a ve R3 ve R4'ten çıkış Arduino analog pin A1'e bağlanır.

Voltaj Ölçümü:Arduino'nun analog girişleri, 0 ile 5V arasındaki DC voltajını ölçmek için kullanılabilir (standart 5V analog referans voltajı kullanılırken) ve voltaj bölücü ağ kullanılarak bu aralık artırılabilir. Voltaj bölücü, Arduino analog girişleri aralığında ölçülen voltajı düşürür.

Gerilim bölücü devre için Vout = R2/(R1+R2) x Vin

Vin = (R1+R2)/R2 x Vout

analogRead() işlevi voltajı okur ve 0 ile 1023 arasında bir sayıya dönüştürür.

Kalibrasyon:Arduino'nun analog girişlerinden biri ve analogRead() fonksiyonu ile çıkış değerini okuyacağız. Bu fonksiyon, her artış için 0,00488V olan 0 ile 1023 arasında bir değer verir (5/1024 = 0,00488V olarak)

Vin = Vout*(R1+R2)/R2; R1=100k ve R2=20k

Vin= ADC sayısı*0,00488*(120/20) Volt // Vurgulanan kısım Ölçek faktörüdür

Not: Bu, 1023 okumasının tam olarak 5.0 voltluk bir giriş voltajına karşılık geldiğine inanmamıza neden olur. Pratikte, Arduino pin 5V'den her zaman 5V alamayabilirsiniz. Bu nedenle, kalibrasyon sırasında önce bir multimetre kullanarak Arduino'nun 5v ve GND pinleri arasındaki voltajı ölçün ve aşağıdaki formülü kullanarak ölçek faktörünü kullanın:

Ölçek faktörü = ölçülen voltaj/1024

Adım 5: Akım Ölçümü

Akım ölçümü için Hall Effect akım sensörü ACS 712 -5A varyantını kullandım. Mevcut algılama aralığına bağlı olarak ACS712 Sensörünün üç çeşidi vardır. ACS712 sensörü mevcut değeri okur ve ilgili voltaj değerine dönüştürür. İki ölçümü birbirine bağlayan değer Hassasiyettir. Tüm varyantlar için çıkış hassasiyeti aşağıdaki gibidir:

ACS712 Modeli - > Akım Aralığı- > Hassasiyet

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

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

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

Bu projede, duyarlılığı 185mV/A olan ve akım yokken orta algılama voltajının 2,5V olduğu 5A varyantını kullandım.

Kalibrasyon:

analog okuma değeri = analogRead(Pin);

Değer = (5/1024)*analog okuma değeri // Arduino 5V pininden 5V almıyorsanız, Amper cinsinden akım = (Değer – offsetVoltage) / hassasiyet

Ancak veri sayfalarına göre ofset voltajı 2,5V ve hassasiyet 185mV/A'dır.

Amper cinsinden akım = (Değer-2.5)/0.185

Adım 6: Sıcaklık Ölçümü

Sıcaklık İzleme Neden Gereklidir?

Pilin kimyasal reaksiyonları sıcaklıkla değişir. Akü ısındıkça gaz çıkışı artar. Pil soğudukça şarja karşı daha dayanıklı hale gelir. Pil sıcaklığının ne kadar değiştiğine bağlı olarak, sıcaklık değişimleri için şarjı ayarlamak önemlidir. Bu nedenle, sıcaklık etkilerini hesaba katmak için şarjı ayarlamak önemlidir. Sıcaklık sensörü pil sıcaklığını ölçer ve Solar Charge Controller bu girişi şarj ayar noktasını gerektiği gibi ayarlamak için kullanır. Kompanzasyon değeri - kurşun asit tipi aküler için - 5mv /degC/hücre'dir. (12V pil için –30mV/ºC ve 6V pil için 15mV/ºC). Sıcaklık kompanzasyonunun negatif işareti, sıcaklıktaki bir artışın şarj ayar noktasında bir azalma gerektirdiğini gösterir. Daha fazla ayrıntı için bu makaleyi takip edebilirsiniz.

DS18B20 ile Sıcaklık Ölçümü

Pil sıcaklığını ölçmek için harici bir DS18B20 probu kullandım. Mikrodenetleyici ile iletişim kurmak için tek kablolu bir protokol kullanır. Kart üzerindeki J4 portuna bağlanabilir.

DS18B20 sıcaklık sensörü ile arayüz oluşturmak için One Wire kitaplığını ve Dallas Sıcaklık kitaplığını kurmanız gerekir.

DS18B20 sensörü hakkında daha fazla ayrıntı için bu makaleyi okuyabilirsiniz.

Adım 7: USB Şarj Devresi

Güç kaynağı için kullanılan MP2307 dönüştürücü dönüştürücü, 3A'ya kadar akım sağlayabilir. Bu nedenle, USB aygıtlarını şarj etmek için yeterli bir marjı vardır. USB soketi VCC, 5V'a ve GND, GND'ye bağlanır. Yukarıdaki şemaya başvurabilirsiniz.

Not: Yük akımı 1A'yı aştığında USB çıkış voltajı 5V'a kadar korunmaz. Bu yüzden USB yükünü 1A'nın altında sınırlamanızı tavsiye ederim.

Adım 8: Şarj Algoritması

Kontrolör aküye bağlandığında program çalışmaya başlayacaktır. Öncelikle panel voltajının pili şarj etmek için yeterli olup olmadığını kontrol eder. Evet ise, şarj döngüsüne girecektir. Şarj Döngüsü 3 aşamadan oluşur.

Aşama 1 Toplu ücret:

Arduino, Güneş Panelini doğrudan aküye bağlayacaktır (%99 görev döngüsü). Akü voltajı kademeli olarak artacaktır. Akü voltajı 14.4V'a ulaştığında 2. aşama başlayacaktır.

Bu aşamada akım neredeyse sabittir.

Aşama 2 Absorpsiyon yükü:

Bu aşamada Arduino, voltaj seviyesini bir saat boyunca 14.4'te tutarak şarj akımını düzenleyecektir. Görev döngüsü ayarlanarak voltaj sabit tutulur.

Aşama 3 Şamandıra şarjı:

Kontrolör, voltaj seviyesini 13,5V'de tutmak için damlama şarjı üretir. Bu aşama pilin tam olarak şarj olmasını sağlar. Akü voltajı 10 dakika boyunca 13.2V'den düşükse.

Şarj döngüsü tekrarlanacaktır.

Adım 9: Yük Kontrolü

Alacakaranlık/şafak ve akü voltajını izleyerek yükü otomatik olarak bağlamak ve ayırmak için yük kontrolü kullanılır.

Yük kontrolünün birincil amacı, yükü aküden derin deşarjdan korumak için bağlantısını kesmektir. Derin deşarj pile zarar verebilir.

DC yük terminali, sokak lambası gibi düşük güçlü DC yükü için tasarlanmıştır.

PV panelinin kendisi ışık sensörü olarak kullanılır.

Güneş paneli voltajının > 5V olduğunu varsayarsak şafak vakti ve < 5V alacakaranlık olduğunda.

AÇIK Durum: Akşam, PV voltaj seviyesi 5V'un altına düştüğünde ve akü voltajı LVD ayarından yüksek olduğunda, kontrolör yükü açacak ve yük yeşil ledi yanacaktır.

KAPALI Koşul: Aşağıdaki iki durumda yük kesilecektir.

1. Sabahları PV voltajı 5v'den büyük olduğunda, 2. Akü voltajı LVD ayarından düşük olduğunda Yük kırmızı ledinin AÇIK olması yükün kesildiğini gösterir.

LVD, Alçak Gerilim Bağlantı Kesme olarak anılır

Adım 10: Güç ve Enerji

Güç: Güç, gerilim (volt) ve akımın (Amper) çarpımıdır.

P=VxI Güç birimi Watt veya KW'dir

Enerji: Enerji, gücün (watt) ve zamanın (Saat) ürünüdür.

E= Pxt Enerji Birimi Watt Saat veya Kilowatt Saattir (kWh)

Gücü ve enerjiyi izlemek için yukarıdaki mantık yazılımda uygulanır ve parametreler 20x4 char LCD'de görüntülenir.

Resim kredisi: imgoat

11. Adım: Korumalar

1. GÜNEŞ PANELI için ters polarite ve ters akım koruması

Ters polarite ve ters akım akışı koruması için bir Schottky diyot (MBR2045) kullanılır.

2. Aşırı şarj ve Derin deşarj koruması

Yazılım tarafından aşırı şarj ve derin deşarj koruması uygulanmaktadır.

3. Kısa devre ve aşırı yük koruması

Kısa devre ve aşırı yük koruması F1 sigortası ile sağlanır.

4. GÜNEŞ PANELI girişinde aşırı gerilim koruması

Güç sistemlerinde çeşitli nedenlerle geçici aşırı gerilimler meydana gelir, ancak yıldırım en şiddetli aşırı gerilimlere neden olur. Bu, açıkta kalan konumlar ve sistem bağlantı kabloları nedeniyle özellikle PV sistemleri için geçerlidir. Bu yeni tasarımda, PV terminallerindeki yıldırımı ve aşırı gerilimi bastırmak için 600 watt'lık çift yönlü TVS diyotu (P6KE36CA) kullandım.

resim kredisi: ücretsiz resimler

Adım 12: LED Göstergeleri

1. Solar LED: LED1 İki renkli (kırmızı/yeşil) bir led, güneş enerjisi durumunu, yani alacakaranlık veya şafak vaktini belirtmek için kullanılır.

Solar LED --------------------Güneş Durumu

YEŞİL ------------------------ Gün

Kırmızı gece

2. Pil Şarj Durumu (SOC) LED'i: LED2

Pilin enerji içeriğini tanımlayan önemli bir parametre Şarj Durumudur (SOC). Bu parametre pilde ne kadar şarj olduğunu gösterir. Pilin şarj durumunu belirtmek için RGB LED kullanılır. Bağlantı için yukarıdaki şemaya bakın.

Pil LED'i ---------- Pil Durumu

KIRMIZI ------------------ Voltaj DÜŞÜK

YEŞİL ------------------ Voltaj Sağlıklı

MAVİ ------------------ Tam Şarj

2. Yük LED'i: LED3

Yük durumu göstergesi için iki renkli (kırmızı/yeşil) bir led kullanılır. Bağlantı için yukarıdaki şemaya bakın.

Yük LED'i -------------------Yük Durumu

YEŞİL ------------------------ Bağlı (AÇIK)

KIRMIZI ------------------------- Bağlantı Kesildi (KAPALI)

Adım 13: LCD Ekran

Güneş paneli, akü ve yük parametrelerinin izlenmesi için 20X4 karakter LCD kullanılmaktadır.

Basitlik açısından, bu proje için bir I2C LCD ekran seçilmiştir. Arduino ile arayüz oluşturmak için sadece 4 kabloya ihtiyaç duyar.

Bağlantı aşağıdadır:

LCD Arduino

VCC 5V, GNDGND, SDAA4, SCLA5

Sıra-1: Güneş paneli voltajı, Akım ve Güç

2. Sıra: Akü Voltajı, Sıcaklık ve Şarj Durumu (Şarj Ediliyor / Şarj Edilmiyor)

Satır-3: Yük akımı, güç ve yük durumu

Sıra-4: Güneş panelinden gelen Enerji ve Yük tarafından tüketilen Enerji girişi.

Kütüphaneyi LiquidCrystal_I2C'den indirmeniz gerekiyor.

Adım 14: Prototipleme ve Test Etme

1. Ekmek tahtası:

İlk önce devreyi bir Breadboard üzerinde yaptım. Lehimsiz bir devre tahtasının ana avantajı, lehimsiz olmasıdır. Böylece, yalnızca bileşenleri ve kabloları gerektiği gibi çıkararak tasarımı kolayca değiştirebilirsiniz.

2. Delikli Tahta:

Breadboard testini yaptıktan sonra devreyi Delikli Tahta üzerinde yaptım. Bunu yapmak için aşağıdaki talimatı izleyin

i) Önce tüm parçaları Delikli Levhanın deliğine yerleştirin.

ii) Tüm bileşen pedlerini lehimleyin ve ekstra bacakları bir pense ile düzeltin.

iii) Lehim pedlerini şemaya göre teller kullanarak bağlayın.

iv) Devreyi topraktan izole etmek için ayrılığı kullanın.

Delikli pano devresi gerçekten güçlüdür ve bir projede kalıcı olarak kullanılabilir. Prototipi test ettikten sonra, her şey mükemmel çalışıyorsa, son PCB'yi tasarlamaya geçebiliriz.

Adım 15: PCB Tasarımı

EasyEDA online yazılımını kullanarak şemayı çizdikten sonra PCB yerleşimine geçtim.

Şematikte eklediğiniz tüm bileşenler orada, üst üste istiflenmiş, yerleştirilmeye ve yönlendirilmeye hazır olmalıdır. Bileşenleri pedlerinden tutarak sürükleyin. Ardından dikdörtgen kenar çizgisinin içine yerleştirin.

Tüm bileşenleri, pano minimum yer kaplayacak şekilde düzenleyin. Kart boyutu ne kadar küçük olursa, PCB üretim maliyeti o kadar ucuz olur. Bu kartın bir kasaya monte edilebilmesi için üzerinde bazı montaj deliklerinin olması faydalı olacaktır.

Şimdi yönlendirmeniz gerekiyor. Yönlendirme, tüm bu sürecin en eğlenceli kısmıdır. Bulmaca çözmek gibi! İzleme aracını kullanarak tüm bileşenleri bağlamamız gerekiyor. İki farklı parkur arasında çakışmayı önlemek ve parkurları kısaltmak için hem üst hem de alt katmanı kullanabilirsiniz.

Tahtaya metin eklemek için İpek katmanını kullanabilirsiniz. Ayrıca, bir resim dosyası ekleyebiliyoruz, bu yüzden tahtaya basılacak web sitemin logosunun bir resmini ekliyorum. Sonunda bakır alan aracını kullanarak PCB'nin toprak alanını oluşturmamız gerekiyor.

Artık PCB üretime hazırdır.

Adım 16: Gerber Dosyalarını İndirin

PCB'yi yaptıktan sonra, bir PCB üretim şirketine gönderilebilecek dosyaları oluşturmalıyız ki bu da zamanı gelince bize gerçek PCB'leri geri gönderecektir.

EasyEDA'da Fabrikasyon Dosyalarının (Gerber dosyası) çıktısını Document > Generate Gerber yoluyla veya araç çubuğundan Generate Gerber butonunu tıklayarak alabilirsiniz. Oluşturulan Gerber dosyası sıkıştırılmış bir pakettir. Açtıktan sonra aşağıdaki 8 dosyayı görebilirsiniz:

1. Alt Bakır:.gbl

2. Üst Bakır:.gtl

3. Alt Lehimleme Maskeleri:.gbs

4. Üst Lehimleme Maskeleri:.gts

5. Alt Serigrafi:.gbo

6. Üst Serigrafi:.gto

7. Matkap:.drl

8. Anahat:.anahat

Gerber dosyalarını PCBWay'den indirebilirsiniz.

PCBWay'den sipariş verdiğinizde, işime katkı sağlamak için PCBWay'den %10 bağış alacağım. Küçük yardımınız beni gelecekte daha harika işler yapmaya teşvik edebilir. İşbirliğiniz için teşekkürler.

Adım 17: PCB İmalatı

Şimdi Gerber dosyalarımızı gerçek bir PCB'ye dönüştürebilecek bir PCB üreticisi bulmanın zamanı geldi. PCB'mi üretmek için Gerber dosyalarımı JLCPCB'ye gönderdim. Servisleri son derece iyi. PCB'mi Hindistan'da 10 gün içinde aldım.

Projeye ait BOM aşağıda ektedir.

Adım 18: Bileşenleri Lehimleme

Kartı PCB fab evinden aldıktan sonra bileşenleri lehimlemeniz gerekir.

Lehimleme için iyi bir Havya, Lehim, Makası, Lehim Sökme Fitilleri veya Pompası ve bir multimetreye ihtiyacınız olacak.

Bileşenleri yüksekliklerine göre lehimlemek iyi bir uygulamadır. Önce daha az yükseklikteki bileşenleri lehimleyin.

Bileşenleri lehimlemek için aşağıdaki adımları takip edebilirsiniz:

1. Bileşen ayaklarını deliklerden geçirin ve PCB'yi arka tarafını çevirin.

2. Lehimleme demirinin ucunu, pedin ve bileşenin ayağının birleşimine tutun.

3. Lehimi, ucun her tarafına akacak ve pedi kaplayacak şekilde bağlantıya besleyin. Her tarafa aktıktan sonra, ucu uzaklaştırın.

4. Makası kullanarak ekstra bacakları kesin.

Tüm bileşenleri lehimlemek için yukarıdaki kuralları izleyin.

Adım 19: ACS712 Akım Sensörünün Monte Edilmesi

Aldığım ACS712 akım sensörü, bağlantı için önceden lehimlenmiş bir vidalı terminale sahip. Modülü doğrudan PCB kartına lehimlemek için önce vidalı terminali sökmeniz gerekir.

Yukarıda gösterildiği gibi bir lehim sökme pompası yardımıyla vidalı terminali söküyorum.

Ardından ACS712 modülünü baş aşağı lehimliyorum.

Ip+ ve Ip- terminalini PCB'ye bağlamak için diyot terminal ayaklarını kullandım.

Adım 20: Buck Dönüştürücüyü Ekleme

Buck Converter modülünü lehimlemek için yukarıda gösterildiği gibi 4 adet düz başlık pini hazırlamanız gerekmektedir.

X1, 2'deki 4 başlık pinini lehimleyin, 2 çıkış içindir ve geri kalan ikisi girişler içindir.

Adım 21: Arduino Nano'yu Ekleme

Düz başlıkları satın aldığınızda, Arduino Nano için çok uzun olacaklar. Onları uygun bir uzunlukta kırpmanız gerekecek. Bu, her biri 15 pin anlamına gelir.

Dişi başlık parçalarını kesmenin en iyi yolu 15 pimi saymak, 16. pimi çekmek ve ardından 15. ve 17. pim arasındaki boşluğu kesmek için bir pense kullanmaktır.

Şimdi dişi başlıkları PCB'ye takmamız gerekiyor. Dişi başlıklarınızı alın ve bunları Arduino Nano kartındaki erkek başlıklara yerleştirin.

Ardından dişi başlık pimlerini Şarj Kontrolörü PCB'sine lehimleyin.

Adım 22: MOSFET'lerin Hazırlanması

MOSFET'leri Q1 Q2 ve D1 diyotunu PCB'ye lehimlemeden önce, ilk olarak soğutucuları bunlara takmak daha iyidir. Isı alıcılar, daha düşük bir cihaz sıcaklığını korumak için ısıyı cihazdan uzaklaştırmak için kullanılır.

MOSFET metal taban plakasının üzerine bir kat soğutucu bileşik uygulayın. Ardından termal olarak iletken pedi MOSFET ile ısı emici arasına yerleştirin ve vidayı sıkın. Soğutucunun neden gerekli olduğu ile ilgili bu makaleyi okuyabilirsiniz.

Son olarak, bunları şarj kontrolörü PCB'sine lehimleyin.

Adım 23: Ayrıklıkları Monte Etme

Tüm parçaları lehimledikten sonra tırnakları 4 köşeye monte edin. M3 Brass Hex Standoffs kullandım.

Ayrıkların kullanılması, lehimleme bağlantılarına ve tellere zeminden yeterli açıklık sağlayacaktır.

Adım 24: Yazılım ve Kitaplıklar

İlk olarak, ekteki Arduino Kodunu indirin. Ardından aşağıdaki kütüphaneleri indirin ve kurun.

1. Bir Tel

2. DallasSıcaklık

3. LiquidCrystal_I2C

4. PID Kitaplığı

Tüm kod, esneklik için küçük işlevsel bloğa bölünmüştür. Kullanıcının bir LCD ekran kullanmakla ilgilenmediğini ve led göstergeden memnun olduğunu varsayalım. Ardından lcd_display()'i void döngüsünden() devre dışı bırakın. Bu kadar. Benzer şekilde, kullanıcı ihtiyacına göre çeşitli işlevleri etkinleştirebilir ve devre dışı bırakabilir.

Yukarıdaki tüm kütüphaneleri kurduktan sonra Arduino Kodunu yükleyin.

Not: Şimdi daha iyi bir şarj algoritması uygulamak için yazılım üzerinde çalışıyorum. En son sürümü almak için lütfen iletişimde kalın.

02.04.2020 tarihinde güncelleme

Geliştirilmiş bir şarj algoritması ve içinde PID denetleyicisinin uygulanması ile yeni bir yazılım yüklendi.

Adım 25: Son Test

Şarj Kontrol Cihazı akü terminallerini (BAT) 12V aküye bağlayın. Polaritenin doğru olduğundan emin olun. Bağlantıdan sonra LED ve LCD hemen çalışmaya başlayacaktır. Akü voltajını ve sıcaklığını LCD ekranın 2. satırında da fark edeceksiniz.

Ardından solar terminale (SOL) bir Solar Panel bağlayın, LCD ekranın ilk satırında solar voltajı, akımı ve gücü görebilirsiniz. Güneş Panelini simüle etmek için bir Laboratuvar Gücü kaynağı kullandım. Güç Ölçerlerimi Voltaj, Akım ve Güç değerlerini LCD ekranla karşılaştırmak için kullandım.

Test prosedürü bu demo videoda gösterilmektedir

Gelecekte, bu proje için 3D baskılı bir muhafaza tasarlayacağım. İletişimi koparmamak.

Bu proje PCB Yarışması'na bir giriştir, lütfen bana oy verin. Oylarınız, bunun gibi daha faydalı projeler yazmak için daha çok çalışmam için gerçek bir ilham kaynağı.

Instructable'ımı okuduğunuz için teşekkürler. Projemi beğendiyseniz paylaşmayı unutmayın.

Yorumlar ve geri bildirimler her zaman açığız.

PCB Tasarım Yarışmasında İkincilik