ARDUINO SOLAR ŞARJ KONTROL CİHAZI (Sürüm-1): 11 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

[Video oynatmak]

Daha önceki derslerimde, şebekeden bağımsız bir güneş sisteminin enerji izlemesinin ayrıntılarını anlattım. Bunun için 123D devreler yarışmasını da kazandım. Bu ARDUINO ENERJİ SAYACI'nı görebilirsiniz.

Sonunda yeni sürüm-3 şarj kontrol cihazımı yayınlıyorum. Yeni sürüm daha verimli ve MPPT algoritması ile çalışıyor.

Tüm projelerimi şu adreste bulabilirsiniz:

Aşağıdaki linke tıklayarak görebilirsiniz.

ARDUINO MPPT SOLAR ŞARJ KONTROL CİHAZI (sürüm-3.0)

Aşağıdaki bağlantıya tıklayarak sürüm-1 şarj kontrol cihazımı görebilirsiniz.

ARDUINO SOLAR ŞARJ KONTROL CİHAZI (Sürüm 2.0)

Güneş enerjisi sisteminde şarj kontrolörü, şarj edilebilir pili korumak için tasarlanmış sistemin kalbidir. Bu talimatta PWM şarj kontrol cihazını açıklayacağım.

Hindistan'da insanların çoğu şu ana kadar ulusal şebeke iletim hattına ulaşılamayan kırsal alanlarda yaşıyor. Mevcut elektrik şebekeleri bu yoksul insanların elektrik ihtiyacını karşılayamıyor. Bu nedenle yenilenebilir enerji kaynakları (fotovoltaik paneller ve rüzgar- jeneratörler) bence en iyi seçenek. Ben de o bölgeden olduğum için köy yaşamının acısını daha iyi biliyorum. Bu yüzden bu DIY solar şarj kontrol cihazını hem başkalarına hem de evime yardımcı olması için tasarladım. İnanamazsınız, ev yapımı güneş aydınlatma sistemim çok yardımcı oluyor son Cyclone Phailin sırasında.

Güneş enerjisinin daha az bakım ve kirlilik olmaması avantajı vardır, ancak ana dezavantajları yüksek üretim maliyeti ve düşük enerji dönüşüm verimliliğidir. Güneş panelleri hala nispeten düşük dönüştürme verimliliğine sahip olduğundan, panelden mümkün olan maksimum gücü çıkarabilen verimli bir solar şarj kontrolörü kullanılarak toplam sistem maliyeti düşürülebilir.

Şarj Kontrol Cihazı nedir?

Solar şarj regülatörü, solar panel ile akü arasına yerleştirilen solar panellerinizden gelen voltajı ve akımı düzenler. Akülerin uygun şarj voltajını korumak için kullanılır. Güneş panelinden gelen giriş voltajı yükseldikçe, şarj kontrolörü akülerin şarjını düzenler ve aşırı şarj olmasını engeller.

Şarj denetleyicisi türleri:

1. AÇIK KAPALI

2. PWM

3. MPPT

En temel şarj kontrol cihazı (AÇIK/KAPALI tipi) sadece akü voltajını izler ve akü voltajı belirli bir seviyeye yükseldiğinde şarjı durdurarak devreyi açar.

3 şarj kontrol cihazı arasında MPPT en yüksek verime sahiptir ancak maliyetlidir ve karmaşık devrelere ve algoritmaya ihtiyaç duyar. Benim gibi yeni başlayan bir hobici olarak, güneş pili şarjında ilk önemli ilerleme olarak kabul edilen PWM şarj kontrol cihazının bizim için en iyisi olduğunu düşünüyorum.

PWM nedir:

Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM), anahtarların (MOSFET) görev oranını ayarlayarak sabit voltajlı akü şarjı elde etmenin en etkili yoludur. PWM şarj kontrol cihazında, güneş panelinden gelen akım, pilin durumuna ve yeniden şarj etme ihtiyaçlarına göre incelir. Akü voltajı regülasyon ayar noktasına ulaştığında, PWM algoritması akünün ısınmasını ve gazlanmasını önlemek için şarj akımını yavaş yavaş azaltır, ancak şarj işlemi en kısa sürede aküye maksimum miktarda enerji döndürmeye devam eder.

PWM şarj kontrolörünün avantajları:

1. Daha yüksek şarj verimliliği

2. Daha uzun pil ömrü

3. Pili aşırı ısınmadan azaltın

4. Pil üzerindeki stresi en aza indirir

5. Bir pili kükürtten arındırma yeteneği.

Bu şarj kontrolörü aşağıdakiler için kullanılabilir:

1. Solar ev sisteminde kullanılan pillerin şarj edilmesi

2. Kırsal alanda güneş feneri

3. Cep telefonu şarjı

Sanırım şarj controller arka planı hakkında çok şey anlattım. controller yapmaya başlıyorum.

Daha önceki talimatlarım gibi, ARDUINO'yu çip üzerinde PWM ve ADC içeren mikro denetleyici olarak kullandım.

Adım 1: Gerekli Parçalar ve Aletler:

Parçalar:

1. ARDUINO UNO (Amazon)

2. 16x2 KARAKTER LCD (Amazon)

3. MOSFETLER (IRF9530, IRF540 veya eşdeğeri)

4. TRANSİSTÖRLER(2N3904 veya eşdeğer NPN transistörleri)

5. DİRENÇLER (Amazon / 10k, 4.7k, 1k, 330ohm)

6. KONDANSATÖR(Amazon / 100uF, 35v)

7. Diyot(IN4007)

8. ZENER Diyot 11v (1N4741A)

9. LED'LER (Amazon / Kırmızı ve Yeşil)

10. SİGORTALAR (5A) VE SİGORTA TUTUCU (Amazon)

11. EKMEK KURULU (Amazon)

12. DELİKLİ LEVHA (Amazon)

13. JUMPER TELLERİ (Amazon)

14. PROJE KUTUSU

15.6 PİMLİ VİDALI TERMİNAL

16. SCOTCH MONTAJ KARELERİ (Amazon)

Aletler:

1. MATKAP (Amazon)

2. TUTKAL TABANCASI (Amazon)

3. HOBİ BIÇAĞI (Amazon)

4. havya (Amazon)

Adım 2: Şarj Kontrol Devresi

Daha iyi anlamak için tüm şarj kontrol devresini 6 bölüme ayırıyorum

1. Voltaj algılama

2. PWM sinyal üretimi

3. MOSFET anahtarlama ve sürücü

4. Filtre ve koruma

5. Ekran ve Gösterge

6. YÜK AÇIK/KAPALI

Adım 3: Gerilim Sensörleri

Şarj kontrol cihazındaki ana sensörler voltaj bölücü devre kullanılarak kolayca uygulanabilen voltaj sensörleridir. Güneş panelinden gelen voltajı ve akü voltajını algılamamız gerekir.

ARDUINO analog pin giriş voltajı 5V ile sınırlandırıldığı için voltaj bölücüyü çıkış voltajı 5V'dan az olacak şekilde tasarladım. 5W (Voc=10v)güneş paneli ve 6v ve 5.5Ah kullandım. Gücü depolamak için SLA pil. Bu yüzden hem voltajı 5V'un altına düşürmem gerekiyor. Hem voltajı (güneş paneli voltajı hem de pil voltajı) algılamada R1=10k ve R2 =4.7K kullandım. R1 ve R2'nin değeri daha düşük olabilir, ancak sorun şu ki direnç düşük olduğunda daha yüksek akım, bunun sonucunda ısı şeklinde dağılan büyük miktarda güç (P = I^2R) üzerinden geçer. Bu nedenle farklı direnç değerleri seçilebilir ancak direnç boyunca güç kaybını en aza indirmeye özen gösterilmelidir.

Bu şarj kontrol cihazını ihtiyacım için tasarladım (6V pil ve 5w, 6V güneş paneli), daha yüksek voltaj için bölücü direnç değerini değiştirmeniz gerekir. Doğru dirençleri seçmek için çevrimiçi bir hesap makinesi de kullanabilirsiniz.

Kodda, güneş panelinden gelen voltaj için "solar_volt" ve akü voltajı için "bat_volt" değişkenini adlandırdım.

Vout=R2/(R1+R2)*V

parlak güneş ışığı sırasında panel voltajı = 9V olsun

R1=10k ve R2=4.7k

solar_volt =4.7/(10+4.7)*9.0=2.877v

akü voltajının 7V olmasına izin verin

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

Voltaj bölücülerden gelen her iki voltaj da 5v'den düşük ve ARDUINO analog pinine uygun

ADC Kalibrasyonu:

bir örnek alalım:

gerçek volt/bölücü çıkışı= 3.127 2.43 V, 520 ADC'ye eşdeğerdir

1 eşittir.004673V

Sensörü kalibre etmek için bu yöntemi kullanın.

ARDUINO KODU:

for(int i=0;i<150;i++) { sample1+=analogRead(A0); //güneş panelinden giriş voltajını oku

sample2+=analogRead(A1); // akü voltajını oku

gecikme(2);

}

örnek1=örnek1/150;

örnek2=örnek2/150;

solar_volt=(örnek1*4.673* 3.127)/1000;

bat_volt=(örnek2*4.673* 3.127)/1000;

ADC kalibrasyonu için, ayrıntılı olarak açıkladığım önceki talimatlarıma bakın.

Adım 4: Pwm Sinyal Üretimi:

Arduino Yarışmasında İkincilik

Yeşil Elektronik Yarışmasında İkincilik