BỘ ĐIỀU KHIỂN SẠC MẶT TRỜI ARDUINO (Phiên bản-1): 11 bước (có Hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

[Phát video]

Trong các tài liệu hướng dẫn trước đây của tôi, tôi đã mô tả chi tiết về giám sát năng lượng của hệ thống năng lượng mặt trời không nối lưới. Tôi cũng đã giành chiến thắng trong cuộc thi mạch 123D.

Cuối cùng, tôi đăng bộ điều khiển sạc phiên bản 3 mới của mình. Phiên bản mới hiệu quả hơn và hoạt động với thuật toán MPPT.

Bạn có thể tìm thấy tất cả các dự án của tôi trên:

Bạn có thể xem nó bằng cách nhấp vào liên kết sau.

BỘ ĐIỀU KHIỂN SẠC MẶT TRỜI ARDUINO MPPT (phiên bản 3.0)

Bạn có thể xem bộ điều khiển sạc phiên bản 1 của tôi bằng cách nhấp vào liên kết sau.

BỘ ĐIỀU KHIỂN SẠC MẶT TRỜI ARDUINO (Phiên bản 2.0)

Trong hệ thống năng lượng mặt trời, bộ điều khiển sạc là trái tim của hệ thống được thiết kế để bảo vệ pin sạc lại được. Trong phần hướng dẫn này, tôi sẽ giải thích về bộ điều khiển sạc PWM.

Ở Ấn Độ, hầu hết người dân sống ở khu vực nông thôn, nơi chưa có đường dây điện lưới quốc gia, lưới điện hiện có không đủ khả năng cung cấp nhu cầu điện cho những người dân nghèo. máy phát điện) là lựa chọn tốt nhất mà tôi nghĩ. Tôi hiểu rõ hơn nỗi đau của cuộc sống làng quê vì tôi cũng là người sống ở khu vực đó. Vì vậy, tôi đã thiết kế bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời tự làm này để giúp đỡ những người khác cũng như cho ngôi nhà của mình. trong cơn bão Phailin gần đây.

Điện mặt trời có ưu điểm là ít phải bảo trì và không gây ô nhiễm nhưng nhược điểm chính là chi phí chế tạo cao, hiệu suất chuyển đổi năng lượng thấp. Vì các tấm pin mặt trời vẫn có hiệu suất chuyển đổi tương đối thấp, chi phí tổng thể của hệ thống có thể được giảm xuống bằng cách sử dụng bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời hiệu quả có thể trích xuất điện năng tối đa có thể từ tấm pin.

Bộ điều khiển phí là gì?

Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời điều chỉnh điện áp và dòng điện đến từ các tấm pin mặt trời của bạn được đặt giữa tấm pin mặt trời và pin. Nó được sử dụng để duy trì điện áp sạc thích hợp trên pin. Khi điện áp đầu vào từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời tăng lên, bộ điều khiển sạc sẽ điều chỉnh mức sạc cho pin để ngăn chặn tình trạng sạc quá mức.

Các loại bộ điều khiển phí:

1. KHÔNG TẮT

2. PWM

3. MPPT

Bộ điều khiển sạc cơ bản nhất (loại ON / OFF) chỉ đơn giản là theo dõi điện áp pin và mở mạch, dừng sạc khi điện áp pin tăng đến một mức nhất định.

Trong số 3 bộ điều khiển sạc MPPT có hiệu suất cao nhất nhưng nó tốn kém và cần các mạch và thuật toán phức tạp.

PWM là gì:

Điều chế độ rộng xung (PWM) là phương tiện hiệu quả nhất để sạc pin điện áp không đổi bằng cách điều chỉnh tỷ lệ làm việc của công tắc (MOSFET). Trong bộ điều khiển sạc PWM, dòng điện từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời giảm dần theo tình trạng của pin và nhu cầu sạc lại. Khi điện áp của pin đạt đến điểm đặt quy định, thuật toán PWM sẽ từ từ giảm dòng sạc để tránh làm nóng và thoát khí của pin, tuy nhiên quá trình sạc vẫn tiếp tục trả lại lượng năng lượng tối đa cho pin trong thời gian ngắn nhất.

Ưu điểm của bộ điều khiển sạc PWM:

1. Hiệu quả sạc cao hơn

2. Tuổi thọ pin lâu hơn

3. Giảm pin quá nóng

4. Giảm thiểu căng thẳng cho pin

5. Khả năng khử lưu huỳnh trong pin.

Bộ điều khiển sạc này có thể được sử dụng cho:

1. Sạc pin được sử dụng trong hệ thống năng lượng mặt trời tại nhà

2. Đèn lồng năng lượng mặt trời ở nông thôn

3. Sạc điện thoại di động

Tôi nghĩ rằng tôi đã mô tả rất nhiều về nền tảng của bộ điều khiển sạc.let bắt đầu tạo ra bộ điều khiển.

Giống như các tài liệu hướng dẫn trước đây của tôi, tôi đã sử dụng ARDUINO làm bộ điều khiển vi mô bao gồm PWM và ADC trên chip.

Bước 1: Các bộ phận và công cụ cần thiết:

Các bộ phận:

1. ARDUINO UNO (Amazon)

2. LCD 16x2 CHARACTER (Amazon)

3. MOSFETS (IRF9530, IRF540 hoặc tương đương)

4. TRANSISTORS (2N3904 hoặc bóng bán dẫn NPN tương đương)

5. ĐIỆN TRỞ (Amazon / 10k, 4,7k, 1k, 330ohm)

6. VỐN (Amazon / 100uF, 35v)

7. DIODE (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. LEDS (Amazon / Đỏ và Xanh lục)

10. FUSES (5A) VÀ GIỮ CHỖ (Amazon)

11. BÒ BÁNH MÌ (Amazon)

12. BAN GIÁM ĐỊNH (Amazon)

13. DÂY JUMPER (Amazon)

14. HỘP DỰ ÁN

15.6 PIN VÍT VÍT

16. MẶT NẠ SCOTCH (Amazon)

Công cụ:

1. KHOAN (Amazon)

2. SÚNG KEO (Amazon)

3. HOBBY KNIFE (Amazon)

4. SOLDERING IRON (Amazon)

Bước 2: Mạch điều khiển sạc

Tôi chia toàn bộ mạch điều khiển sạc thành 6 phần để hiểu rõ hơn

1. cảm biến điện áp

2. Tạo tín hiệu PWM

3. Chuyển đổi MOSFET và trình điều khiển

4. lọc và bảo vệ

5. Hiển thị và Chỉ định

6. TẢI Bật / TẮT

Bước 3: Cảm biến điện áp

Các cảm biến chính trong bộ điều khiển sạc là cảm biến điện áp có thể dễ dàng thực hiện bằng cách sử dụng mạch phân áp. Chúng ta phải cảm nhận điện áp đến từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời và điện áp của pin.

Vì điện áp đầu vào của chân tương tự ARDUINO bị giới hạn ở 5V, tôi đã thiết kế bộ chia điện áp theo cách sao cho điện áp đầu ra từ nó phải nhỏ hơn 5V. Tôi đã sử dụng bảng điều khiển năng lượng mặt trời 5W (Voc = 10v) và 6v và 5.5Ah. Pin SLA để lưu trữ năng lượng. Vì vậy, tôi phải giảm cả điện áp xuống thấp hơn 5V. Tôi đã sử dụng R1 = 10k và R2 = 4,7K để cảm nhận cả hai điện áp (điện áp bảng điều khiển năng lượng mặt trời và điện áp pin). Giá trị của R1 và R2 có thể thấp hơn một giá trị nhưng vấn đề là khi điện trở thấp hơn thì dòng điện chạy qua nó sẽ cao hơn dẫn đến một lượng lớn công suất (P = I ^ 2R) bị tiêu tán dưới dạng nhiệt. Vì vậy có thể chọn giá trị điện trở khác nhau nhưng cần chú ý để giảm thiểu tổn thất công suất trên điện trở.

Tôi đã thiết kế bộ điều khiển sạc này cho yêu cầu của mình (pin 6V và 5w, 6V bảng điều khiển năng lượng mặt trời), để có điện áp cao hơn, bạn phải thay đổi giá trị điện trở bộ chia. Để chọn điện trở phù hợp, bạn cũng có thể sử dụng máy tính trực tuyến

Trong mã, tôi đã đặt tên biến là "solar_volt" cho điện áp từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời và "bat_volt" cho điện áp pin.

Vout = R2 / (R1 + R2) * V

để điện áp bảng điều khiển = 9V trong ánh sáng mặt trời

R1 = 10k và R2 = 4,7 k

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

hãy để điện áp của pin là 7V

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

Cả hai điện áp từ bộ chia điện áp đều thấp hơn 5v và phù hợp với chân tương tự ARDUINO

Hiệu chuẩn ADC:

hãy lấy một ví dụ:

đầu ra volt / bộ chia thực tế = 3,127 2,43 V là eqv đến 520 ADC

1 là eqv thành.004673V

Sử dụng phương pháp này để hiệu chỉnh cảm biến.

MÃ ARDUINO:

for (int i = 0; i <150; i ++) {sample1 + = analogRead (A0); // đọc điện áp đầu vào từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời

sample2 + = analogRead (A1); // đọc điện áp của pin

chậm trễ (2);

}

sample1 = sample1 / 150;

sample2 = sample2 / 150;

Solar_volt = (mẫu1 * 4,673 * 3,127) / 1000;

bat_volt = (sample2 * 4.673 * 3.127) / 1000;

Để hiệu chuẩn ADC, hãy tham khảo các tài liệu hướng dẫn trước đây của tôi, nơi tôi đã giải thích sâu.

Bước 4: Tạo tín hiệu Pwm:

Về nhì trong Cuộc thi Arduino

Về nhì trong Thử thách Điện tử Xanh