ARDUINO PWM SOLAR CHARGE CONTROLLER (V 2.02): 25 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:12

Nëse planifikoni të instaloni një sistem diellor jashtë rrjetit me një bankë baterie, do t'ju duhet një Kontrollues i Ngarkesës Diellore. Shtë një pajisje që vendoset midis Panelit Diellor dhe Bankës së Baterisë për të kontrolluar sasinë e energjisë elektrike të prodhuar nga panelet diellore që hyjnë në bateri. Funksioni kryesor është të siguroheni që bateria është e ngarkuar siç duhet dhe e mbrojtur nga mbingarkesa. Ndërsa tensioni i hyrjes nga paneli diellor rritet, kontrolluesi i ngarkimit rregullon ngarkimin e baterive duke parandaluar çdo mbingarkesë dhe shkëputeni ngarkesën kur bateria është e shkarkuar.

Mund të kaloni nëpër projektet e mia Diellore në faqen time në internet: www.opengreenenergy.com dhe YouTube Channel: Open Green Energy

Llojet e kontrolluesve të ngarkesës diellore

Aktualisht ekzistojnë dy lloje të kontrolluesve të ngarkimit që përdoren zakonisht në sistemet e energjisë PV:

1. Kontrolluesi i Modulimit të Gjerësisë së Pulsit (PWM)

2. Kontrolluesi i përcjelljes së pikave maksimale të fuqisë (MPPT)

Në këtë Instructable, unë do t'ju shpjegoj në lidhje me PWM Solar Charge Controller. Unë kam postuar disa artikuj në kontrolluesit e ngarkimit të PWM edhe më herët. Versioni i mëparshëm i kontrollorëve të mi të ngarkesës diellore është mjaft i popullarizuar në internet dhe i dobishëm për njerëzit në të gjithë globin.

Duke marrë parasysh komentet dhe pyetjet nga versionet e mia të mëparshme, unë kam modifikuar kontrolluesin tim ekzistues të ngarkimit V2.0 PWM për të bërë versionin e ri 2.02.

Më poshtë janë ndryshimet në V2.02 w.r.t V2.0:

1. Rregullatori i tensionit linear me efikasitet të ulët zëvendësohet nga konvertuesi i valëzës MP2307 për furnizimin me energji 5V.

2. Një sensor shtesë aktual për të monitoruar rrymën që vjen nga paneli diellor.

3. MOSFET-IRF9540 zëvendësohet me IRF4905 për performancë më të mirë.

4. Sensori i temperaturës në bord LM35 zëvendësohet nga një sondë DS18B20 për monitorimin e saktë të temperaturës së baterisë.

5. Porta USB për karikimin e pajisjeve të zgjuara.

6. Përdorimi i një sigurese të vetme në vend të dy

7. Një LED shtesë për të treguar Statusin e Energjisë Diellore.

8. Zbatimi i algoritmit të karikimit në 3 faza.

9. Zbatimi i kontrolluesit PID në algoritmin e karikimit

10. Bëri një PCB të personalizuar për projektin

Specifikim

1. Kontrolluesi i ngarkimit, si dhe njehsori i energjisë

2. Zgjedhja automatike e tensionit të baterisë (6V/12V)

3. Algoritmi i karikimit PWM me pikën e caktuar të ngarkimit automatik sipas tensionit të baterisë

4. Tregues LED për gjendjen e ngarkesës dhe ngarkesës

5. Ekran LCD me karakter 20x4 për shfaqjen e tensioneve, rrymës, fuqisë, energjisë dhe temperaturës.

6. Mbrojtja nga rrufeja

7. Mbrojtja e kundërt e rrjedhës aktuale

8. Mbrojtja e qarkut të shkurtër dhe mbingarkesës

9. Kompensimi i Temperaturës për Karikim

10. Porta USB për ngarkimin e veglave

Furnizimet

Mund ta porosisni PCB V2.02 nga PCBWay

1. Arduino Nano (Amazon / Banggood)

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

3. Dioda e energjisë -MBR2045 (Amazon / Aliexpress)

4. Buck Converter-MP2307 (Amazon / Banggood)

5. Sensori i temperaturës - DS18B20 (Amazon / Banggood)

6. Sensori aktual - ACS712 (Amazon / Banggood)

7. Diodë TVS- P6KE36CA (Amazon / Aliexpress)

8. Transistorët - 2N3904 (Amazon / Banggood)

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

10. Kondensatorë qeramikë (0.1uF x 2) (Amazon / Banggood)

11. LCD 20x4 I2C (Amazon / Banggood)

12. LED RGB (Amazon / Banggood)

13. LED me ngjyra (Amazon)

15. Telat / Telat Jumper (Amazon / Banggood)

16. Kunjat e kokës (Amazon / Banggood)

17. Mbytet nga nxehtësia (Amazon / Aliexpress)

18. Mbajtësi i siguresave dhe siguresat (Amazon)

19. Butoni Push (Amazon / Banggood)

22. Terminalet e vidhave 1x6 pin (Aliexpress)

23. Ndërprerjet e PCB (Banggood)

24. Fole USB (Amazon / Banggood)

Mjetet:

1. Hekuri i saldimit (Amazon)

2. Pompë e shkrirjes (Amazon)

2. Prerës dhe heqës telash (Amazon)

3. Driver vidë (Amazon)

Hapi 1: Parimi i punës i një kontrolluesi të ngarkesës PWM

PWM qëndron për Pulse Width Modulation, që nënkupton metodën që përdor për të rregulluar ngarkesën. Funksioni i tij është të ulë tensionin e panelit diellor pranë atij të baterisë për të siguruar që bateria është e ngarkuar siç duhet. Me fjalë të tjera, ata bllokojnë tensionin e panelit diellor në tensionin e baterisë duke e tërhequr panelin diellor Vmp poshtë në tensionin e sistemit të baterisë pa asnjë ndryshim në rrymë.

Ai përdor një ndërprerës elektronik (MOSFET) për të lidhur dhe shkëputur panelin diellor me baterinë. Duke ndërruar MOSFET në frekuencë të lartë me gjerësi të ndryshme të impulsit, mund të mbahet një tension konstant. Kontrolluesi PWM vetë-rregullohet duke ndryshuar gjerësinë (gjatësinë) dhe frekuencën e impulseve të dërguara në bateri.

Kur gjerësia është 100%, MOSFET është plotësisht ON, duke lejuar që paneli diellor të ngarkojë me shumicë baterinë. Kur gjerësia është në 0%, tranzistori është OFF i hapur në qarkun e panelit diellor duke parandaluar që çdo rrymë të rrjedhë në bateri kur bateria është e ngarkuar plotësisht.

Hapi 2: Si funksionon qarku?

Zemra e kontrolluesit të ngarkimit është një bord Arduino Nano. Arduino ndjen panelin diellor dhe tensionet e baterisë duke përdorur dy qarqe ndarëse të tensionit. Sipas këtyre niveleve të tensionit, ai vendos se si të ngarkoni baterinë dhe të kontrolloni ngarkesën.

Shënim: Në foton e mësipërme, ka një gabim tipografik në fuqinë dhe sinjalin e kontrollit. Linja e kuqe është për fuqinë dhe vija e verdhë është për sinjalin e kontrollit.

E gjithë skema është e ndarë në qarqet e mëposhtme:

1. Qarku i Shpërndarjes së Energjisë:

Fuqia nga bateria (B+ & B-) zvogëlohet në 5V nga konvertuesi i monedhës X1 (MP2307). Prodhimi nga konvertuesi dollar shpërndahet në

1. Bordi Arduino

2. LED për tregues

3. Ekran LCD

4. Porta USB për të ngarkuar pajisjet.

2. Sensorët e hyrjes:

Tensionet e panelit diellor dhe baterisë ndihen duke përdorur dy qarqe ndarëse të tensionit të përbërë nga rezistorë R1-R2 & R3- R4. C1 dhe C2 janë kondensatorë filtri për të filtruar sinjalet e padëshiruara të zhurmës. Dalja nga ndarësit e tensionit lidhet përkatësisht me kunjat analoge të Arduino A0 dhe A1.

Paneli diellor dhe rrymat e ngarkesës ndihen duke përdorur dy module ACS712. Dalja nga sensorët aktual është e lidhur përkatësisht me pinin analog Arduino A3 dhe A2.

Temperatura e baterisë matet duke përdorur një sensor të temperaturës DS18B20. R16 (4.7K) është një rezistencë tërheqëse. Dalja e sensorit të temperaturës është e lidhur me pinin Arduino Digital D12.

3. Qarqet e Kontrollit:

Qarqet e kontrollit në thelb formohen nga dy p-MOSFET Q1 dhe Q2. MOSFET Q1 përdoret për të dërguar pulsin e karikimit në bateri dhe MOSFET Q2 përdoret për të drejtuar ngarkesën. Dy qarqe drejtuese MOSFET përbëhen nga dy transistorë T1 dhe T2 me rezistorë tërheqës R6 dhe R8. Rryma bazë e tranzistorëve kontrollohet nga rezistorët R5 dhe R7.

4. Qarqet mbrojtëse:

Mbitensioni i hyrjes nga ana e panelit diellor mbrohet duke përdorur një diodë TVS D1. Rryma e kundërt nga bateria në panelin diellor mbrohet nga një diodë Schottky D2. Rryma e tepërt mbrohet nga një siguresë F1.

5. Treguesi LED:

LED1, LED2 dhe LED3 përdoren për të treguar respektivisht statusin e diellit, baterisë dhe ngarkesës. Rezistencat R9 deri R15 janë rezistenca kufizuese aktuale.

7. Ekran LCD:

Një ekran LCD I2C përdoret për të shfaqur parametra të ndryshëm.

8. Ngarkimi me USB:

Foleja USB lidhet me dalje deri në 5V nga Buck Converter.

9. Rivendosja e sistemit:

SW1 është një buton për të rivendosur Arduino.

Ju mund ta shkarkoni skemën në formatin PDF të bashkangjitur më poshtë.

Hapi 3: Funksionet kryesore të Kontrolluesit të Ngarkesës Diellore

Kontrolluesi i ngarkimit është krijuar duke u kujdesur për pikat e mëposhtme.

1. Parandaloni mbingarkesën e baterisë: Për të kufizuar energjinë e furnizuar në bateri nga paneli diellor kur bateria të ngarkohet plotësisht. Kjo zbatohet në char_cycle () të kodit tim.

2. Parandaloni shkarkimin e tepërt të baterisë: Për të shkëputur baterinë nga ngarkesat elektrike kur bateria arrin një gjendje të ulët të ngarkimit. Kjo zbatohet në load_control () të kodit tim.

3. Siguroni funksionet e kontrollit të ngarkesës: Për të lidhur dhe shkëputur automatikisht një ngarkesë elektrike në një kohë të caktuar. Ngarkesa ndizet kur perëndon dielli dhe fiket kur lind dielli. Kjo zbatohet në load_control () të kodit tim. 4. Monitorimi i fuqisë dhe energjisë: Për të monitoruar fuqinë dhe energjinë e ngarkesës dhe për ta shfaqur atë.

5. Mbroni nga gjendja jonormale: Për të mbrojtur qarkun nga situata të ndryshme jonormale si rrufeja, mbitensioni, rryma e tepërt dhe qarku i shkurtër, etj.

6. Tregimi dhe Shfaqja: Për të treguar dhe shfaqur parametrat e ndryshëm

7. Komunikimi Serial: Për të printuar parametra të ndryshëm në monitorin serik

8. Ngarkimi me USB: Për të karikuar pajisje të zgjuara

Hapi 4: Matja e Tensionit

Sensorët e tensionit përdoren për të ndjerë tensionin e panelit diellor dhe baterisë. Zbatohet duke përdorur dy qarqe ndarëse të tensionit. Përbëhet nga dy rezistorë R1 = 100k dhe R2 = 20k për të ndjerë tensionin e panelit diellor dhe në mënyrë të ngjashme R3 = 100k dhe R4 = 20k për tensionin e baterisë. Dalja nga R1 dhe R2 është e lidhur me pinin analog Adu të Arduino dhe dalja nga R3 dhe R4 është e lidhur me kunjën analoge Arduino A1.

Matja e Tensionit: Hyrjet analoge të Arduino -s mund të përdoren për të matur tensionin DC midis 0 dhe 5V (kur përdorni tensionin standard të referencës analoge 5V) dhe kjo diapazon mund të rritet duke përdorur një rrjet ndarës të tensionit. Ndarësi i tensionit ul tensionin që matet brenda intervalit të hyrjeve analoge Arduino.

Për një qark ndarës të tensionit Vout = R2/(R1+R2) x Vin

Vin = (R1+R2)/R2 x Vout

Funksioni analogRead () lexon tensionin dhe e konverton atë në një numër midis 0 dhe 1023

Kalibrimi: Ne do të lexojmë vlerën e daljes me një nga hyrjet analoge të Arduino dhe funksionin e tij analogRead (). Ky funksion nxjerr një vlerë midis 0 dhe 1023 që është 0.00488V për çdo rritje (Si 5/1024 = 0.00488V)

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

Vin = numërimi ADC*0.00488*(120/20) Volt // Pjesa e theksuar është faktori i shkallës

Shënim: Kjo na bën të besojmë se një lexim prej 1023 korrespondon me një tension hyrës prej saktësisht 5.0 volt. Në praktikë nuk mund të merrni 5V gjithmonë nga kunja Arduino 5V. Pra, gjatë kalibrimit, së pari matni tensionin midis kunjave 5v dhe GND të Arduino duke përdorur një multimetër dhe përdorni faktorin e shkallës duke përdorur formulën e mëposhtme:

Faktori i shkallës = tension i matur/1024

Hapi 5: Matja aktuale

Për matjen aktuale, kam përdorur një variant të sensorit aktual Hall Effect ACS 712 -5A. Ekzistojnë tre variante të Sensorit ACS712 bazuar në gamën e ndijimit të tij aktual. Sensori ACS712 lexon vlerën aktuale dhe e konverton atë në një vlerë përkatëse të tensionit, Vlera që lidh dy matjet është ndjeshmëria. Ndjeshmëria e daljes për të gjitha variantet është si më poshtë:

Modeli ACS712 -> Gama aktuale-> Ndjeshmëria

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

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

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

Në këtë projekt, unë kam përdorur variantin 5A, për të cilin ndjeshmëria është 185mV/A dhe tensioni i ndjesisë së mesme është 2.5V kur nuk ka rrymë.

Kalibrimi:

vlera analoge e leximit = analogRead (Pin);

Vlera = (5/1024)*vlera analoge e leximit // Nëse nuk po merrni 5V nga pin Arduino 5V atëherë, Rryma në amp = (Vlera - offsetVoltage) / ndjeshmëri

Por sipas fletëve të të dhënave tensioni i kompensuar është 2.5V dhe ndjeshmëria është 185mV/A

Rryma në amp = (Vlera-2.5) /0.185

Hapi 6: Matja e temperaturës

Pse kërkohet monitorimi i temperaturës?

Reagimet kimike të baterisë ndryshojnë me temperaturën. Ndërsa bateria bëhet më e ngrohtë, gazimi rritet. Ndërsa bateria bëhet më e ftohtë, ajo bëhet më rezistente ndaj karikimit. Në varësi të ndryshimit të temperaturës së baterisë, është e rëndësishme të rregulloni ngarkimin për ndryshimet e temperaturës. Pra, është e rëndësishme të rregulloni ngarkimin për të marrë parasysh efektet e temperaturës. Sensori i temperaturës do të masë temperaturën e baterisë dhe Kontrolluesi i Ngarkesës Diellore e përdor këtë hyrje për të rregulluar pikën e caktuar të ngarkimit sipas kërkesës. Vlera e kompensimit është - 5mv /degC /qelizë për bateri të tipit plumb -acid. (–30mV/ºC për 12V dhe 15mV/ºC për bateri 6V). Shenja negative e kompensimit të temperaturës tregon një rritje të temperaturës kërkon një ulje të pikës së ngarkimit. Për më shumë detaje, mund të ndiqni këtë artikull.

Matja e temperaturës sipas DS18B20

Unë kam përdorur një sondë të jashtme DS18B20 për matjen e temperaturës së baterisë. Përdor një protokoll me një tel për të komunikuar me mikrokontrolluesin. Mund të lidhet në portin-J4 në tabelë.

Për t'u ndërlidhur me sensorin e temperaturës DS18B20, duhet të instaloni bibliotekën One Wire dhe bibliotekën e Temperaturës Dallas.

Ju mund ta lexoni këtë artikull për më shumë detaje mbi sensorin DS18B20.

Hapi 7: Qarku i karikimit USB

Konvertuesi i valutës MP2307 i përdorur për furnizimin me energji elektrike mund të japë rrymë deri në 3A. Pra, ka një diferencë të mjaftueshme për karikimin e pajisjeve USB. Foleja USB VCC është e lidhur me 5V dhe GND është e lidhur me GND. Ju mund t'i referoheni skemës së mësipërme.

Shënim: Tensioni i daljes USB nuk mbahet në 5V kur rryma e ngarkesës tejkalon 1A. Kështu që unë do të rekomandoja kufizimin e ngarkesës USB nën 1A.

Hapi 8: Algoritmi i ngarkimit

Kur kontrolluesi është i lidhur me baterinë, programi do të fillojë funksionimin. Fillimisht, ai kontrollon nëse tensioni i panelit është i mjaftueshëm për karikimin e baterisë. Nëse po, atëherë do të hyjë në ciklin e ngarkimit. Cikli i ngarkimit përbëhet nga 3 faza.

Faza 1 Karikim në masë:

Arduino do të lidhë Panelin Diellor me baterinë drejtpërdrejt (cikli i punës 99 %). Tensioni i baterisë do të rritet gradualisht. Kur tensioni i baterisë arrin 14.4V, do të fillojë faza 2.

Në këtë fazë, rryma është pothuajse konstante.

Faza 2 Ngarkesa e absorbimit:

Në këtë fazë, Arduino do të rregullojë rrymën e karikimit duke ruajtur nivelin e tensionit në 14.4 për një orë. Tensioni mbahet konstant duke rregulluar ciklin e punës.

Faza 3 Ngarkesa e notimit:

Kontrolluesi gjeneron ngarkesë të rrjedhshme për të ruajtur nivelin e tensionit në 13.5V. Kjo fazë e mban baterinë të jetë plotësisht e ngarkuar. Nëse tensioni i baterisë është më pak se 13.2V për 10 minuta.

Cikli i ngarkimit do të përsëritet.

Hapi 9: Kontrolli i ngarkesës

Për të lidhur dhe shkëputur automatikisht ngarkesën duke monitoruar muzgun/agimin dhe tensionin e baterisë, përdoret kontrolli i ngarkesës.

Qëllimi kryesor i kontrollit të ngarkesës është shkëputja e ngarkesës nga bateria për ta mbrojtur atë nga shkarkimi i thellë. Shkarkimi i thellë mund të dëmtojë baterinë.

Terminali i ngarkesës DC është projektuar për ngarkesë DC me fuqi të ulët, siç është drita e rrugës.

Vetë paneli PV përdoret si sensori i dritës.

Supozimi i tensionit të panelit diellor> 5V do të thotë agim dhe kur muzgu është <5V.

ON Gjendja: Në mbrëmje, kur niveli i tensionit PV bie nën 5V dhe tensioni i baterisë është më i lartë se cilësimi i LVD, kontrolluesi do të ndezë ngarkesën dhe drita e gjelbër e ngarkesës do të shkëlqejë.

OFF Gjendja: Ngarkesa do të ndërpritet në dy kushtet e mëposhtme.

1. Në mëngjes kur tensioni PV është më i madh se 5v, 2. Kur tensioni i baterisë është më i ulët se cilësimi i LVD Ngarkesa e kuqe e ngarkesës ON tregon që ngarkesa është ndërprerë.

LVD quhet Shkëputje e Tensionit të Ulët

Hapi 10: Fuqia dhe Energjia

Fuqia: Fuqia është produkt i tensionit (volt) dhe rrymës (Amp)

P = VxI Njësia e fuqisë është Watt ose KW

Energjia: Energjia është produkt i fuqisë (vat) dhe kohës (orë)

E = Pxt Njësia e Energjisë është orë vat ose orë kilovat (kWh)

Për të monitoruar fuqinë dhe energjinë, logjika e mësipërme zbatohet në softuer dhe parametrat shfaqen në një ekran LCD me shkronja 20x4.

Kredia e imazhit: imgoat

Hapi 11: Mbrojtjet

1. Polariteti i kundërt dhe mbrojtja e kundërt aktuale për panelin diellor

Për polaritetin e kundërt dhe mbrojtjen e rrjedhës së kundërt, përdoret një diodë Schottky (MBR2045).

2. Mbingarkesa & Mbrojtje nga shkarkimi i thellë

Mbingarkesa dhe mbrojtja e thellë nga shkarkimi zbatohen nga softueri.

3. Mbrojtje nga qarku i shkurtër dhe mbingarkesa

Mbrojtja nga qarku i shkurtër dhe mbingarkesa realizohet nga një siguresë F1.

4. Mbrojtja e mbitensionit në hyrjen e panelit diellor

Tensionet e përkohshme ndodhin në sistemet e energjisë për arsye të ndryshme, por rrufeja shkakton mbitensionet më të rënda. Kjo është veçanërisht e vërtetë me sistemet PV për shkak të vendeve të ekspozuara dhe kabllove lidhës të sistemit. Në këtë dizajn të ri, kam përdorur një diodë 600-vat dydrejtimëshe TVS (P6KE36CA) për të shtypur rrufenë dhe mbitensionin në terminalet PV.

krediti i imazhit: imazhe falas

Hapi 12: Indikacionet LED

1. LED diellor: LED1 Një dritë me dy ngjyra (e kuqe/jeshile) përdoret për të treguar stacionet e energjisë diellore, pra muzg ose agim.

LED diellor ------------------- Statusi diellor

Dite jeshile

KUQ ------------------------- Natën

2. LED i gjendjes së ngarkimit të baterisë (SOC): LED2

Një parametër i rëndësishëm që përcakton përmbajtjen e energjisë së baterisë është gjendja e ngarkimit (SOC). Ky parametër tregon se sa ngarkesë është në dispozicion në bateri. RGB LED përdoret për të treguar gjendjen e ngarkimit të baterisë. Për lidhje referojuni skemës së mësipërme.

LED i baterisë ---------- Statusi i baterisë

KUQ ------------------ Tensioni është I ULT

GREEN ------------------ Tensioni është i shëndetshëm

BLUE ------------------ Plotësisht i ngarkuar

2. Ngarkoni LED: LED3

Një led me dy ngjyra (e kuqe/jeshile) përdoret për treguesin e statusit të ngarkesës. Referojuni skemës së mësipërme për lidhje.

LED i ngarkimit ------------------- Statusi i ngarkesës

GREEN ----------------------- Lidhur (ON)

E KUQ ------------------------- Shkëputur (OFF)

Hapi 13: Ekrani LCD

Një LCD 20X4 me karrik përdoret për monitorimin e panelit diellor, parametrat e baterisë dhe ngarkesës.

Për thjeshtësi, një ekran LCD I2C është zgjedhur për këtë projekt. I duhen vetëm 4 tela për t'u ndërlidhur me Arduino.

Lidhja është më poshtë:

LCD Arduino

VCC 5V, GNDGND, SDAA4, SCLA5

Rreshti-1: Tensioni i panelit diellor, Rryma dhe Fuqia

Rreshti-2: Tensioni i Baterisë, Temperatura dhe Statusi i Ngarkuesit (Karikimi / Pa Karikim)

Rreshti-3: Ngarkoni rrymën, fuqinë dhe statusin e ngarkesës

Rreshti-4: Energjia hyrëse nga paneli diellor dhe Energjia e konsumuar nga ngarkesa.

Ju duhet të shkarkoni bibliotekën nga LiquidCrystal_I2C.

Hapi 14: Prototipizimi dhe Testimi

1. Breadboard:

Së pari, bëra qarkun në një Breadboard. Avantazhi kryesor i një pjate pa saldim është se është, pa saldim. Kështu, ju lehtë mund ta ndryshoni modelin vetëm duke shkëputur komponentët dhe prizat sipas nevojës.

2. Bordi i shpuar:

Pasi bëra testimin e pllakës së bukës, bëra qarkun në një dërrasë të shpuar. Për ta bërë atë ndiqni udhëzimet më poshtë

i) Fillimisht futni të gjitha pjesët në vrimën e bordit të shpuar.

ii) Lidhni të gjitha komponentët përbërës dhe shkurtojini këmbët shtesë me një gërshërë.

iii) Lidhni copat e saldimit duke përdorur tela sipas skemës.

iv) Përdorni ngërçin për të izoluar qarkun nga toka.

Qarku i bordit të shpuar është vërtet i fortë dhe mund të vendoset në një projekt përgjithmonë. Pas testimit të prototipit, nëse gjithçka funksionon në mënyrë perfekte, ne mund të lëvizim për të hartuar PCB -në përfundimtare.

Hapi 15: Dizajni i PCB

Unë e kam vizatuar skemën duke përdorur softuerin online EasyEDA pasi ai kaloi në paraqitjen e PCB.

Të gjithë përbërësit që keni shtuar në skemë duhet të jenë aty, të grumbulluar njëra mbi tjetrën, gati për t'u vendosur dhe drejtuar. Tërhiqni përbërësit duke kapur në jastëkët e tij. Pastaj vendoseni brenda kufirit drejtkëndor.

Organizoni të gjithë përbërësit në mënyrë të tillë që bordi të zërë hapësirë minimale. Sa më e vogël të jetë madhësia e bordit, aq më e lirë do të jetë kostoja e prodhimit të PCB. Do të jetë e dobishme nëse kjo tabelë ka disa vrima montimi në të, në mënyrë që të mund të montohet në një rrethim.

Tani ju duhet të drejtoheni. Routimi është pjesa më argëtuese e gjithë këtij procesi. Likeshtë si të zgjidhësh një enigmë! Duke përdorur mjetin e gjurmimit, ne kemi nevojë të lidhim të gjithë përbërësit. Ju mund të përdorni si shtresën e sipërme ashtu edhe atë të poshtme për të shmangur mbivendosjen midis dy gjurmëve të ndryshme dhe për t'i bërë ato më të shkurtra.

Mund të përdorni shtresën e Mëndafshit për të shtuar tekst në tabelë. Gjithashtu, ne jemi në gjendje të futim një skedar imazhi, kështu që unë shtoj një imazh të logos së faqes sime të internetit për t'u shtypur në tabelë. Në fund, duke përdorur mjetin e zonës së bakrit, ne duhet të krijojmë sipërfaqen tokësore të PCB.

Tani PCB është gati për prodhim.

Hapi 16: Shkarkoni Dosjet Gerber

Pas bërjes së PCB, ne duhet të gjenerojmë skedarët që mund të dërgohen në një kompani të fabrikimit të PCB që në kohën e duhur do të na dërgojë përsëri disa PCB të vërteta.

Në EasyEDA Ju mund të nxjerrni Dosjet e Prodhimit (skedari Gerber) përmes Dokumentit> Gjeneroni Gerber, ose duke klikuar butonin Generate Gerber nga shiriti i veglave. Skedari Gerber i gjeneruar është një paketë e ngjeshur. Pas dekompresimit, mund të shihni 8 skedarët e mëposhtëm:

1. Bakri i poshtëm:.gbl

2. Top Bakri:.gtl

3. Maska për bashkim të poshtëm:.gbs

4. Maska për bashkimin e lartë:.gts

5. Ekrani mëndafshi i poshtëm:.gbo

6. Ekrani mëndafshi i lartë:.gto

7. Stërvitja:.drl

8. Përmbledhje:

Ju mund të shkarkoni skedarët Gerber nga PCBWay

Kur vendosni një porosi nga PCBWay, unë do të marr një dhurim 10% nga PCBWay për një kontribut në punën time. Ndihma juaj e vogël mund të më inkurajojë të bëj punë më të mrekullueshme në të ardhmen. Faleminderit për bashkëpunimin tuaj.

Hapi 17: Prodhimi i PCB

Tani është koha për të gjetur një prodhues PCB që mund t'i kthejë skedarët tanë Gerber në një PCB të vërtetë. Unë i kam dërguar skedarët e mi Gerber në JLCPCB për prodhimin e PCB -së time. Shërbimi i tyre është jashtëzakonisht i mirë. Unë kam marrë PCB -në time në Indi brenda 10 ditëve.

BOM për projektin është bashkangjitur më poshtë.

Hapi 18: Saldimi i përbërësve

Pas marrjes së tabelës nga shtëpia e fabrikuar e PCB, duhet të lidhni përbërësit.

Për Saldim, do t'ju duhet një Hekur, Saldues, Nipër, Fitilë ose Pompë të Shkrirjes dhe një multimetër.

Practiceshtë praktikë e mirë të bashkoni përbërësit sipas lartësisë së tyre. Së pari bashkoni përbërësit me lartësi më të vogël.

Ju mund të ndiqni hapat e mëposhtëm për të bashkuar përbërësit:

1. Shtyni këmbët përbërëse përmes vrimave të tyre dhe ktheni PCB -në në anën e pasme.

2. Mbajeni majën e hekurit bashkues në kryqëzimin e jastëkut dhe këmbës së përbërësit.

3. Ushqeni lidhësin në nyje në mënyrë që të rrjedhë rreth plumbit dhe të mbulojë jastëkun. Pasi të ketë rrjedhur përreth, largojeni majën.

4. Prisni këmbët shtesë duke përdorur një Nipper.

Ndiqni rregullat e mësipërme për bashkimin e të gjithë përbërësve.

Hapi 19: Montimi i sensorit aktual ACS712

Sensori aktual ACS712 që kam marrë ka një terminal vidhos të para-bashkuar për lidhje. Për të bashkuar modulin direkt në tabelën e PCB -së, së pari duhet të saldoni terminalin e vidhave.

Shkrij terminalin e vidave me ndihmën e një pompë të shkrirjes siç tregohet më sipër.

Pastaj bashkova modulin ACS712 me kokë poshtë.

Për të lidhur terminalin Ip+ dhe Ip- me PCB, kam përdorur këmbët e terminalit të diodës.

Hapi 20: Shtimi i Buck Converter

Për të bashkuar modulin Buck Converter, duhet të përgatitni 4 kunja të drejtpërdrejta të kokës siç tregohet më sipër.

Ngjitini 4 kunjat e kokës në X1, 2 janë për dalje dhe dy të tjerat janë për hyrje.

Hapi 21: Shtimi i Arduino Nano

Kur blini titujt e drejtpërdrejtë, ato do të jenë shumë të gjata për Arduino Nano. Ju do të duhet t'i shkurtoni ato në një gjatësi të përshtatshme. Kjo do të thotë 15 kunja secila.

Mënyra më e mirë për të shkurtuar pjesët e kokës së femrës është të numëroni 15 kunja, të tërhiqni pinin e 16 -të, pastaj përdorni një gërshërë për të prerë hendekun midis kunjit të 15 -të dhe 17 -të.

Tani ne duhet të instalojmë titujt femra në PCB. Merrni titujt tuaj femra dhe vendosini në titujt meshkuj në tabelën Arduino Nano.

Pastaj lidhni kunjat e kokës femërore në PCB të Kontrollit të Ngarkesës.

Hapi 22: Përgatitja e MOSFET -ve

Para se të bashkoni MOSFET Q1 Q2 dhe diodën D1 në PCB, është më mirë që së pari t'i lidhni ato me ngrohje. Mbytet e nxehtësisë përdoren për të larguar nxehtësinë nga pajisja në mënyrë që të ruajnë një temperaturë më të ulët të pajisjes.

Aplikoni një shtresë të përbërësit të ngrohësit mbi pllakën bazë metalike MOSFET. Pastaj vendosni jastëkun përçues termikisht midis MOSFET dhe lavamanit dhe shtrëngoni vidën. Ju mund të lexoni këtë artikull se pse lavamani është thelbësor.

Më në fund, lidhini ato në PCB të kontrolluesit të ngarkimit.

Hapi 23: Montimi i Ngecjeve

Pasi të keni bashkuar të gjitha pjesët, montoni bllokimet në 4 qoshe. Kam përdorur M3 Brass Hex Standoffs.

Përdorimi i bllokimeve do të sigurojë pastrim të mjaftueshëm të nyjeve dhe telave të saldimit nga toka.

Hapi 24: Softuer & Biblioteka

Së pari, shkarkoni Kodin e bashkangjitur Arduino. Pastaj shkarkoni bibliotekat e mëposhtme dhe instalojini ato.

1. Një tela

2. Temperatura Dallas

3. LiquidCrystal_I2C

4. Biblioteka PID

I gjithë kodi është i ndarë në bllokun e vogël funksional për fleksibilitet. Supozoni se përdoruesi nuk është i interesuar të përdorë një ekran LCD dhe është i kënaqur me treguesin led. Pastaj thjesht çaktivizoni lcd_display () nga laku i zbrazëtisë (). Kjo eshte e gjitha. Në mënyrë të ngjashme, sipas kërkesës së përdoruesit, ai mund të aktivizojë dhe çaktivizojë funksionalitetin e ndryshëm.

Pasi të keni instaluar të gjitha bibliotekat e mësipërme, ngarkoni Kodin Arduino.

Shënim: Tani jam duke punuar në softuerin për zbatimin e një algoritmi më të mirë të karikimit. Ju lutemi mbani kontakt për të marrë versionin e fundit.

Përditësim më 02.04.2020

Ngarko një softuer të ri me një algoritëm të përmirësuar të karikimit dhe zbatimin e kontrolluesit PID në të.

Hapi 25: Testimi përfundimtar

Lidhni terminalet e baterisë Charger Controller (BAT) me një bateri 12V. Sigurohuni që polariteti është i saktë. Pas lidhjes, LED dhe LCD do të fillojnë të punojnë menjëherë. Ju gjithashtu do të vini re tensionin dhe temperaturën e baterisë në rreshtin e dytë të ekranit LCD.

Pastaj lidhni një panel diellor me terminalin diellor (SOL), mund të shihni tensionin, rrymën dhe fuqinë diellore në rreshtin e parë të ekranit LCD. Unë kam përdorur një furnizim me energji laboratorike për të simuluar panelin diellor. Kam përdorur matësat e mi të energjisë për të krahasuar vlerat e Tensionit, Rrymës dhe Fuqisë me ekranin LCD.

Procedura e testimit tregohet në këtë video demo

Në të ardhmen, unë do të krijoj një rrethim të printuar 3D për këtë projekt. Mbani lidhje.

Ky projekt është një hyrje në Konkursin PCB, ju lutem votoni për mua. Votat tuaja janë një frymëzim i vërtetë për mua për të bërë më shumë punë për të shkruar projekte më të dobishme si kjo.

Faleminderit që lexuat Instructable tim. Nëse ju pëlqen projekti im, mos harroni ta ndani atë.

Komentet dhe reagimet janë gjithmonë të mirëseardhura.

Vrapues në Sfidën e Dizajnimit të PCB