DIY Arduino PWM5 Solar Charge Controller (pliki PCB i oprogramowanie w zestawie): 9 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Kilka lat temu Julian Ilett zaprojektował oryginalny, oparty na mikrokontrolerze PIC regulator ładowania słonecznego „PWM5”. Eksperymentował również z wersją opartą na Arduino. Jego filmy można znaleźć tutaj:

według schematu Juliansa, arduined.eu zaprojektowało bardzo małą wersję, opartą na Arduino Pro Mini 5V, 16MHz:

Po tym, jak zaprojektowałem i zbudowałem dwie ładowarki słoneczne MPPT buck, chciałem wypróbować ten bardzo uproszczony projekt.

Krok 1: Rysowanie schematu

Schemat oparty jest na ręcznie narysowanym rysunku Juliana. Starałem się, aby było to jak najłatwiejsze do zrozumienia. Będzie też podstawą dla odpowiedniej płytki drukowanej.

Krok 2: Projektowanie właściwej płytki drukowanej

Schemat Eagle był podstawą tego układu PCB. Tory są jednostronne i bardzo szerokie. Dzięki temu możesz łatwo wytrawić swoje deski, jeśli nie chcesz ich zamawiać u producenta.

Krok 3: Przygotowanie płytki prototypowej

Zanim zamówię płytki, chciałem zweryfikować projekt na kawałku płytki prototypowej. Jego rozmiar to 0,8 x 1,4 cala.

Krok 4: Zapełnianie tablicy

Ponieważ płyta powinna mieć taki sam rozmiar jak Pro Mini, elementy są bardzo blisko siebie. Oczywiście moglibyśmy również użyć komponentów SMD, ale chciałem, aby projekt był jak najbardziej przyjazny dla majsterkowiczów. Nazwy komponentów można znaleźć na schemacie. Wszystkie rezystory mają rozmiar 1/4 wata.

BTW: To była moja pierwsza próba lutowania bezołowiowego. Więc może wyglądać czyściej;-)

Krok 5: Testowanie obwodu pompy ładowania Dickson

Ponieważ chciałem, aby pobór prądu był jak najniższy (wynosi około 6mA), użyłem Arduino Pro Mini w wersji 3.3V, 8MHz. Tak więc ze względu na zasilanie 3,3 V (zamiast 5 V) nie byłem pewien, czy pompa ładująca będzie w stanie wygenerować wymagane napięcie bramki dla MOSFET IRF3205. Zrobiłem więc mały eksperyment z różnymi częstotliwościami PWM i kondensatorami pompy. Jak widać, napięcie około 5,5V nie było wystarczające do wysterowania MOSFET-a o nielogicznym poziomie. Postanowiłem więc użyć IRLZ44N. Jest to tak zwany MOSFET na poziomie logicznym i działa dobrze przy napięciu 5V.

Krok 6: Lutowanie pozostałych komponentów i przewodów

Następnie przyszedł czas na przylutowanie pozostałych elementów, a także przewodów i zewnętrznej diody antybackingowej. Ta dioda jest bardzo ważna! Upewnij się, że jest w stanie obsłużyć Twój maksymalny prąd.

Krok 7: Testy oprogramowania

Ponieważ oryginalne oprogramowanie było trochę jak ty, postanowiłem napisać własne. Możesz go pobrać (oraz pliki PCB Eagle, a także Gerbery) na moim GitHubie. Link znajduje się na końcu tej instrukcji.

Ważnym krokiem było ustalenie maksymalnej częstotliwości przełączania obwodów sterownika Julians MOSFET. Jak widać, 15kHz wygląda fatalnie (mierzone na bramce MOSFET) i wytworzyłoby dużo ciepła. Z drugiej strony 2kHz wygląda akceptowalnie. Możesz zobaczyć różnice w filmie na pierwszej stronie tego artykułu.

Do wykonania wymaganych pomiarów użyłem mojego taniego kieszonkowego oscyloskopu DSO201, multimetru oraz miernika mocy Arduino DIY.

Krok 8: Wniosek, linki do pobrania

Więc jaki jest wniosek z tego małego projektu? Działa dobrze, ale oczywiście nie można go używać przy nominalnych napięciach akumulatora poniżej 12V. Przynajmniej w tym przypadku byłoby to bardzo nieefektywne, ponieważ jest to tylko ładowarka PWM, a nie konwerter buck. Nie ma również śledzenia MPPT. Ale jak na swój rozmiar robi wrażenie. Działa również z bardzo małymi panelami słonecznymi lub przy bardzo słabym świetle słonecznym.

I oczywiście budowanie tego jest świetną zabawą. Lubiłem też bawić się moim oscyloskopem i wizualizować obwody sterownika MOSFET.

Mam nadzieję, że ten mały Instruktaż był dla ciebie pomocny. Zobacz także moje inne filmy o elektronice na moim kanale YouTube.

Oprogramowanie, pliki Eagle CAD i pliki Gerber na moim GitHubie:

github.com/TheDIYGuy999/PWM5

Ładowarki MPPT na moim GitHubie:

github.com/TheDIYGuy999/MPPT_Buck_Converte…

github.com/TheDIYGuy999/MPPT_Buck_Converte…

Mój kanał YouTube:

www.youtube.com/channel/UCqWO3PNCSjHmYiACD…

Krok 9: Gdzie zamówić swoje tablice

Deski można zamówić tutaj:

jlcpcb.com (z załączonymi plikami Gerber)

oshpark.com (z plikiem tablicy Eagle)

oczywiście są też inne alternatywy