REGOLATORE DI CARICA SOLARE ARDUINO PWM (V 2.02): 25 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Se hai intenzione di installare un sistema solare off-grid con un banco di batterie, avrai bisogno di un controller di carica solare. È un dispositivo che viene posizionato tra il pannello solare e il banco batterie per controllare la quantità di energia elettrica prodotta dai pannelli solari che entra nelle batterie. La funzione principale è assicurarsi che la batteria sia correttamente caricata e protetta dal sovraccarico. All'aumentare della tensione in ingresso dal pannello solare, il regolatore di carica regola la carica delle batterie prevenendo eventuali sovraccarichi e disconnettendo il carico quando la batteria è scarica.

Puoi sfogliare i miei progetti solari sul mio sito Web: www.opengreenenergy.com e sul canale YouTube: Open Green Energy

Tipi di regolatori di carica solare

Attualmente ci sono due tipi di regolatori di carica comunemente usati negli impianti fotovoltaici:

1. Controller a modulazione di larghezza di impulso (PWM)

2. Controller per il monitoraggio del punto di massima potenza (MPPT)

In questo Instructable, ti spiegherò il controller di carica solare PWM. Ho pubblicato anche alcuni articoli sui regolatori di carica PWM in precedenza. La versione precedente dei miei regolatori di carica solare è piuttosto popolare su Internet e utile per le persone di tutto il mondo.

Considerando i commenti e le domande delle mie versioni precedenti, ho modificato il mio controller di carica PWM V2.0 esistente per creare la nuova versione 2.02.

Le seguenti sono le modifiche alla V2.02 rispetto alla V2.0:

1. Il regolatore di tensione lineare a bassa efficienza è sostituito dal convertitore buck MP2307 per l'alimentazione a 5V.

2. Un sensore di corrente aggiuntivo per monitorare la corrente proveniente dal pannello solare.

3. MOSFET-IRF9540 viene sostituito da IRF4905 per prestazioni migliori.

4. Il sensore di temperatura LM35 integrato è sostituito da una sonda DS18B20 per un monitoraggio accurato della temperatura della batteria.

5. Porta USB per la ricarica di dispositivi intelligenti.

6. Uso di un fusibile singolo invece di due

7. Un LED aggiuntivo per indicare lo stato dell'energia solare.

8. Implementazione di un algoritmo di ricarica a 3 fasi.

9. Implementazione del controller PID nell'algoritmo di ricarica

10. Crea un PCB personalizzato per il progetto

Specifiche

1. Regolatore di carica e contatore di energia

2. Selezione automatica della tensione della batteria (6V/12V)

3. Algoritmo di ricarica PWM con setpoint di ricarica automatica in base alla tensione della batteria

4. Indicazione LED per lo stato di carica e lo stato del carico

5. Display LCD 20x4 caratteri per la visualizzazione di tensioni, correnti, potenze, energia e temperatura.

6. Protezione contro i fulmini

7. Protezione contro il flusso di corrente inversa

8. Protezione da cortocircuito e sovraccarico

9. Compensazione della temperatura per la ricarica

10. Porta USB per la ricarica dei gadget

Forniture

Puoi ordinare il PCB V2.02 da PCBWay

1. Arduino Nano (Amazon/Banggood)

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

3. Diodo di alimentazione-MBR2045 (Amazon/Aliexpress)

4. Buck Converter-MP2307 (Amazon / Banggood)

5. Sensore di temperatura - DS18B20 (Amazon / Banggood)

6. Sensore di corrente - ACS712 (Amazon / Banggood)

7. Diodo TVS- P6KE36CA (Amazon / Aliexpress)

8. Transistor - 2N3904 (Amazon/Banggood)

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

10. Condensatori in ceramica (0,1 uF x 2) (Amazon / Banggood)

11. LCD 20x4 I2C (Amazon/Banggood)

12. LED RGB (Amazon/Banggood)

13. LED bicolore (Amazon)

15. Cavi/cavi jumper (Amazon/Banggood)

16. Pin di intestazione (Amazon / Banggood)

17. Dissipatori di calore (Amazon / Aliexpress)

18. Portafusibili e fusibili (Amazon)

19. Pulsante (Amazon / Banggood)

22. Terminali a vite 1x6 pin (Aliexpress)

23. Distanziatori PCB (Banggood)

24. Presa USB (Amazon/Banggood)

Utensili:

1. Saldatore (Amazon)

2. Pompa dissaldante (Amazon)

2. Tagliafili e spelafili (Amazon)

3. Cacciavite (Amazon)

Passaggio 1: principio di funzionamento di un controller di carica PWM

PWM sta per Pulse Width Modulation, che sta per il metodo che utilizza per regolare la carica. La sua funzione è quella di abbassare la tensione del pannello solare vicino a quella della batteria per garantire che la batteria sia correttamente caricata. In altre parole, bloccano la tensione del pannello solare alla tensione della batteria trascinando il pannello solare Vmp fino alla tensione del sistema della batteria senza alcuna variazione della corrente.

Utilizza un interruttore elettronico (MOSFET) per collegare e scollegare il pannello solare con la batteria. Commutando il MOSFET ad alta frequenza con varie larghezze di impulso, è possibile mantenere una tensione costante. Il controller PWM si autoregola variando le larghezze (lunghezze) e la frequenza degli impulsi inviati alla batteria.

Quando la larghezza è al 100%, il MOSFET è completamente acceso, consentendo al pannello solare di caricare in blocco la batteria. Quando la larghezza è allo 0% il transistor è spento, aprendo il circuito del pannello solare impedendo che la corrente fluisca verso la batteria quando la batteria è completamente carica.

Passaggio 2: come funziona il circuito?

Il cuore del controller di carica è una scheda Arduino Nano. L'Arduino rileva le tensioni del pannello solare e della batteria utilizzando due circuiti divisori di tensione. In base a questi livelli di tensione, decide come caricare la batteria e controllare il carico.

Nota: nell'immagine sopra, c'è un errore tipografico nel segnale di alimentazione e di controllo. La linea rossa è per l'alimentazione e la linea gialla è per il segnale di controllo.

L'intero schema è suddiviso nei seguenti circuiti:

1. Circuito di distribuzione dell'alimentazione:

La potenza della batteria (B+ e B-) viene ridotta a 5V dal convertitore buck X1 (MP2307). L'uscita dal convertitore buck è distribuita a

1. Scheda Arduino

2. LED di indicazione

3. Display LCD

4. Porta USB per caricare gadget.

2. Sensori di ingresso:

Le tensioni del pannello solare e della batteria vengono rilevate utilizzando due circuiti divisori di tensione costituiti da resistori R1-R2 e R3-R4. C1 e C2 sono condensatori di filtro per filtrare i segnali di rumore indesiderati. L'uscita dai divisori di tensione è collegata rispettivamente ai pin analogici A0 e A1 di Arduino.

Il pannello solare e le correnti di carico vengono rilevati utilizzando due moduli ACS712. L'uscita dai sensori di corrente è collegata rispettivamente ai pin analogici A3 e A2 di Arduino.

La temperatura della batteria viene misurata utilizzando un sensore di temperatura DS18B20. R16 (4.7K) è un resistore di pull-up. L'uscita del sensore di temperatura è collegata al pin D12 di Arduino Digital.

3. Circuiti di controllo:

I circuiti di controllo sono sostanzialmente formati da due p-MOSFET Q1 e Q2. Il MOSFET Q1 viene utilizzato per inviare l'impulso di carica alla batteria e il MOSFET Q2 viene utilizzato per pilotare il carico. Due circuiti di pilotaggio MOSFET sono costituiti da due transistor T1 e T2 con resistori di pull-up R6 e R8. La corrente di base dei transistor è controllata dai resistori R5 e R7.

4. Circuiti di protezione:

La sovratensione in ingresso dal lato del pannello solare è protetta utilizzando un diodo TVS D1. La corrente inversa dalla batteria al pannello solare è protetta da un diodo Schottky D2. La sovracorrente è protetta da un fusibile F1.

5. Indicazione LED:

LED1, LED2 e LED3 sono utilizzati per indicare rispettivamente lo stato solare, della batteria e del carico. I resistori da R9 a R15 sono resistori di limitazione della corrente.

7. Display LCD:

Un display LCD I2C viene utilizzato per visualizzare vari parametri.

8. Ricarica USB:

La presa USB è collegata all'uscita 5V dal Convertitore Buck.

9. Ripristino del sistema:

SW1 è un pulsante per resettare Arduino.

È possibile scaricare lo schema in formato PDF allegato di seguito.

Passaggio 3: funzioni principali del regolatore di carica solare

Il regolatore di carica è progettato prendendosi cura dei seguenti punti.

1. Prevenire il sovraccarico della batteria: per limitare l'energia fornita alla batteria dal pannello solare quando la batteria è completamente carica. Questo è implementato in charge_cycle() del mio codice.

2. Prevenire lo scaricamento eccessivo della batteria: per scollegare la batteria dai carichi elettrici quando la batteria raggiunge uno stato di carica basso. Questo è implementato in load_control() del mio codice.

3. Fornire funzioni di controllo del carico: per collegare e scollegare automaticamente un carico elettrico in un momento specifico. Il carico si accenderà al tramonto e si spegnerà all'alba. Questo è implementato in load_control() del mio codice. 4. Monitoraggio potenza ed energia: per monitorare la potenza e l'energia del carico e visualizzarle.

5. Protezione da condizioni anomale: per proteggere il circuito da diverse situazioni anomale come fulmini, sovratensione, sovracorrente e cortocircuito, ecc.

6. Indicazione e visualizzazione: per indicare e visualizzare i vari parametri

7. Comunicazione seriale: per stampare vari parametri nel monitor seriale

8. Ricarica USB: per caricare dispositivi intelligenti

Passaggio 4: misurazione della tensione

I sensori di tensione vengono utilizzati per rilevare la tensione del pannello solare e della batteria. È implementato utilizzando due circuiti divisori di tensione. Consiste di due resistori R1=100k e R2=20k per il rilevamento della tensione del pannello solare e analogamente R3=100k e R4=20k per la tensione della batteria. L'uscita da R1 e R2 è collegata al pin analogico A0 di Arduino e l'uscita da R3 e R4 è collegata al pin analogico A1 di Arduino.

Misurazione della tensione: gli ingressi analogici di Arduino possono essere utilizzati per misurare la tensione CC tra 0 e 5 V (quando si utilizza la tensione di riferimento analogica standard 5 V) e questo intervallo può essere aumentato utilizzando una rete divisore di tensione. Il partitore di tensione riduce la tensione misurata all'interno della gamma degli ingressi analogici Arduino.

Per un circuito partitore di tensione Vout = R2/(R1+R2) x Vin

Vin = (R1+R2)/R2 x Vout

La funzione analogRead() legge la tensione e la converte in un numero compreso tra 0 e 1023

Calibrazione: leggeremo il valore di uscita con uno degli ingressi analogici di Arduino e la sua funzione analogRead(). Quella funzione emette un valore tra 0 e 1023 che è 0,00488 V per ogni incremento (Come 5/1024 = 0,00488 V)

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

Vin= Conteggio ADC*0.00488*(120/20) Volt // La parte evidenziata è Fattore di scala

Nota: questo ci porta a credere che una lettura di 1023 corrisponda a una tensione di ingresso di esattamente 5,0 volt. In pratica potresti non ottenere 5V sempre dal pin 5V di Arduino. Quindi, durante la calibrazione, misurare prima la tensione tra i pin 5v e GND di Arduino utilizzando un multimetro e utilizzare il fattore di scala utilizzando la formula seguente:

Fattore di scala = tensione misurata/1024

Passaggio 5: misurazione della corrente

Per la misurazione della corrente, ho utilizzato un sensore di corrente ad effetto Hall ACS 712 -5A variante. Esistono tre varianti del sensore ACS712 in base alla gamma del suo rilevamento della corrente. Il sensore ACS712 legge il valore di corrente e lo converte in un relativo valore di tensione. Il valore che collega le due misurazioni è Sensibilità. La sensibilità di uscita per tutte le varianti è la seguente:

Modello ACS712 - > Intervallo di corrente- > Sensibilità

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

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

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

In questo progetto, ho usato la variante 5A, per la quale la sensibilità è di 185 mV/A e la tensione di rilevamento centrale è di 2,5 V in assenza di corrente.

Calibrazione:

valore di lettura analogico = analogRead(Pin);

Valore = (5/1024) * valore di lettura analogico // Se non ricevi 5 V dal pin Arduino 5 V, allora, Corrente in amp = (Valore – offsetVoltage) / sensibilità

Ma secondo le schede tecniche, la tensione di offset è 2,5 V e la sensibilità è 185 mV/A

Corrente in amp = (Valore-2,5)/0,185

Passaggio 6: misurazione della temperatura

Perché è richiesto il monitoraggio della temperatura?

Le reazioni chimiche della batteria cambiano con la temperatura. Man mano che la batteria si scalda, aumenta la formazione di gas. Man mano che la batteria si raffredda, diventa più resistente alla ricarica. A seconda di quanto varia la temperatura della batteria, è importante regolare la carica per le variazioni di temperatura. Quindi è importante regolare la carica per tenere conto degli effetti della temperatura. Il sensore di temperatura misurerà la temperatura della batteria e il Solar Charge Controller utilizza questo ingresso per regolare il setpoint di carica come richiesto. Il valore di compensazione è - 5 mv/degC/cella per batterie di tipo piombo-acido. (–30 mV/ºC per batteria da 12 V e 15 mV/º C per batteria da 6 V). Il segno negativo della compensazione della temperatura indica che un aumento della temperatura richiede una riduzione del setpoint di carica. Per maggiori dettagli, puoi seguire questo articolo.

Misurazione della temperatura di DS18B20

Ho usato una sonda esterna DS18B20 per misurare la temperatura della batteria. Utilizza un protocollo a un filo per comunicare con il microcontrollore. Può essere collegato alla porta J4 sulla scheda.

Per interfacciarsi con il sensore di temperatura DS18B20 è necessario installare la libreria One Wire e la libreria Dallas Temperature.

Puoi leggere questo articolo per maggiori dettagli sul sensore DS18B20.

Passaggio 7: circuito di ricarica USB

Il convertitore buck MP2307 utilizzato per l'alimentazione può erogare corrente fino a 3A. Quindi ha un margine sufficiente per caricare i gadget USB. La presa USB VCC è collegata a 5V e GND è collegata a GND. Puoi fare riferimento allo schema sopra.

Nota: la tensione di uscita USB non viene mantenuta a 5 V quando la corrente di carico supera 1 A. Quindi consiglierei di limitare il carico USB al di sotto di 1A.

Passaggio 8: algoritmo di ricarica

Quando il controller è collegato alla batteria, il programma inizierà l'operazione. Inizialmente verifica se la tensione del pannello è sufficiente per caricare la batteria. Se sì, entrerà nel ciclo di carica. Il ciclo di carica è composto da 3 fasi.

Fase 1 Addebito cumulativo:

Arduino collegherà direttamente il pannello solare alla batteria (ciclo di lavoro del 99%). La tensione della batteria aumenterà gradualmente. Quando la tensione della batteria raggiunge i 14,4 V, inizierà la fase 2.

In questa fase, la corrente è quasi costante.

Fase 2 Carica di assorbimento:

In questa fase Arduino regolerà la corrente di carica mantenendo il livello di tensione a 14,4 per un'ora. La tensione viene mantenuta costante regolando il duty cycle.

Fase 3 Carica di mantenimento:

Il controller genera la carica di mantenimento per mantenere il livello di tensione a 13,5 V. Questa fase mantiene la batteria completamente carica. Se la tensione della batteria è inferiore a 13,2 V per 10 minuti.

Il ciclo di carica verrà ripetuto.

Passaggio 9: controllo del carico

Per collegare e scollegare automaticamente il carico monitorando il tramonto/alba e la tensione della batteria, viene utilizzato il controllo del carico.

Lo scopo principale del controllo del carico è scollegare il carico dalla batteria per proteggerlo da scariche profonde. Una scarica profonda potrebbe danneggiare la batteria.

Il terminale di carico CC è progettato per carichi CC a bassa potenza come l'illuminazione stradale.

Il pannello fotovoltaico stesso viene utilizzato come sensore di luce.

Supponendo che una tensione del pannello solare > 5 V significhi alba e quando < 5 V crepuscolo.

Condizione ON: La sera, quando il livello di tensione FV scende al di sotto di 5V e la tensione della batteria è superiore all'impostazione LVD, il controller accenderà il carico e il led verde del carico si accenderà.

Condizione OFF: Il carico verrà interrotto nelle due condizioni seguenti.

1. Al mattino quando la tensione FV è maggiore di 5v, 2. Quando la tensione della batteria è inferiore all'impostazione LVD Il led rosso del carico acceso indica che il carico è interrotto.

LVD è indicato come disconnessione a bassa tensione

Passaggio 10: potenza ed energia

Potenza: La potenza è il prodotto di tensione (volt) e corrente (Amp)

P=VxI L'unità di potenza è Watt o KW

Energia: l'energia è il prodotto di potenza (watt) e tempo (ora)

E= Pxt L'unità di energia è Wattora o Kilowattora (kWh)

Per monitorare la potenza e l'energia sopra è implementata la logica nel software e i parametri sono visualizzati in un LCD 20x4 caratteri.

Credito immagine: imgoat

Passaggio 11: protezioni

1. Protezione da inversione di polarità e corrente inversa per il pannello solare

Per la protezione da inversione di polarità e flusso di corrente inversa viene utilizzato un diodo Schottky (MBR2045).

2. Protezione da sovraccarico e scarica profonda

La protezione da sovraccarico e scarica profonda è implementata dal software.

3. Protezione da cortocircuito e sovraccarico

La protezione da cortocircuito e sovraccarico è realizzata da un fusibile F1.

4. Protezione da sovratensione all'ingresso del pannello solare

Le sovratensioni temporanee si verificano nei sistemi di alimentazione per una serie di motivi, ma i fulmini causano le sovratensioni più gravi. Ciò è particolarmente vero con gli impianti fotovoltaici a causa delle posizioni esposte e dei cavi di collegamento del sistema. In questo nuovo design, ho utilizzato un diodo TVS bidirezionale da 600 watt (P6KE36CA) per sopprimere i fulmini e la sovratensione ai terminali FV.

credito immagine: freeimages

Passaggio 12: indicazioni LED

1. LED solare: LED1 Un LED bicolore (rosso/verde) viene utilizzato per indicare lo stato dell'energia solare, ad es. crepuscolo o alba.

LED solare -------------------Stato solare

VERDE ----------------------- Giorno

ROSSO ------------------------- Notte

2. LED dello stato di carica della batteria (SOC): LED2

Un parametro importante che definisce il contenuto energetico della batteria è lo stato di carica (SOC). Questo parametro indica quanta carica è disponibile nella batteria. Il LED RGB viene utilizzato per indicare lo stato di carica della batteria. Per il collegamento fare riferimento allo schema sopra.

LED della batteria ----------Stato della batteria

ROSSO ------------------- La tensione è BASSA

VERDE ------------------- La tensione è sana

BLU ------------------- Completamente carico

2. LED di carico: LED3

Un led bicolore (rosso/verde) viene utilizzato per l'indicazione dello stato del carico. Fare riferimento allo schema sopra per il collegamento.

LED di caricamento -------------------Stato di caricamento

VERDE ----------------------- Connesso (ON)

ROSSO ---------- Scollegato (OFF)

Passaggio 13: display LCD

Un LCD 20X4 caratteri viene utilizzato per il monitoraggio del pannello solare, della batteria e dei parametri di carico.

Per semplicità, per questo progetto viene scelto un display LCD I2C. Ha bisogno di soli 4 fili per interfacciarsi con Arduino.

Il collegamento è di seguito:

LCD Arduino

VCC 5V, GNDGND, SDAA4, SCLA5

Riga-1: tensione del pannello solare, corrente e potenza

Riga 2: tensione della batteria, temperatura e stato del caricabatterie (in carica/non in carica)

Riga-3: corrente di carico, potenza e stato del carico

Riga-4: Energia in ingresso dal pannello solare e Energia consumata dal carico.

Devi scaricare la libreria da LiquidCrystal_I2C.

Passaggio 14: prototipazione e test

1. Tagliere:

Per prima cosa, ho realizzato il circuito su una breadboard. Il vantaggio principale di una breadboard senza saldatura è che è senza saldatura. In questo modo puoi facilmente modificare il design semplicemente scollegando componenti e cavi quando necessario.

2. Pannello perforato:

Dopo aver effettuato il test della breadboard, ho realizzato il circuito su una scheda perforata. Per realizzarlo segui le istruzioni qui sotto

i) Inserire prima tutte le parti nel foro del pannello perforato.

ii) Saldare tutte le pastiglie dei componenti e tagliare le gambe extra con una pinza.

iii) Collegare i pad di saldatura utilizzando i fili come da schema.

iv) Utilizzare il distanziatore per isolare il circuito da terra.

Il circuito della scheda perforata è davvero potente e può essere implementato in un progetto in modo permanente. Dopo aver testato il prototipo, se tutto funziona alla perfezione possiamo passare alla progettazione del PCB finale.

Passaggio 15: progettazione PCB

Ho disegnato lo schema utilizzando il software online EasyEDA dopo essere passato al layout del PCB.

Tutti i componenti che hai aggiunto nello schema dovrebbero essere lì, impilati uno sopra l'altro, pronti per essere posizionati e instradati. Trascina i componenti afferrando i relativi pad. Quindi posizionalo all'interno del bordo rettangolare.

Disporre tutti i componenti in modo tale che la scheda occupi il minimo spazio. Più piccola è la dimensione della scheda, più economico sarà il costo di produzione del PCB. Sarà utile se questa scheda ha dei fori di montaggio su di essa in modo che possa essere montata in un contenitore.

Ora devi instradare. Il routing è la parte più divertente di questo intero processo. È come risolvere un puzzle! Utilizzando lo strumento di tracciamento dobbiamo collegare tutti i componenti. È possibile utilizzare sia il livello superiore che quello inferiore per evitare la sovrapposizione tra due tracce diverse e accorciare le tracce.

Puoi usare il livello Seta per aggiungere del testo alla lavagna. Inoltre, siamo in grado di inserire un file immagine, quindi aggiungo un'immagine del logo del mio sito Web da stampare sulla lavagna. Alla fine, usando lo strumento dell'area del rame, dobbiamo creare l'area di massa del PCB.

Ora il PCB è pronto per la produzione.

Passaggio 16: scaricare i file Gerber

Dopo aver realizzato il PCB, dobbiamo generare i file che possono essere inviati a un'azienda di fabbricazione di PCB che a tempo debito ci rispedirà alcuni PCB reali.

In EasyEDA è possibile generare i file di fabbricazione (file Gerber) tramite Documento > Genera Gerber o facendo clic sul pulsante Genera Gerber dalla barra degli strumenti. Il file Gerber generato è un pacchetto compresso. Dopo la decompressione, puoi vedere i seguenti 8 file:

1. Rame inferiore:.gbl

2. Rame superiore:.gtl

3. Maschere per saldatura inferiore:.gbs

4. Maschere di saldatura superiori:.gts

5. Serigrafia inferiore:.gbo

6. Serigrafia superiore:.gto

7. Trapano:.drl

8. Contorno:.contorno

Puoi scaricare i file Gerber da PCBWay

Quando effettui un ordine da PCBWay, riceverò una donazione del 10% da PCBWay per un contributo al mio lavoro. Il tuo piccolo aiuto potrebbe incoraggiarmi a fare un lavoro più fantastico in futuro. Grazie per la collaborazione.

Passaggio 17: produzione PCB

Ora è il momento di trovare un produttore di PCB in grado di trasformare i nostri file Gerber in un vero PCB. Ho inviato i miei file Gerber a JLCPCB per la produzione del mio PCB. Il loro servizio è estremamente buono. Ho ricevuto il mio PCB in India entro 10 giorni.

Di seguito si allega la distinta base del progetto.

Passaggio 18: saldatura dei componenti

Dopo aver ricevuto la scheda dalla fab house PCB, devi saldare i componenti.

Per la saldatura, avrai bisogno di un buon saldatore, saldatura, pinza, stoppini o pompa dissaldanti e un multimetro.

È buona norma saldare i componenti in base alla loro altezza. Saldare prima i componenti di altezza minore.

È possibile seguire i seguenti passaggi per saldare i componenti:

1. Spingere le gambe del componente attraverso i loro fori e girare il PCB sul retro.

2. Tenere la punta del saldatore alla giunzione del pad e alla gamba del componente.

3. Inserire la saldatura nel giunto in modo che scorra tutt'intorno al cavo e copra il pad. Una volta che è fluito tutto intorno, allontanare la punta.

4. Taglia le gambe extra usando un tronchese.

Seguire le regole di cui sopra per la saldatura di tutti i componenti.

Passaggio 19: montaggio del sensore di corrente ACS712

Il sensore di corrente ACS712 che ho ricevuto ha un terminale a vite pre-saldato per il collegamento. Per saldare il modulo direttamente sulla scheda PCB, devi prima dissaldare il terminale a vite.

Ho dissaldato il terminale a vite con l'aiuto di una pompa dissaldante come mostrato sopra.

Quindi ho saldato il modulo ACS712 capovolto.

Per collegare i terminali Ip+ e Ip- al PCB, ho utilizzato le gambe del terminale a diodo.

Passaggio 20: aggiunta del convertitore buck

Per saldare il modulo Buck Converter, devi preparare 4 pin di testa diritti come mostrato sopra.

Saldare i 4 pin dell'intestazione su X1, 2 sono per l'uscita e i restanti due sono per gli ingressi.

Passaggio 21: aggiunta di Arduino Nano

Quando acquisti le intestazioni diritte, saranno troppo lunghe per Arduino Nano. Dovrai tagliarli a una lunghezza adeguata. Ciò significa 15 pin ciascuno.

Il modo migliore per tagliare i pezzi dell'intestazione femmina è contare 15 pin, tirare il 16 pin, quindi utilizzare una pinza per tagliare lo spazio tra il pin 15 e 17.

Ora dobbiamo installare le intestazioni femmina sul PCB. Prendi le tue intestazioni femminili e posizionale sulle intestazioni maschili sulla scheda Arduino Nano.

Quindi saldare i pin dell'intestazione femmina al PCB del controller di carica.

Passaggio 22: preparazione dei MOSFET

Prima di saldare i MOSFET Q1 Q2 e il diodo D1 sul PCB, è meglio collegare prima i dissipatori di calore. I dissipatori di calore vengono utilizzati per allontanare il calore dal dispositivo al fine di mantenere una temperatura del dispositivo più bassa.

Applicare uno strato di composto dissipatore di calore sulla piastra di base metallica del MOSFET. Quindi posizionare il pad termicamente conduttivo tra il MOSFET e il dissipatore di calore e serrare la vite. Puoi leggere questo articolo sul perché il dissipatore di calore è essenziale.

Infine, saldarli al PCB del controller di carica.

Passaggio 23: montaggio dei distanziatori

Dopo aver saldato tutte le parti, montare i distanziatori ai 4 angoli. Ho usato i distanziatori esagonali in ottone M3.

L'uso di distanziatori fornirà spazio sufficiente ai giunti di saldatura e ai fili dal suolo.

Passaggio 24: software e librerie

Innanzitutto, scarica il codice Arduino allegato. Quindi scarica le seguenti librerie e installale.

1. Un filo

2. Temperatura di Dallas

3. LiquidCrystal_I2C

4. Libreria PID

L'intero codice è suddiviso nel piccolo blocco funzionale per la flessibilità. Supponiamo che l'utente non sia interessato a utilizzare un display LCD e soddisfatto dell'indicazione del led. Quindi disabilita semplicemente lcd_display() dal void loop(). È tutto. Allo stesso modo, in base alle esigenze dell'utente, può abilitare e disabilitare le varie funzionalità.

Dopo aver installato tutte le librerie di cui sopra, carica il codice Arduino.

Nota: ora sto lavorando al software per implementare un algoritmo di ricarica migliore. Si prega di rimanere in contatto per ottenere l'ultima versione.

Aggiornamento del 02.04.2020

Caricato un nuovo software con un algoritmo di carica migliorato e l'implementazione del controller PID al suo interno.

Passaggio 25: test finale

Collegare i terminali della batteria del regolatore di carica (BAT) a una batteria da 12 V. Assicurati che la polarità sia corretta. Dopo la connessione, il LED e l'LCD inizieranno a funzionare immediatamente. Noterai anche la tensione e la temperatura della batteria sulla seconda riga del display LCD.

Quindi collegare un pannello solare al terminale solare (SOL), è possibile vedere la tensione, la corrente e la potenza solare sulla prima riga del display LCD. Ho usato un alimentatore da laboratorio per simulare il pannello solare. Ho usato i miei misuratori di potenza per confrontare i valori di tensione, corrente e potenza con il display LCD.

La procedura di prova è mostrata in questo video dimostrativo

In futuro, progetterò un involucro stampato in 3D per questo progetto. Rimaniamo in contatto.

Questo progetto è una voce nel Contest PCB, per favore vota per me. I tuoi voti sono una vera ispirazione per me per fare più duro lavoro per scrivere progetti più utili come questo.

Grazie per aver letto il mio Instructable. Se ti piace il mio progetto, non dimenticare di condividerlo.

Commenti e feedback sono sempre i benvenuti.

Secondo classificato nella sfida di progettazione PCB