Controller di carica solare Arduino PWM5 fai da te (file PCB e software inclusi): 9 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Alcuni anni fa, Julian Ilett ha progettato l'originale controller di carica solare "PWM5" basato su microcontrollore PIC. Ha anche sperimentato una versione basata su Arduino. Potete trovare i suoi video qui:

secondo lo schema di Julians, arduined.eu ha progettato una versione molto piccola, basata su Arduino Pro Mini 5V, 16MHz:

Dopo aver già progettato e costruito due caricabatterie solari MPPT buck, ho voluto provare questo design molto semplicistico.

Passaggio 1: disegnare lo schema

Lo schema è basato su quello disegnato a mano di Julian. Ho cercato di renderlo il più facile da capire possibile. Sarà anche la base per un PCB adeguato.

Passaggio 2: progettazione di un PCB adeguato

Lo schema Eagle era la base per questo layout PCB. I binari sono unilaterali e molto larghi. Ciò ti consente di incidere facilmente le tue schede, se non vuoi ordinarle da un produttore.

Passaggio 3: preparazione della scheda prototipo

Prima di ordinare le schede, volevo verificare il design su un pezzo di scheda prototipo. La sua dimensione è di 0,8 x 1,4 pollici.

Passaggio 4: popolamento della scheda

Poiché la scheda dovrebbe avere le stesse dimensioni della Pro Mini, i componenti sono molto vicini tra loro. Ovviamente potremmo anche usare componenti SMD, ma volevo mantenere il design il più possibile fai-da-te. I nomi dei componenti possono essere trovati sullo schema. Tutte le resistenze sono da 1/4 Watt.

A proposito: questo è stato il mio primo tentativo di saldatura senza piombo. Quindi potrebbe sembrare più pulito;-)

Passaggio 5: test del circuito della pompa di carica Dickson

Poiché volevo mantenere il consumo di energia il più basso possibile (è di circa 6 mA), ho utilizzato la versione a 3,3 V, 8 MHz di Arduino Pro Mini. Quindi, a causa dell'alimentazione a 3,3 V (invece di 5 V), non ero sicuro che la pompa di carica sarebbe stata in grado di generare la tensione di gate richiesta per il MOSFET IRF3205. Quindi ho fatto un piccolo esperimento con diverse frequenze PWM e condensatori della pompa. Come puoi vedere, la tensione di circa 5,5V non era sufficiente per pilotare un MOSFET di livello non logico. Così ho deciso di usare un IRLZ44N. Questo è un cosiddetto MOSFET a livello logico e funziona bene con 5V.

Passaggio 6: saldatura dei componenti e dei fili rimanenti

Quindi è stato il momento di saldare i restanti componenti, nonché i fili e il diodo esterno anti-backed. Questo diodo è molto importante! Assicurati che sia in grado di gestire la tua corrente massima.

Passaggio 7: test del software

Poiché il software originale era un po' come te, ho deciso di scriverne uno mio. Puoi scaricarlo (e i file Eagle PCB così come i Gerber) sul mio GitHub. Il collegamento è alla fine di questo Instructable.

Un passo importante è stato determinare la frequenza di commutazione massima del circuito del driver del MOSFET Julians. Come puoi vedere, 15kHz sembra orribile (misurato al gate MOSFET) e produrrebbe molto calore. 2kHz d'altra parte sembra accettabile. Puoi vedere le differenze nel video nella prima pagina di questo articolo.

Per eseguire le misurazioni richieste, ho utilizzato il mio oscilloscopio tascabile DSO201 economico, un multimetro e un misuratore di potenza Arduino fai da te.

Passaggio 8: conclusione, link per il download

Allora, qual è la conclusione di questo piccolo progetto? Funziona bene, ma ovviamente non può essere utilizzato per tensioni nominali della batteria inferiori a 12V. Almeno sarebbe molto inefficiente in questo caso, perché è solo un caricabatterie PWM piuttosto che un convertitore buck. Inoltre non ha il tracciamento MPPT. Ma per le sue dimensioni è piuttosto impressionante. Funziona anche con pannelli solari molto piccoli o con luce solare molto fioca.

E ovviamente è molto divertente costruire questa cosa. Mi è anche piaciuto giocare con il mio oscilloscopio e visualizzare i circuiti del driver MOSFET.

Spero che questo piccolo Instructable ti sia stato utile. Dai anche un'occhiata ai miei altri video di elettronica sul mio canale YouTube.

Software, file Eagle CAD e file Gerber sul mio GitHub:

github.com/TheDIYGuy999/PWM5

Caricabatterie MPPT sul mio GitHub:

github.com/TheDIYGuy999/MPPT_Buck_Converte…

github.com/TheDIYGuy999/MPPT_Buck_Converte…

Il mio canale YouTube:

www.youtube.com/channel/UCqWO3PNCSjHmYiACD…

Passaggio 9: dove ordinare le schede?

Le tavole possono essere ordinate qui:

jlcpcb.com (con i file Gerber allegati)

oshpark.com (con il file della scheda Eagle)

ovviamente ci sono anche altre alternative