ARDUINO PWM SOLAR CHARGE CONTROLLER (V 2.02): 25 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Jos aiot asentaa verkkoon kuulumattoman aurinkokunnan, jossa on akku, tarvitset Solar Charge Controllerin. Se on laite, joka sijoitetaan aurinkopaneelin ja akkupankin väliin ohjaamaan aurinkopaneelien akkuihin menevän sähköenergian määrää. Päätehtävänä on varmistaa, että akku on ladattu oikein ja suojattu ylilataukselta. Kun aurinkopaneelin tulojännite nousee, latausohjain säätää akkujen varausta estäen ylikuormituksen ja katkaisee kuorman, kun akku on tyhjä.

Voit käydä läpi aurinkoenergiaprojektini verkkosivustollani: www.opengreenenergy.com ja YouTube -kanavalla: Open Green Energy

Auringon varausohjaimien tyypit

Nykyään PV -sähköjärjestelmissä käytetään yleisesti kahdenlaisia latausohjaimia:

1. Pulse Width Modulation (PWM) -säädin

2. Suurimman tehopisteen seuranta (MPPT) -ohjain

Tässä ohjeessa selitän sinulle PWM -aurinkovoimaohjaimen. Olen myös aiemmin julkaissut muutamia artikkeleita PWM -latausohjaimista. Auringon varausohjaimien aiempi versio on melko suosittu Internetissä ja hyödyllinen ihmisille ympäri maailmaa.

Ottaen huomioon aiempien versioideni kommentit ja kysymykset olen muuttanut nykyistä V2.0 PWM -latausohjainta tekemään uuden version 2.02.

Seuraavat ovat muutokset versiossa V2.02 w.r.t V2.0:

1. Pienitehoinen lineaarinen jännitesäädin korvataan 5 V: n virtalähteen buck -muuntimella MP2307.

2. Yksi lisävirta -anturi aurinkopaneelista tulevan virran valvontaan.

3. MOSFET-IRF9540 korvataan IRF4905: llä suorituskyvyn parantamiseksi.

4. Sisäänrakennettu LM35-lämpötila-anturi on korvattu DS18B20-anturilla akun lämpötilan tarkkaa seurantaa varten.

5. USB -portti älylaitteiden lataamiseen.

6. Yhden sulakkeen käyttö kahden sijasta

7. Yksi lisämerkkivalo osoittaa aurinkovoiman tilan.

8. kolmen vaiheen latausalgoritmin toteuttaminen.

9. PID -säätimen käyttöönotto latausalgoritmissa

10. Valmisti mukautetun piirilevyn projektille

Erittely

1. latausohjain sekä energiamittari

2. Automaattinen akun jännitteen valinta (6V/12V)

3. PWM -latausalgoritmi, jossa on automaattinen latauksen asetuspiste akun jännitteen mukaan

4. LED -merkkivalo lataustilasta ja kuormituksesta

5. 20 x 4 merkin LCD -näyttö jännitteiden, virran, tehon, energian ja lämpötilan näyttämiseen.

6. salamasuoja

7. Käänteisen virtauksen suojaus

8. lyhyt piiri ja ylikuormitussuoja

9. Lämpötilan kompensointi latausta varten

10. Latauslaitteiden USB -portti

Tarvikkeet

Voit tilata piirilevyn V2.02 PCBWaysta

1. Arduino Nano (Amazon / Banggood)

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

3. virtadiodi -MBR2045 (Amazon / Aliexpress)

4. Buck Converter-MP2307 (Amazon / Banggood)

5. Lämpötila -anturi - DS18B20 (Amazon / Banggood)

6. virta -anturi - ACS712 (Amazon / Banggood)

7. TVS-diodi- P6KE36CA (Amazon / Aliexpress)

8. transistorit - 2N3904 (Amazon / Banggood)

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

10. keraamiset kondensaattorit (0.1uF x 2) (Amazon / Banggood)

11. 20x4 I2C LCD (Amazon / Banggood)

12. RGB -LED (Amazon / Banggood)

13. kaksivärinen LED (Amazon)

15. hyppyjohdot / johdot (Amazon / Banggood)

16. otsikon nastat (Amazon / Banggood)

17. jäähdytyselementit (Amazon / Aliexpress)

18. sulakkeen pidike ja sulakkeet (Amazon)

19. Painike (Amazon / Banggood)

22. Kierrä liittimet 1x6 -nastainen (Aliexpress)

23. PCB Standoffs (Banggood)

24. USB -liitäntä (Amazon / Banggood)

Työkalut:

1. juotin (Amazon)

2. Juotospoistopumppu (Amazon)

2. langankatkaisija ja strippaus (Amazon)

3. ruuvimeisseli (Amazon)

Vaihe 1: PWM -latausohjaimen toimintaperiaate

PWM tarkoittaa pulssileveysmodulaatiota, joka tarkoittaa menetelmää, jota se käyttää varauksen säätämiseen. Sen tehtävänä on laskea aurinkopaneelin jännite lähellä akun jännitettä varmistaakseen, että akku on ladattu oikein. Toisin sanoen ne lukitsevat aurinkopaneelin jännitteen akun jännitteeseen vetämällä aurinkopaneelin Vmp alas akkujärjestelmän jännitteeseen ilman virran muutosta.

Se käyttää elektroniikkakytkintä (MOSFET) aurinkopaneelin liittämiseen ja irrottamiseen akun kanssa. Kytkemällä MOSFET korkealla taajuudella eri pulssileveyksillä voidaan ylläpitää vakio jännite. PWM-säädin säätää itse vaihtelemalla akkuun lähetettävien pulssien leveyksiä (pituuksia) ja taajuutta.

Kun leveys on 100%, MOSFET on täysin päällä, jolloin aurinkopaneeli voi ladata akun irtotavarana. Kun leveys on 0%, transistori on POIS auki aurinkopaneelia kiertäen, mikä estää virran virtaamisen akkuun, kun akku on ladattu täyteen.

Vaihe 2: Kuinka piiri toimii?

Latausohjaimen sydän on Arduino Nano -levy. Arduino tunnistaa aurinkopaneelin ja akun jännitteet käyttämällä kahta jännitteenjakajapiiriä. Näiden jännitetasojen mukaan se päättää, miten akku ladataan ja kuormitusta ohjataan.

Huomautus: Yllä olevassa kuvassa on kirjoitusvirhe tehossa ja ohjaussignaalissa. Punainen viiva on teholle ja keltainen viiva ohjaussignaalille.

Koko kaavio on jaettu seuraaviin piireihin:

1. Virranjakelupiiri:

X1 (MP2307) -muunnin pienentää akun (B+ & B-) virran 5 V: iin. Buck -muuntimen lähtö jaetaan

1. Arduino Board

2. Merkkivalot

3. LCD -näyttö

4. USB -portti laitteiden lataamiseen.

2. Tuloanturit:

Aurinkopaneelin ja akun jännitteet mitataan kahdella jännitteenjakajapiirillä, jotka koostuvat vastuksista R1-R2 ja R3-R4. C1 ja C2 ovat suodatinkondensaattoreita, jotka suodattavat pois ei -toivotut kohinasignaalit. Jännitteenjakajien lähtö on kytketty Arduinon analogisiin nastoihin A0 ja A1.

Aurinkopaneeli ja kuormitusvirrat tunnistetaan käyttämällä kahta ACS712 -moduulia. Virta -anturien lähtö on kytketty Arduinon analogisiin nastoihin A3 ja A2.

Akun lämpötila mitataan käyttämällä DS18B20 -lämpötila -anturia. R16 (4.7K) on vetovastus. Lämpötila -anturin lähtö on kytketty Arduino Digital -tappiin D12.

3. Ohjauspiirit:

Ohjauspiirit muodostuvat periaatteessa kahdesta p-MOSFET-laitteesta Q1 ja Q2. MOSFET Q1: tä käytetään latauspulssin lähettämiseen akkuun ja MOSFET Q2: ta kuorman ohjaamiseen. Kaksi MOSFET-ohjainpiiriä koostuu kahdesta transistorista T1 ja T2, joissa on vetovastus R6 ja R8. Transistorien kantavirtaa ohjaavat vastukset R5 ja R7.

4. Suojauspiirit:

Aurinkopaneelin puolelta tuleva tulojännite on suojattu TVS -diodilla D1. Akun ja aurinkopaneelin vastakkaisvirta on suojattu Schottky -diodilla D2. Ylivirta on suojattu sulakkeella F1.

5. LED -ilmaisin:

LED1-, LED2- ja LED3 -merkkivaloja käytetään ilmoittamaan aurinko-, akku- ja kuormitustila. Vastukset R9 - R15 ovat virtaa rajoittavia vastuksia.

7. LCD -näyttö:

I2C LCD -näyttöä käytetään eri parametrien näyttämiseen.

8. USB -lataus:

USB -liitäntä on kytketty Buck -muuntimen 5 V: n lähtöön.

9. Järjestelmän nollaus:

SW1 on painike Arduinon nollaamiseksi.

Voit ladata kaavion alla olevassa PDF -muodossa.

Vaihe 3: Solar Charge Controllerin päätoiminnot

Lataussäädin on suunniteltu ottamalla huomioon seuraavat kohdat.

1. Estä akun ylikuormitus: Rajoita aurinkopaneelin akkuun syöttämää energiaa, kun akku latautuu täyteen. Tämä toteutetaan koodini charge_cycle ().

2. Estä akun ylipurkautuminen: Akun irrottaminen sähkökuormista, kun akun varaustila on alhainen. Tämä on toteutettu koodini load_control (): ssa.

3. Anna kuormanhallintatoiminnot: Liitä ja irrota sähkökuorma automaattisesti tiettynä ajankohtana. Kuorma kytkeytyy päälle auringonlaskun aikaan ja pois päältä auringon noustessa. Tämä on toteutettu koodini load_control (): ssa. 4. tehon ja energian seuranta: kuormituksen ja energian seuranta ja sen näyttäminen.

5. Suojaa epänormaaleilta olosuhteilta: Suojaa piiriä erilaisilta poikkeavilta tilanteilta, kuten salama, ylijännite, ylivirta ja oikosulku jne.

6. Indikaatio ja näyttö: Eri parametrien osoittaminen ja näyttäminen

7. Serial Communication: eri parametrien tulostaminen sarjamonitorissa

8. USB -lataus: älylaitteiden lataamiseen

Vaihe 4: Jännitteen mittaus

Jänniteantureita käytetään aurinkopaneelin ja akun jännitteen tunnistamiseen. Se toteutetaan käyttämällä kahta jännitteenjakajapiiriä. Se koostuu kahdesta vastuksesta R1 = 100k ja R2 = 20k aurinkopaneelin jännitteen tunnistamiseksi ja vastaavasti R3 = 100k ja R4 = 20k akun jännitteelle. R1: n ja R2: n lähtö on kytketty Arduino -analogiseen nastaan A0 ja lähtö R3: sta ja R4: stä Arduino -analogiseen nastaan A1.

Jännitteen mittaus: Arduinon analogisia tuloja voidaan käyttää DC -jännitteen mittaamiseen välillä 0–5 V (käytettäessä tavallista 5 V: n analogista vertailujännitettä), ja tätä aluetta voidaan kasvattaa käyttämällä jännitteenjakajaverkkoa. Jännitteenjakaja vähentää mitattavaa jännitettä Arduino -analogitulojen alueella.

Jännitteenjakajapiirille Vout = R2/(R1+R2) x Vin

Vin = (R1+R2)/R2 x Vout

AnalogRead () -toiminto lukee jännitteen ja muuntaa sen numeroksi 0-1023

Kalibrointi: Luemme lähtöarvon yhdellä Arduinon analogituloista ja sen analogRead () -toiminnosta. Tämä toiminto antaa arvon 0-1023, joka on 0,00488V jokaiselle lisäykselle (5/1024 = 0,00488V)

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

Vin = ADC -lukumäärä*0,00488*(120/20) Voltti // Korostettu osa on skaalauskerroin

Huomaa: Tämä saa meidät uskomaan, että lukema 1023 vastaa tarkasti 5,0 voltin tulojännitettä. Käytännössä et välttämättä saa 5V aina Arduino -nastasta 5V. Joten mittaa kalibroinnin aikana ensin jännite Arduinon 5v- ja GND -nastojen välillä yleismittarilla ja käytä asteikkokerrointa alla olevan kaavan avulla:

Skaalakerroin = mitattu jännite/1024

Vaihe 5: Virran mittaus

Virtamittauksessa käytin Hall Effect -virta -anturia ACS 712 -5A. ACS712 -anturista on kolme vaihtoehtoa sen nykyisen tunnistuksen alueen perusteella. ACS712 -anturi lukee nykyisen arvon ja muuntaa sen asiaankuuluvaksi jännitearvoksi. Arvo, joka yhdistää nämä kaksi mittausta, on Herkkyys. Lähtöherkkyys kaikille muunnelmille on seuraava:

ACS712 -malli -> Nykyinen alue-> Herkkyys

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

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

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

Tässä projektissa olen käyttänyt 5A -varianttia, jonka herkkyys on 185 mV/A ja keskitunnistusjännite 2,5 V, kun virtaa ei ole.

Kalibrointi:

analoginen lukuarvo = analogRead (Pin);

Arvo = (5/1024)*analoginen lukuarvo // Jos et saa 5 V: n jännitettä Arduinon 5 V: n nastasta, Virta vahvistimessa = (Arvo - offsetVoltage) / herkkyys

Tietolomakkeiden mukaan offset -jännite on 2,5 V ja herkkyys 185 mV/A

Virta vahvistimessa = (Arvo-2,5)/0,185

Vaihe 6: Lämpötilan mittaus

Miksi lämpötilan valvontaa tarvitaan?

Akun kemialliset reaktiot muuttuvat lämpötilan myötä. Kun akku lämpenee, kaasut lisääntyvät. Kun akku kylmenee, se kestää lataamista. Akun lämpötilan vaihtelusta riippuen on tärkeää säätää latausta lämpötilan muutosten vuoksi. Siksi on tärkeää säätää latausta lämpötilan vaikutusten huomioon ottamiseksi. Lämpötila -anturi mittaa akun lämpötilan, ja Solar Charge Controller säätää tämän tulon avulla latauksen asetuspistettä tarpeen mukaan. Lyijyakkujen kompensointiarvo on - 5 mv /degC /kenno. (–30mV/ºC 12V ja 15mV/ºC 6V akku). Lämpötilan kompensoinnin negatiivinen merkki osoittaa, että lämpötilan nousu edellyttää latauksen asetusarvon pienentämistä. Jos haluat lisätietoja, voit seurata tätä artikkelia.

Lämpötilan mittaus DS18B20

Olen käyttänyt ulkoista DS18B20 -anturia akun lämpötilan mittaamiseen. Se käyttää yksijohtimista protokollaa kommunikoidakseen mikro-ohjaimen kanssa. Se voidaan liittää levyn porttiin J4.

Jotta voit käyttää DS18B20 -lämpötila -anturia, sinun on asennettava One Wire -kirjasto ja Dallasin lämpötilakirjasto.

Voit lukea tästä artikkelista lisätietoja DS18B20 -anturista.

Vaihe 7: USB -latauspiiri

Virtalähteenä käytettävä buck -muunnin MP2307 voi tuottaa virtaa jopa 3A. Siinä on siis riittävästi tilaa USB -laitteiden lataamiseen. USB -liitäntä VCC on kytketty 5 V: iin ja GND on kytketty GND: hen. Voit viitata yllä olevaan kaavioon.

Huomautus: USB -lähtöjännitettä ei pidetä 5 V: ssa, kun kuormitusvirta ylittää 1 A. Joten suosittelen rajoittamaan USB -kuorman alle 1A.

Vaihe 8: Latausalgoritmi

Kun ohjain on kytketty akkuun, ohjelma aloittaa toiminnon. Aluksi se tarkistaa, riittääkö paneelin jännite akun lataamiseen. Jos kyllä, se siirtyy latausjaksoon. Latausjakso koostuu 3 vaiheesta.

Vaihe 1 Bulk -maksu:

Arduino yhdistää aurinkopaneelin suoraan akkuun (99 %: n käyttöjakso). Akun jännite kasvaa vähitellen. Kun akun jännite saavuttaa 14,4 V, vaihe 2 alkaa.

Tässä vaiheessa virta on lähes vakio.

Vaihe 2 Imeytymismaksu:

Tässä vaiheessa Arduino säätää latausvirtaa pitämällä jännitetason 14,4 tunnin ajan. Jännite pidetään vakiona säätämällä käyttöjaksoa.

Vaihe 3 Kelluva maksu:

Ohjain tuottaa valumalatauksen pitääkseen jännitetason 13,5 V. Tämä vaihe pitää akun täyteen ladattuna. Jos akun jännite on alle 13,2 V 10 minuutin ajan.

Latausjakso toistetaan.

Vaihe 9: Kuormanhallinta

Kuorman kytkemiseksi ja katkaisemiseksi automaattisesti seuraamalla hämärää/aamunkoittoa ja akun jännitettä käytetään kuormanohjausta.

Kuormanhallinnan ensisijainen tarkoitus on irrottaa kuorma akusta suojaamaan sitä syvältä purkautumiselta. Syväpurkautuminen voi vahingoittaa akkua.

Tasavirtakuormaliitin on suunniteltu pienitehoiseen tasavirtakuormaan, kuten katuvaloon.

Itse PV -paneelia käytetään valoanturina.

Olettaen, että aurinkopaneelin jännite> 5V tarkoittaa aamunkoittoa ja kun <5V hämärää.

ON -tila: Illalla, kun PV -jännitetaso laskee alle 5 V: n ja akun jännite on korkeampi kuin LVD -asetus, ohjain kytkee kuorman päälle ja kuorman vihreä merkkivalo palaa.

OFF -tila: Kuorma katkeaa seuraavissa kahdessa tilanteessa.

1. Aamulla, kun PV -jännite on suurempi kuin 5 V, 2. Kun akun jännite on matalampi kuin LVD -asetus Kuorman punainen LED palaa, kuorma on katkaistu.

LVD: tä kutsutaan pienjännitekatkaisijaksi

Vaihe 10: Virta ja energia

Teho: Teho on jännitteen (voltti) ja virran (Amp) tulo

P = VxI Tehoyksikkö on Watt tai KW

Energia: Energia on tehon (wattia) ja ajan (tunti) tulo

E = Pxt -energiayksikkö on wattitunti tai kilowattitunti (kWh)

Ohjelmisto toteuttaa logiikan yläpuolella olevan tehon ja energian valvontaa ja parametrit näytetään 20 x 4 -merkkisellä nestekidenäytöllä.

Kuvaluotto: imgoat

Vaihe 11: Suojaukset

1. Käänteinen napaisuus ja käänteisen virran suoja aurinkopaneelille

Käänteistä napaisuutta ja käänteisvirtauksen suojausta varten käytetään Schottky -diodia (MBR2045).

2. Ylikuormitus- ja syväpurkautumissuoja

Ohjelmisto toteuttaa ylikuormitus- ja syväpurkautumissuojauksen.

3. Oikosulku- ja ylikuormitussuoja

Oikosulku- ja ylikuormitussuoja toteutetaan sulakkeella F1.

4. ylijännitesuoja aurinkopaneelin tulossa

Sähköjärjestelmissä esiintyy tilapäisiä ylijännitteitä eri syistä, mutta salama aiheuttaa vakavimmat ylijännitteet. Tämä pätee erityisesti PV -järjestelmiin alttiiden paikkojen ja järjestelmän liitäntäkaapeleiden vuoksi. Tässä uudessa mallissa käytin 600 watin kaksisuuntaista TVS-diodia (P6KE36CA) vaimentamaan salaman ja ylijännitteen PV-liittimissä.

kuva luotto: freeimages

Vaihe 12: LED -merkkivalot

1. Aurinko-LED: LED1 Kaksiväristä (punaista/vihreää) lediä käytetään ilmoittamaan aurinkosähköstä eli hämärästä tai aamunkoitteesta.

Solar LED ------------------- Solar Status

Vihreä päivä

PUNAINEN ------------------------- Yö

2. Akun lataustilan (SOC) LED: LED2

Yksi tärkeä parametri, joka määrittää akun energiasisällön, on lataustila (SOC). Tämä parametri osoittaa, kuinka paljon akussa on varausta. RGB -merkkivaloa käytetään osoittamaan akun varaustila. Katso kytkentä yllä olevasta kaaviosta.

Akun merkkivalo ---------- Akun tila

PUNAINEN ------------------ Jännite on matala

VIHREÄ ------------------ Jännite on terve

SININEN ------------------ Täyteen ladattu

2. Kuorman merkkivalo: LED3

Kaksiväristä (punaista/vihreää) lediä käytetään kuorman tilan ilmaisemiseen. Katso kytkentä yllä olevasta kaaviosta.

Lataus-LED ------------------- Lataustila

VIHREÄ ----------------------- Yhdistetty (päällä)

PUNAINEN ------------------------- Katkaistu (OFF)

Vaihe 13: LCD -näyttö

20X4 char LCD -näyttöä käytetään aurinkopaneelien, akun ja kuormitusparametrien seurantaan.

Yksinkertaisuuden vuoksi tähän projektiin on valittu I2C -LCD -näyttö. Se tarvitsee vain 4 johtoa liittyäkseen Arduinon kanssa.

Yhteys on alla:

LCD Arduino

VCC 5V, GNDGND, SDAA4, SCLA5

Rivi 1: Aurinkopaneelin jännite, virta ja teho

Rivi 2: Akun jännite, lämpötila ja laturin tila (latautuu / ei lataudu)

Rivi-3: Latausvirta, teho ja kuormituksen tila

Rivi 4: Syöttää energiaa aurinkopaneelista ja kuorman kuluttamaa energiaa.

Sinun on ladattava kirjasto osoitteesta LiquidCrystal_I2C.

Vaihe 14: Prototyyppien laatiminen ja testaus

1. Leipälauta:

Ensin tein piirin leipälevylle. Juotottoman leipälevyn tärkein etu on, että se on juotonta. Näin voit helposti muuttaa muotoilua vain irrottamalla komponentit ja johdot tarpeen mukaan.

2. Rei'itetty levy:

Leipälevytestauksen jälkeen tein piirin rei'itetylle levylle. Tee se noudattamalla alla olevia ohjeita

i) Aseta ensin kaikki osat rei'itetyn levyn reikään.

ii) Juotos kaikki osatyynyt ja leikkaa ylimääräiset jalat nipalla.

iii) Liitä juotoslevyt käyttämällä kaavion mukaisia johtoja.

iv) Käytä eristyspiiriä maasta standoffin avulla.

Rei'itetty piirilevy on todella vahva ja voidaan ottaa käyttöön projektissa pysyvästi. Prototyypin testaamisen jälkeen, jos kaikki toimii täydellisesti, voimme siirtyä suunnittelemaan lopullisen piirilevyn.

Vaihe 15: Piirilevyjen suunnittelu

Olen piirtänyt kaavion käyttämällä EasyEDA -online -ohjelmistoa sen jälkeen, kun siirryttiin piirilevyasetteluun.

Kaavion kaikkien komponenttien pitäisi olla siellä, pinottuina päällekkäin, valmiina sijoitettavaksi ja reititettäväksi. Vedä komponentteja tarttumalla sen tyynyihin. Aseta se sitten suorakulmaisen reunan sisään.

Järjestä kaikki komponentit siten, että levyllä on mahdollisimman vähän tilaa. Mitä pienempi levyn koko, sitä halvemmat ovat piirilevyjen valmistuskustannukset. On hyödyllistä, jos tällä levyllä on joitakin asennusreikiä, jotta se voidaan asentaa koteloon.

Nyt sinun on reititettävä. Reititys on tämän prosessin hauskin osa. Se on kuin ratkaisisi arvoituksia! Seurantatyökalun avulla meidän on yhdistettävä kaikki komponentit. Voit käyttää sekä ylempää että alempaa kerrosta päällekkäisyyksien välttämiseksi kahden raidan välillä ja lyhentää raitoja.

Silk -kerroksen avulla voit lisätä tekstiä taululle. Voimme myös lisätä kuvatiedoston, joten lisään taululle tulostettavan verkkosivustoni logon kuvan. Lopulta meidän on luotava PCB: n pohja -ala käyttämällä kuparialueen työkalua.

Nyt piirilevy on valmis valmistukseen.

Vaihe 16: Lataa Gerber -tiedostot

Piirilevyn valmistamisen jälkeen meidän on luotava tiedostot, jotka voidaan lähettää piirilevyjen valmistusyritykselle, joka aikanaan lähettää meille takaisin todellisen PCB: n.

EasyEDA -ohjelmassa Voit tulostaa valmistustiedostot (Gerber -tiedoston) valitsemalla Asiakirja> Luo Gerber tai napsauttamalla työkalupalkin Luo Gerber -painiketta. Luotu Gerber -tiedosto on pakattu paketti. Purkamisen jälkeen näet seuraavat 8 tiedostoa:

1. Pohja kupari:.gbl

2. Ylin kupari:.gtl

3. Pohjajuotosmaskit:.gbs

4. ylemmät juotosmaskit:.gts

5. Pohjan silkkipaino:.gbo

6. Ylin silkkipaino:.gto

7. Pora:.drl

8. linja:. Outline

Voit ladata Gerber -tiedostot PCBWaysta

Kun teet tilauksen PCBWaysta, saan PCBWaylta 10% lahjoituksen työhöni osallistumiseksi. Pieni apu voi kannustaa minua tekemään mahtavampia töitä tulevaisuudessa. Kiitos yhteistyöstä.

Vaihe 17: Piirilevyjen valmistus

Nyt on aika selvittää piirilevyvalmistaja, joka voi muuttaa Gerber -tiedostomme todelliseksi PCB: ksi. Olen lähettänyt Gerber -tiedostoni JLCPCB: lle piirilevyn valmistamiseksi. Heidän palvelunsa on erittäin hyvä. Olen saanut PCB: n Intiassa 10 päivän kuluessa.

Hankkeen tuoteseloste on liitteenä alla.

Vaihe 18: Komponenttien juottaminen

Kun olet vastaanottanut levyn PCB fab -talosta, sinun on juotettava komponentit.

Juottoa varten tarvitset kunnollisen juotosraudan, juotteen, nipperin, juotoskärjet tai pumpun ja yleismittarin.

On hyvä käytäntö juottaa komponentit niiden korkeuden mukaan. Juotos ensin pienemmät osat.

Voit juottaa komponentit seuraavasti:

1. Työnnä komponenttijalat reikien läpi ja käännä piirilevy selälleen.

2. Pidä juotosraudan kärkeä tyynyn ja komponentin jalan liitoksessa.

3. Syötä juote saumaan niin, että se virtaa johdon ympäri ja peittää tyynyn. Kun se on valunut ympäri, siirrä kärki pois.

4. Leikkaa ylimääräiset jalat Nipperillä.

Noudata yllä olevia sääntöjä kaikkien komponenttien juottamisessa.

Vaihe 19: ACS712 -virta -anturin asennus

Vastaanotetussa ACS712-virtatunnistimessa on valmiiksi juotettu ruuviliitin liitäntää varten. Jos haluat juottaa moduulin suoraan piirilevylle, sinun on ensin poistettava ruuviliitin.

Juotan ruuviliittimen juottopumpun avulla, kuten yllä on esitetty.

Sitten juotan ACS712 -moduulin ylösalaisin.

Ip +- ja Ip-liittimien liittämiseen piirilevyyn käytin diodiliittimiä.

Vaihe 20: Buck -muuntimen lisääminen

Buck Converter -moduulin juottamiseksi sinun on valmisteltava 4 suoraa nastaista, kuten yllä on esitetty.

Juottaa 4 otsikkotappia X1: ssä, 2 on lähtö ja kaksi muuta tuloa varten.

Vaihe 21: Arduino Nanon lisääminen

Kun ostat suorat otsikot, ne ovat liian pitkiä Arduino Nanolle. Sinun on leikattava ne sopivan pituisiksi. Tämä tarkoittaa 15 nastaa kukin.

Paras tapa leikata naaraspuolisia otsikkopaloja on laskea 15 nastaa, vetää 16. tapista ja leikata sitten nippimellä 15. ja 17. tapin välinen rako.

Nyt meidän on asennettava naarasotsikot piirilevyyn. Ota naarasotsikot ja aseta ne Arduino Nano -levyn miespuolisten otsikoiden päälle.

Juotos sitten naaraspuoliset otsikkotapit latausohjaimen piirilevyyn.

Vaihe 22: MOSFET -laitteiden valmistelu

Ennen MOSFETien Q1 Q2 ja diodin D1 juottamista piirilevyyn on parempi kiinnittää jäähdytyselementit niihin ensin. Jäähdytyselementtejä käytetään siirtämään lämpöä pois laitteesta laitteen alhaisemman lämpötilan ylläpitämiseksi.

Levitä kerros jäähdytyselementtiä MOSFET -metallipohjalevyn päälle. Aseta sitten lämpöä johtava tyyny MOSFETin ja jäähdytyselementin väliin ja kiristä ruuvi. Voit lukea tämän artikkelin siitä, miksi jäähdytyselementti on välttämätön.

Lopuksi juotetaan ne latausohjaimen piirilevyyn.

Vaihe 23: Väliseinien asennus

Kun olet juottanut kaikki osat, asenna esteet 4 kulmaan. Käytin M3 Brass Hex Standoffsia.

Seisomien käyttö antaa riittävän etäisyyden juotosliitoksille ja johtimille maasta.

Vaihe 24: Ohjelmistot ja kirjastot

Lataa ensin liitteenä oleva Arduino -koodi. Lataa sitten seuraavat kirjastot ja asenna ne.

1. Yksi lanka

2. Dallasin lämpötila

3. LiquidCrystal_I2C

4. PID -kirjasto

Koko koodi on jaettu pieneen toiminnalliseen lohkoon joustavuuden vuoksi. Oletetaan, että käyttäjä ei ole kiinnostunut käyttämään LCD -näyttöä ja on tyytyväinen merkkivaloon. Poista sitten vain lcd_display () käytöstä tyhjästä silmukasta (). Siinä kaikki. Samoin hän voi käyttäjän vaatimusten mukaan ottaa käyttöön ja poistaa käytöstä erilaisia toimintoja.

Kun olet asentanut kaikki yllä mainitut kirjastot, lataa Arduino -koodi.

Huomautus: Työskentelen nyt ohjelmiston kanssa paremman latausalgoritmin toteuttamiseksi. Ota yhteyttä saadaksesi uusin versio.

Päivitys 02.04.2020

Ladannut uuden ohjelmiston, jossa on parannettu latausalgoritmi ja PID -säätimen toteutus siinä.

Vaihe 25: Lopullinen testaus

Kytke latausohjaimen akun navat (BAT) 12 V: n akkuun. Varmista, että napaisuus on oikea. Liittämisen jälkeen LED ja LCD alkavat toimia välittömästi. Huomaat myös akun jännitteen ja lämpötilan LCD -näytön toisella rivillä.

Kytke sitten aurinkopaneeli aurinkopaneeliin (SOL), jolloin näet auringon jännitteen, virran ja virran LCD -näytön ensimmäisellä rivillä. Olen käyttänyt laboratoriovirtalähdettä aurinkopaneelin simulointiin. Vertasin tehomittarillani jännite-, virta- ja tehoarvoja LCD -näyttöön.

Testimenettely esitetään tässä demovideossa

Suunnittelen tulevaisuudessa 3D -tulostetun kotelon tätä projektia varten. Olla yhteydessä.

Tämä projekti on piirustus PCB -kilpailussa, äänestäkää minua. Äänenne ovat minulle todellinen inspiraatio tehdä enemmän kovaa työtä kirjoittaakseni hyödyllisempiä projekteja.

Kiitos, että luit Instructable -ohjelman. Jos pidät projektistani, älä unohda jakaa sitä.

Kommentit ja palaute ovat aina tervetulleita.

Toinen sija PCB Design Challengessa