وحدة التحكم في الشحن بالطاقة الشمسية من أردوينو (الإصدار الأول): 11 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

[شغل الفيديو]

في تعليماتي السابقة ، وصفت تفاصيل مراقبة الطاقة للنظام الشمسي خارج الشبكة ، كما أنني فزت في مسابقة الدوائر 123D لذلك يمكنك رؤية مقياس الطاقة ARDUINO.

أخيرًا ، أنشر جهاز التحكم بالشحن من الإصدار 3 الجديد ، الإصدار الجديد أكثر كفاءة ويعمل مع خوارزمية MPPT.

يمكنك العثور على جميع مشاريعي على:

يمكنك رؤيتها بالضغط على الرابط التالي.

جهاز التحكم في الشحن بالطاقة الشمسية ARDUINO MPPT (الإصدار 3.0)

يمكنك رؤية وحدة التحكم في الشحن الخاصة بي من الإصدار 1 بالنقر فوق الارتباط التالي.

وحدة التحكم في الشحن بالطاقة الشمسية من أردوينو (الإصدار 2.0)

في نظام الطاقة الشمسية ، يعتبر جهاز التحكم بالشحن هو قلب النظام الذي تم تصميمه لحماية البطارية القابلة لإعادة الشحن. في هذه التعليمات سأشرح وحدة التحكم في الشحن PWM.

يعيش معظم الناس في الهند في المناطق الريفية حيث لا يتم الوصول إلى خط نقل الشبكة الوطنية حتى الآن ، والشبكات الكهربائية الحالية غير قادرة على توفير احتياجات الكهرباء لهؤلاء الفقراء ، لذا فإن مصادر الطاقة المتجددة (الألواح الفولتية الضوئية وطاقة الرياح- مولدات) هي الخيار الأفضل على ما أعتقد. أنا أعلم جيدًا آلام حياة القرية لأنني أيضًا من تلك المنطقة ، لذلك صممت وحدة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية DIY لمساعدة الآخرين وكذلك لمنزلي. لا يمكنك تصديق أن نظام الإضاءة الشمسية منزلي الصنع يساعد كثيرًا خلال إعصار Phailin الأخير.

تتميز الطاقة الشمسية بكونها أقل صيانة وخالية من التلوث ولكن عيوبها الرئيسية هي تكلفة التصنيع العالية وكفاءة تحويل الطاقة المنخفضة. نظرًا لأن الألواح الشمسية لا تزال تتمتع بكفاءة تحويل منخفضة نسبيًا ، يمكن تقليل التكلفة الإجمالية للنظام باستخدام وحدة تحكم شحن شمسية فعالة يمكنها استخراج أقصى طاقة ممكنة من اللوحة.

ما هو جهاز التحكم في الشحن؟

تنظم وحدة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية الجهد والتيار القادم من الألواح الشمسية الخاصة بك والتي يتم وضعها بين لوحة شمسية وبطارية ، ويتم استخدامها للحفاظ على جهد الشحن المناسب للبطاريات. مع ارتفاع جهد الدخل من اللوحة الشمسية ، ينظم جهاز التحكم في الشحن الشحن إلى البطاريات مما يمنع الشحن الزائد.

أنواع جهاز التحكم بالشحن:

1. ON OFF

2. PWM

3. MPPT

تراقب وحدة التحكم في الشحن الأساسية (نوع التشغيل / الإيقاف) ببساطة جهد البطارية وتفتح الدائرة ، وتوقف الشحن ، عندما يرتفع جهد البطارية إلى مستوى معين.

من بين أجهزة التحكم في الشحن الثلاثة ، تتمتع MPPT بأعلى كفاءة ولكنها مكلفة وتحتاج إلى دوائر وخوارزمية معقدة.

ما هو PWM:

يعد تعديل عرض النبض (PWM) أكثر الوسائل فعالية لتحقيق شحن بطارية ذات جهد ثابت من خلال ضبط نسبة التشغيل للمفاتيح (MOSFET). في جهاز التحكم بالشحن PWM ، يتناقص التيار من الألواح الشمسية وفقًا لحالة البطارية واحتياجات إعادة الشحن. عندما يصل جهد البطارية إلى نقطة ضبط التنظيم ، تقلل خوارزمية PWM ببطء تيار الشحن لتجنب تسخين البطارية والغازات ، ومع ذلك يستمر الشحن في إعادة أقصى قدر من الطاقة إلى البطارية في أقصر وقت.

مزايا جهاز التحكم بالشحن PWM:

1. كفاءة شحن أعلى

2. عمر أطول للبطارية

3. تقليل تسخين البطارية أكثر من اللازم

4. يقلل الضغط على البطارية

5. القدرة على نزع كبريتات البطارية.

يمكن استخدام وحدة التحكم بالشحن هذه من أجل:

1. شحن البطاريات المستخدمة في نظام المنزل الشمسي

2. فانوس شمسي في الريف

3. شحن الهاتف الخليوي

أعتقد أنني قد وصفت الكثير عن خلفية وحدة التحكم في الشحن.

مثل تعليماتي السابقة ، استخدمت ARDUINO كوحدة تحكم صغيرة تتضمن PWM و ADC على الرقاقة.

الخطوة الأولى: الأجزاء والأدوات المطلوبة:

القطع:

1. أردوينو أونو (أمازون)

2. شاشة LCD ذات أحرف مقاس 16 × 2 (أمازون)

3. MOSFETS (IRF9530 ، IRF540 أو ما يعادلها)

4-الترانزستورات (2N3904 أو ما يعادلها من الترانزستورات NPN)

5. المقاومات (Amazon / 10k ، 4.7k ، 1k ، 330 أوم)

6. مكثف (Amazon / 100 فائق التوهج ، 35 فولت)

7. DIODE (IN4007)

8. ZENER DIODE 11v (1N4741A)

9. LEDS (أمازون / أحمر وأخضر)

10. الصمامات (5 أ) وحامل الصمامات (أمازون)

11. BREAD BOARD (أمازون)

12- لوحة مثقبة (أمازون)

13. JUMPER WIRES (Amazon)

14. صندوق المشروع

15.6 دبوس برغي طرف

16. سكوتش تركيب ساحات (أمازون)

أدوات:

1. دريل (أمازون)

2. مسدس الغراء (أمازون)

3- HOBBY KNIFE (أمازون)

4. SOLDERING IRON (Amazon)

الخطوة 2: دائرة تحكم الشحن

أقوم بتقسيم دائرة وحدة التحكم في الشحن بالكامل إلى 6 أقسام لفهم أفضل

1. استشعار الجهد

2. توليد إشارة PWM

3. MOSFET التبديل والسائق

4. التصفية والحماية

5. العرض والإشارة

6. LOAD تشغيل / إيقاف

الخطوة الثالثة: مجسات الجهد

المستشعرات الرئيسية في وحدة التحكم في الشحن هي مستشعرات الجهد والتي يمكن تنفيذها بسهولة باستخدام دائرة مقسم الجهد ، وعلينا أن نشعر بالجهد القادم من الألواح الشمسية وبجهد البطارية.

نظرًا لأن جهد إدخال الدبوس التناظري ARDUINO يقتصر على 5 فولت ، فقد صممت مقسم الجهد بحيث يكون جهد الخرج منه أقل من 5 فولت. بطارية SLA لتخزين الطاقة ، لذلك يجب أن أتخلى عن كل من الجهد إلى أقل من 5V ، لقد استخدمت R1 = 10k و R2 = 4.7K في استشعار كل من الفولتية (جهد اللوحة الشمسية وجهد البطارية). يمكن أن تكون قيمة R1 و R2 أقل ولكن المشكلة هي أنه عندما تكون المقاومة منخفضة ، فإن تدفق تيار أعلى من خلالها نتيجة لذلك يتبدد قدر كبير من الطاقة (P = I ^ 2R) على شكل حرارة. لذلك يمكن اختيار قيمة مقاومة مختلفة ولكن يجب توخي الحذر لتقليل فقد الطاقة عبر المقاومة.

لقد صممت وحدة التحكم في الشحن هذه لمتطلباتي (بطارية 6 فولت ولوحة شمسية 5 وات و 6 فولت) ، للجهد العالي ، يجب عليك تغيير قيمة مقاومات المقسم. لاختيار المقاومات المناسبة ، يمكنك أيضًا استخدام آلة حاسبة عبر الإنترنت

في الكود ، قمت بتسمية المتغير "solar_volt" للجهد من اللوحة الشمسية و "bat_volt" لجهد البطارية.

صوت = R2 / (R1 + R2) * V.

دع جهد اللوحة = 9V أثناء ضوء الشمس الساطع

R1 = 10 كيلو و R2 = 4.7 كيلو

solar_volt = 4.7 / (10 + 4.7) * 9.0 = 2.877v

دع جهد البطارية 7 فولت

bat_volt = 4.7 / (10 + 4.7) * 7.0 = 2.238 فولت

كلا الفولتية من فواصل الجهد أقل من 5 فولت ومناسبة للدبوس التناظري ARDUINO

معايرة ADC:

لنأخذ مثالا:

ناتج الفولت / المقسم الفعلي = 3.127 2.43 فولت مكافئ إلى 520 ADC

1 هو مكافئ إلى.004673 فولت

استخدم هذه الطريقة لمعايرة المستشعر.

كود أردوينو:

لـ (int i = 0 ؛ i <150 ؛ i ++) {sample1 + = analogRead (A0) ؛ // اقرأ جهد الإدخال من الألواح الشمسية

sample2 + = analogRead (A1) ؛ // اقرأ جهد البطارية

تأخير (2) ؛

}

العينة 1 = العينة 1/150 ؛

عينة 2 = عينة 2/150 ؛

solar_volt = (sample1 * 4.673 * 3.127) / 1000 ؛

bat_volt = (sample2 * 4.673 * 3.127) / 1000 ؛

لمعايرة ADC ، يرجى الرجوع إلى التعليمات السابقة الخاصة بي حيث شرحت بعمق.

الخطوة 4: إنشاء إشارة Pwm:

الوصيف في مسابقة اردوينو

الوصيف في تحدي الإلكترونيات الخضراء