ARDUINO PWM SOLAR CHARGE CONTROLLER (V 2.02): 25 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Jika Anda berencana memasang sistem tata surya off-grid dengan bank baterai, Anda memerlukan Solar Charge Controller. Ini adalah perangkat yang ditempatkan di antara Panel Surya dan Bank Baterai untuk mengontrol jumlah energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya yang masuk ke baterai. Fungsi utamanya adalah untuk memastikan bahwa baterai terisi dengan benar dan terlindungi dari pengisian yang berlebihan. Saat tegangan input dari panel surya naik, pengontrol muatan mengatur muatan ke baterai untuk mencegah pengisian yang berlebihan dan memutuskan beban saat baterai habis.

Anda dapat melihat proyek Solar saya di situs web saya: www.opengreenenergy.com dan Saluran YouTube: Open Green Energy

Jenis pengontrol muatan surya

Saat ini ada dua jenis pengontrol muatan yang biasa digunakan dalam sistem tenaga PV:

1. Pengontrol Pulse Width Modulation (PWM)

2. Pengontrol Pelacakan Titik Daya Maksimum (MPPT)

Dalam Instructable ini, saya akan menjelaskan kepada Anda tentang PWM Solar Charge Controller. Saya telah memposting beberapa artikel tentang pengontrol biaya PWM sebelumnya juga. Versi sebelumnya dari pengontrol muatan surya saya cukup populer di internet dan berguna bagi orang-orang di seluruh dunia.

Dengan mempertimbangkan komentar dan pertanyaan dari versi saya sebelumnya, saya telah memodifikasi V2.0 PWM Charge Controller saya untuk membuat versi baru 2.02.

Berikut ini adalah perubahan pada V2.02 w.r.t V2.0:

1. Regulator tegangan linier efisien rendah digantikan oleh konverter buck MP2307 untuk catu daya 5V.

2. Satu sensor arus tambahan untuk memonitor arus yang berasal dari panel surya.

3. MOSFET-IRF9540 digantikan oleh IRF4905 untuk kinerja yang lebih baik.

4. Sensor suhu LM35 onboard diganti dengan probe DS18B20 untuk pemantauan suhu baterai yang akurat.

5. Port USB untuk mengisi daya perangkat pintar.

6. Gunakan sekering tunggal alih-alih dua

7. Satu LED tambahan untuk menunjukkan Status Tenaga Surya.

8. Implementasi algoritma pengisian 3 tahap.

9. Implementasi pengontrol PID dalam algoritme pengisian daya

10. Membuat PCB khusus untuk proyek tersebut

Spesifikasi

1. Pengontrol pengisian daya serta pengukur energi

2. Pemilihan Tegangan Baterai Otomatis (6V/12V)

3. Algoritme pengisian daya PWM dengan setpoint pengisian otomatis sesuai dengan tegangan baterai

4. Indikasi LED untuk status pengisian dan status beban

5. Layar LCD 20x4 karakter untuk menampilkan tegangan, arus, daya, energi, dan suhu.

6. Perlindungan petir

7. Perlindungan aliran arus balik

8. Perlindungan Sirkuit Pendek dan Overload

9. Kompensasi Suhu untuk Pengisian

10. Port USB untuk Pengisian Gadget

Perlengkapan

Anda dapat memesan PCB V2.02 dari PCBWay

1. Arduino Nano (Amazon / Banggood)

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

3. Dioda daya -MBR2045 (Amazon / Aliexpress)

4. Buck Converter-MP2307 (Amazon / Banggood)

5. Sensor Suhu - DS18B20 (Amazon / Banggood)

6. Sensor Arus - ACS712 (Amazon / Banggood)

7. TVS dioda- P6KE36CA (Amazon / Aliexpress)

8. Transistor - 2N3904 (Amazon / Banggood)

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

10. Kapasitor Keramik (0,1uF x 2) (Amazon / Banggood)

11. LCD I2C 20x4 (Amazon / Banggood)

12. RGB LED (Amazon / Banggood)

13. Bi-Warna LED (Amazon)

15. Kabel/Kabel Jumper (Amazon / Banggood)

16. Header Pin (Amazon / Banggood)

17. Wastafel Panas (Amazon / Aliexpress)

18. Fuse Holder dan fuse (Amazon)

19. Push Button (Amazon / Banggood)

22. Terminal sekrup 1x6 pin (Aliexpress)

23. Kebuntuan PCB (Banggood)

24. Soket USB (Amazon / Banggood)

Peralatan:

1. Besi Solder (Amazon)

2. Pompa Pematrian (Amazon)

2. Pemotong Kawat dan Penari Telanjang (Amazon)

3. Pengemudi Sekrup (Amazon)

Langkah 1: Prinsip Kerja Pengontrol Pengisian PWM

PWM adalah singkatan dari Pulse Width Modulation, yang merupakan singkatan dari metode yang digunakan untuk mengatur muatan. Fungsinya untuk menurunkan tegangan panel surya mendekati tegangan baterai untuk memastikan baterai terisi dengan benar. Dengan kata lain, mereka mengunci tegangan panel surya ke tegangan baterai dengan menyeret Vmp panel surya ke tegangan sistem baterai tanpa perubahan arus.

Ini menggunakan sakelar elektronik (MOSFET) untuk menghubungkan dan memutuskan panel surya dengan baterai. Dengan mengganti MOSFET pada frekuensi tinggi dengan berbagai lebar pulsa, tegangan konstan dapat dipertahankan. Kontroler PWM menyesuaikan sendiri dengan memvariasikan lebar (panjang) dan frekuensi pulsa yang dikirim ke baterai.

Ketika lebarnya mencapai 100%, MOSFET dalam keadaan ON penuh, memungkinkan panel surya untuk mengisi daya baterai secara massal. Ketika lebarnya 0% transistor OFF membuka sirkuit panel surya mencegah arus mengalir ke baterai saat baterai terisi penuh.

Langkah 2: Bagaimana Sirkuit Bekerja?

Inti dari pengontrol muatan adalah papan Arduino Nano. Arduino mendeteksi tegangan panel surya dan baterai dengan menggunakan dua rangkaian pembagi tegangan. Menurut level tegangan ini, ia memutuskan bagaimana mengisi baterai dan mengontrol beban.

Catatan: Pada gambar di atas, terdapat kesalahan ketik pada sinyal power dan control. Garis merah untuk daya dan garis kuning untuk sinyal kontrol.

Seluruh skema dibagi menjadi sirkuit berikut:

1. Sirkuit Distribusi Daya:

Daya dari baterai (B+ & B-) diturunkan ke 5V oleh konverter buck X1 (MP2307). Output dari buck converter didistribusikan ke

1. Papan Arduino

2. LED untuk indikasi

3. layar LCD

4. Port USB untuk mengisi daya gadget.

2. Sensor Masukan:

Tegangan panel surya dan baterai dideteksi dengan menggunakan dua rangkaian pembagi tegangan yang terdiri dari resistor R1-R2 & R3- R4. C1 dan C2 adalah kapasitor filter untuk menyaring sinyal noise yang tidak diinginkan. Output dari pembagi tegangan terhubung ke pin analog Arduino A0 dan A1 masing-masing.

Panel surya dan arus beban dideteksi dengan menggunakan dua modul ACS712. Keluaran dari sensor arus masing-masing dihubungkan ke pin analog Arduino A3 dan A2.

Suhu baterai diukur dengan menggunakan sensor suhu DS18B20. R16 (4.7K) adalah resistor pull-up. Output dari sensor suhu terhubung ke pin Arduino Digital D12.

3. Sirkuit Kontrol:

Sirkuit kontrol pada dasarnya dibentuk oleh dua p-MOSFET Q1 dan Q2. MOSFET Q1 digunakan untuk mengirim pulsa pengisian ke baterai dan MOSFET Q2 digunakan untuk menggerakkan beban. Dua rangkaian driver MOSFET terdiri dari dua transistor T1 dan T2 dengan resistor pull-up R6 dan R8. Arus basis transistor dikendalikan oleh resistor R5 dan R7.

4. Sirkuit Perlindungan:

Tegangan lebih input dari sisi panel surya dilindungi dengan menggunakan dioda TVS D1. Arus balik dari baterai ke panel surya dilindungi oleh dioda Schottky D2. Arus lebih dilindungi oleh sekering F1.

5. Indikasi LED:

LED1, LED2, dan LED3 digunakan masing-masing untuk menunjukkan status solar, baterai, dan beban. Resistor R9 hingga R15 adalah resistor pembatas arus.

7. Layar LCD:

Layar LCD I2C digunakan untuk menampilkan berbagai parameter.

8. Pengisian USB:

Soket USB dihubungkan ke output 5V dari Buck Converter.

9. Pengaturan Ulang Sistem:

SW1 adalah tombol tekan untuk mengatur ulang Arduino.

Anda dapat mengunduh skema dalam format PDF terlampir di bawah ini.

Langkah 3: Fungsi Utama Solar Charge Controller

Pengontrol muatan dirancang dengan memperhatikan hal-hal berikut.

1. Mencegah Pengisian Baterai Berlebihan: Untuk membatasi energi yang disuplai ke baterai oleh panel surya saat baterai sudah terisi penuh. Ini diimplementasikan di charge_cycle() dari kode saya.

2. Cegah Pengosongan Baterai Berlebihan: Untuk memutuskan baterai dari beban listrik saat baterai mencapai kondisi pengisian daya rendah. Ini diimplementasikan di load_control() dari kode saya.

3. Menyediakan Fungsi Kontrol Beban: Untuk menyambungkan dan memutuskan beban listrik secara otomatis pada waktu tertentu. Beban akan ON saat matahari terbenam dan OFF saat matahari terbit. Ini diimplementasikan di load_control() dari kode saya. 4. Monitoring Power and Energy: Untuk memantau daya dan energi beban dan menampilkannya.

5. Lindungi dari Kondisi abnormal: Untuk melindungi sirkuit dari situasi abnormal yang berbeda seperti petir, tegangan lebih, arus lebih, dan korsleting, dll.

6. Menunjukkan dan Menampilkan: Untuk menunjukkan dan menampilkan berbagai parameter

7. Komunikasi Serial: Untuk mencetak berbagai parameter di monitor serial

8. Pengisian USB: Untuk mengisi daya perangkat pintar

Langkah 4: Pengukuran Tegangan

Sensor tegangan digunakan untuk merasakan tegangan panel surya dan baterai. Ini diimplementasikan dengan menggunakan dua rangkaian pembagi tegangan. Ini terdiri dari dua resistor R1 = 100k dan R2 = 20k untuk merasakan tegangan panel surya dan juga R3 = 100k dan R4 = 20k untuk tegangan baterai. Output dari R1 dan R2 terhubung ke pin analog Arduino A0 dan output dari R3 dan R4 terhubung ke pin analog Arduino A1.

Pengukuran Tegangan: Input analog Arduino dapat digunakan untuk mengukur tegangan DC antara 0 dan 5V (bila menggunakan tegangan referensi analog standar 5V) dan rentang ini dapat ditingkatkan dengan menggunakan jaringan pembagi tegangan. Pembagi tegangan menurunkan tegangan yang diukur dalam kisaran input analog Arduino.

Untuk rangkaian pembagi tegangan Vout = R2/(R1+R2) x Vin

Vin = (R1+R2)/R2 x Vout

Fungsi analogRead() membaca tegangan dan mengubahnya menjadi angka antara 0 dan 1023

Kalibrasi: Kita akan membaca nilai output dengan salah satu input analog Arduino dan fungsi analogRead() nya. Fungsi itu menghasilkan nilai antara 0 dan 1023 yaitu 0,00488V untuk setiap kenaikan (Seperti 5/1024 = 0,00488V)

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

Vin= Hitungan ADC*0,00488*(120/20) Volt // Bagian yang disorot adalah faktor Skala

Catatan: Ini membuat kita percaya bahwa pembacaan 1023 sesuai dengan tegangan input tepat 5,0 volt. Dalam praktiknya Anda mungkin tidak selalu mendapatkan 5V dari pin Arduino 5V. Jadi selama kalibrasi pertama-tama ukur tegangan antara pin 5v dan GND Arduino dengan menggunakan multimeter, dan gunakan faktor skala dengan menggunakan rumus di bawah ini:

Faktor skala = tegangan terukur/1024

Langkah 5: Pengukuran Saat Ini

Untuk pengukuran arus, saya menggunakan sensor arus Hall Effect varian ACS 712 -5A. Ada tiga varian Sensor ACS712 berdasarkan jangkauan penginderaan arusnya. Sensor ACS712 membaca nilai arus dan mengubahnya menjadi nilai tegangan yang relevan, Nilai yang menghubungkan kedua pengukuran tersebut adalah Sensitivitas. Sensitivitas output untuk semua varian adalah sebagai berikut:

Model ACS712 -> Rentang Saat Ini-> Sensitivitas

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

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

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

Dalam proyek ini, saya telah menggunakan varian 5A, yang sensitivitasnya adalah 185mV/A dan tegangan penginderaan tengah adalah 2.5V ketika tidak ada arus.

Kalibrasi:

nilai pembacaan analog = analogRead(Pin);

Nilai = (5/1024)*nilai pembacaan analog // Jika Anda tidak mendapatkan 5V dari pin Arduino 5V, Arus dalam amp = (Nilai – tegangan offset) / sensitivitas

Tapi sesuai lembar data tegangan offset 2.5V dan sensitivitas 185mV/A

Arus dalam amp = (Nilai-2.5)/0.185

Langkah 6: Pengukuran Suhu

Mengapa pemantauan suhu Diperlukan?

Reaksi kimia baterai berubah dengan suhu. Saat baterai menjadi lebih hangat, serangan gas dengan gas meningkat. Saat baterai menjadi lebih dingin, baterai menjadi lebih tahan terhadap pengisian daya. Tergantung pada seberapa banyak suhu baterai bervariasi, penting untuk menyesuaikan pengisian untuk perubahan suhu. Jadi, penting untuk menyesuaikan pengisian untuk memperhitungkan efek suhu. Sensor suhu akan mengukur suhu baterai, dan Solar Charge Controller menggunakan input ini untuk menyesuaikan titik setel pengisian daya sesuai kebutuhan. Nilai kompensasinya adalah - 5mv /degC/cell untuk baterai tipe timbal-asam. (–30mV/ºC untuk baterai 12V dan 15mV/ºC untuk baterai 6V). Tanda negatif dari kompensasi suhu menunjukkan bahwa peningkatan suhu memerlukan pengurangan setpoint pengisian daya. Untuk lebih jelasnya, Anda bisa mengikuti artikel ini.

Pengukuran Suhu dengan DS18B20

Saya telah menggunakan probe DS18B20 eksternal untuk mengukur suhu baterai. Ini menggunakan protokol satu kabel untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler. Itu dapat dihubungkan di port-J4 di papan tulis.

Untuk berinteraksi dengan sensor suhu DS18B20, Anda perlu menginstal perpustakaan One Wire dan perpustakaan Suhu Dallas.

Anda dapat membaca artikel ini untuk detail lebih lanjut tentang sensor DS18B20.

Langkah 7: Sirkuit Pengisian USB

Konverter uang MP2307 yang digunakan untuk catu daya dapat mengalirkan arus hingga 3A. Sehingga memiliki margin yang cukup untuk mengisi daya gadget USB. Soket USB VCC terhubung ke 5V dan GND terhubung ke GND. Anda dapat merujuk ke skema di atas.

Catatan: Tegangan output USB tidak dipertahankan hingga 5V saat arus beban melebihi 1A. Jadi saya akan merekomendasikan membatasi beban USB di bawah 1A.

Langkah 8: Algoritma Pengisian

Ketika pengontrol terhubung ke baterai, program akan memulai operasi. Awalnya, ia memeriksa apakah tegangan panel cukup untuk mengisi daya baterai. Jika ya, maka itu akan masuk ke dalam siklus pengisian daya. Siklus Pengisian terdiri dari 3 tahap.

Tahap 1 biaya massal:

Arduino akan menghubungkan Panel Surya ke baterai secara langsung (99% duty cycle). Tegangan baterai akan meningkat secara bertahap. Ketika tegangan baterai mencapai 14.4V, tahap 2 akan dimulai.

Pada tahap ini, arus hampir konstan.

Tahap 2 Biaya penyerapan:

Pada tahap ini, Arduino akan mengatur arus pengisian dengan mempertahankan level tegangan pada 14,4 selama satu jam. Tegangan dijaga konstan dengan menyesuaikan siklus kerja.

Tahap 3 Biaya mengambang:

Pengontrol menghasilkan muatan tetesan untuk mempertahankan level tegangan pada 13.5V. Tahap ini membuat baterai terisi penuh. Jika tegangan baterai kurang dari 13.2V selama 10 menit.

Siklus pengisian akan berulang.

Langkah 9: Kontrol Beban

Untuk menghubungkan dan memutuskan beban secara otomatis dengan memantau senja/fajar dan tegangan baterai, digunakan kontrol beban.

Tujuan utama dari kontrol beban adalah untuk memutuskan beban dari baterai untuk melindunginya dari pemakaian yang dalam. Pengosongan yang dalam dapat merusak baterai.

Terminal beban DC dirancang untuk beban DC berdaya rendah seperti lampu jalan.

Panel PV sendiri digunakan sebagai sensor cahaya.

Dengan asumsi tegangan panel surya > 5V berarti fajar dan ketika senja <5V.

Kondisi ON: Di malam hari, ketika level tegangan PV turun di bawah 5V dan tegangan baterai lebih tinggi dari pengaturan LVD, pengontrol akan menyalakan beban dan led hijau beban akan menyala.

Kondisi OFF: Beban akan terputus dalam dua kondisi berikut.

1. Di pagi hari ketika tegangan PV lebih besar dari 5v, 2. Ketika tegangan baterai lebih rendah dari pengaturan LVD Lampu merah beban ON menunjukkan bahwa beban terputus.

LVD disebut sebagai Pemutus Tegangan Rendah

Langkah 10: Daya dan Energi

Daya: Daya adalah produk dari tegangan (volt) dan arus (Amp)

P=VxI Satuan daya adalah Watt atau KW

Energi: Energi adalah produk dari daya (watt) dan waktu (Jam)

E = Pxt Satuan Energi adalah Watt Hour atau Kilowatt Hour (kWh)

Untuk memantau daya dan energi di atas logika diimplementasikan dalam perangkat lunak dan parameter ditampilkan dalam LCD 20x4 char.

Kredit gambar: imgoat

Langkah 11: Perlindungan

1. Polaritas terbalik dan perlindungan arus balik untuk panel surya

Untuk polaritas terbalik dan perlindungan aliran arus balik, digunakan dioda Schottky (MBR2045).

2. Perlindungan Overcharge & Deep discharge

Perlindungan overcharge dan deep discharge diimplementasikan oleh perangkat lunak.

3. Perlindungan hubung singkat dan kelebihan beban

Perlindungan hubung singkat dan kelebihan beban diwujudkan dengan sekering F1.

4. Perlindungan tegangan lebih pada input panel surya

Tegangan lebih sementara terjadi pada sistem tenaga karena berbagai alasan, tetapi petir menyebabkan tegangan lebih yang paling parah. Hal ini terutama berlaku untuk sistem PV karena lokasi yang terbuka dan kabel penghubung sistem. Dalam desain baru ini, saya menggunakan dioda TVS dua arah 600 watt (P6KE36CA) untuk menekan petir dan tegangan lebih pada terminal PV.

kredit gambar: freeimages

Langkah 12: Indikasi LED

1. LED Surya: LED1 LED dua warna (merah/hijau) digunakan untuk menunjukkan staus tenaga surya yaitu senja atau fajar.

LED Surya -------------------Status Surya

HIJAU ----------------------- Hari

MERAH ------------------------- Malam

2. LED Status Pengisian Baterai (SOC): LED2

Salah satu parameter penting yang menentukan kandungan energi baterai adalah State of Charge (SOC). Parameter ini menunjukkan berapa banyak daya yang tersedia di baterai. RGB LED digunakan untuk menunjukkan status pengisian baterai. Untuk koneksi lihat skema di atas.

Baterai LED ---------- Status Baterai

MERAH ------------------ Tegangan RENDAH

HIJAU ------------------ Tegangan Sehat

BIRU ------------------ Terisi Penuh

2. Beban LED: LED3

LED dua warna (merah/hijau) digunakan untuk indikasi status beban. Lihat skema di atas untuk koneksi.

Muat LED ------------------- Muat Status

HIJAU ----------------------- Terhubung (ON)

MERAH ------------------------- Terputus (OFF)

Langkah 13: Layar LCD

LCD arang 20X4 digunakan untuk memantau panel surya, baterai, dan parameter beban.

Untuk kesederhanaan, layar LCD I2C dipilih untuk proyek ini. Hanya perlu 4 kabel untuk berinteraksi dengan Arduino.

Koneksi di bawah ini:

LCD Arduino

VCC 5V, GNDGND, SDAA4, SCLA5

Baris-1: Tegangan panel surya, Arus, dan Daya

Baris-2: Tegangan Baterai, Suhu, dan Status Pengisi Daya (Mengisi Daya/Tidak Mengisi Daya)

Baris-3: Arus beban, daya, dan status beban

Baris-4: Energi Masukan dari panel Surya dan Energi yang dikonsumsi oleh beban.

Anda harus mengunduh perpustakaan dari LiquidCrystal_I2C.

Langkah 14: Pembuatan Prototipe dan Pengujian

1. Papan tempat memotong roti:

Pertama, saya membuat sirkuit di Breadboard. Keuntungan utama dari papan tempat memotong roti tanpa solder adalah tanpa solder. Dengan demikian Anda dapat dengan mudah mengubah desain hanya dengan mencabut komponen dan kabel sesuai kebutuhan.

2. Papan Berlubang:

Setelah melakukan pengujian papan tempat memotong roti, saya membuat rangkaian pada Papan Berlubang. Untuk membuatnya ikuti instruksi di bawah ini

i) Pertama masukkan semua bagian ke dalam lubang Papan Berlubang.

ii) Solder semua bantalan komponen dan potong kaki tambahan dengan penjepit.

iii) Hubungkan bantalan solder dengan menggunakan kabel sesuai skema.

iv) Gunakan standoff untuk mengisolasi sirkuit dari ground.

Sirkuit papan berlubang sangat kuat dan dapat digunakan dalam proyek secara permanen. Setelah menguji prototipe, jika semuanya berfungsi dengan baik, kami dapat beralih ke desain PCB akhir.

Langkah 15: Desain PCB

Saya telah menggambar skema dengan menggunakan perangkat lunak online EasyEDA setelah itu beralih ke tata letak PCB.

Semua komponen yang Anda tambahkan dalam skema harus ada di sana, ditumpuk di atas satu sama lain, siap ditempatkan dan diarahkan. Seret komponen dengan meraih bantalannya. Kemudian letakkan di dalam garis batas persegi panjang.

Atur semua komponen sedemikian rupa sehingga papan menempati ruang minimum. Semakin kecil ukuran papan, semakin murah biaya pembuatan PCB. Akan berguna jika papan ini memiliki beberapa lubang pemasangan di atasnya sehingga dapat dipasang di selungkup.

Sekarang Anda harus merutekan. Perutean adalah bagian paling menyenangkan dari keseluruhan proses ini. Ini seperti memecahkan teka-teki! Menggunakan alat pelacak kita perlu menghubungkan semua komponen. Anda dapat menggunakan lapisan atas dan bawah untuk menghindari tumpang tindih antara dua trek yang berbeda dan membuat trek lebih pendek.

Anda dapat menggunakan lapisan Sutra untuk menambahkan teks ke papan. Juga, kami dapat menyisipkan file gambar, jadi saya menambahkan gambar logo situs web saya untuk dicetak di papan tulis. Pada akhirnya, dengan menggunakan alat area tembaga, kita perlu membuat area dasar dari PCB.

Sekarang PCB siap untuk diproduksi.

Langkah 16: Unduh File Gerber

Setelah membuat PCB, kita harus membuat file yang dapat dikirim ke perusahaan fabrikasi PCB yang pada waktunya akan mengirimkan kembali PCB asli.

Di EasyEDA Anda dapat menampilkan File Fabrikasi (file Gerber) melalui Document > Generate Gerber, atau dengan mengklik tombol Generate Gerber dari toolbar. File Gerber yang dihasilkan adalah paket terkompresi. Setelah dekompresi, Anda dapat melihat 8 file berikut:

1. Tembaga Bawah:.gbl

2. Tembaga Atas:.gtl

3. Masker Solder Bawah:.gbs

4. Masker Solder Atas:.gts

5. Layar Sutra Bawah:.gbo

6. Layar Sutra Atas:.gto

7. Latihan:.drl

8. Garis Besar:.garis besar

Anda dapat mengunduh file Gerber dari PCBWay

Ketika Anda memesan dari PCBWay, saya akan mendapatkan 10% donasi dari PCBWay untuk kontribusi pada pekerjaan saya. Bantuan kecil Anda dapat mendorong saya untuk melakukan pekerjaan yang lebih hebat di masa depan. Terima kasih atas kerja sama anda.

Langkah 17: Pembuatan PCB

Sekarang saatnya mencari tahu produsen PCB yang dapat mengubah file Gerber kita menjadi PCB asli. Saya telah mengirim file Gerber saya ke JLCPCB untuk pembuatan PCB saya. Layanan mereka sangat baik. Saya telah menerima PCB saya di India dalam waktu 10 hari.

BOM untuk proyek terlampir di bawah ini.

Langkah 18: Menyolder Komponen

Setelah menerima papan dari rumah fab PCB, Anda harus menyolder komponennya.

Untuk Solder, Anda akan membutuhkan Besi Solder, Solder, Nipper, Sumbu atau Pompa Pematrian yang layak dan multimeter.

Ini adalah praktik yang baik untuk menyolder komponen sesuai dengan ketinggiannya. Solder komponen dengan ketinggian yang lebih rendah terlebih dahulu.

Anda dapat mengikuti langkah-langkah berikut untuk menyolder komponen:

1. Dorong kaki komponen melalui lubangnya, dan putar PCB di bagian belakangnya.

2. Pegang ujung besi solder ke sambungan bantalan dan kaki komponen.

3. Masukkan solder ke dalam sambungan sehingga mengalir di sekitar timah dan menutupi bantalan. Setelah mengalir di sekitar, pindahkan ujungnya.

4. Potong kaki ekstra dengan menggunakan Nipper.

Ikuti aturan di atas untuk menyolder semua komponen.

Langkah 19: Memasang Sensor Arus ACS712

Sensor arus ACS712 yang saya terima memiliki terminal sekrup pra-solder untuk koneksi. Untuk menyolder modul langsung pada papan PCB, Anda harus terlebih dahulu melepas terminal sekrup.

Saya melepas terminal sekrup dengan bantuan pompa pematrian seperti yang ditunjukkan di atas.

Kemudian saya menyolder modul ACS712 secara terbalik.

Untuk menghubungkan terminal Ip+ dan Ip- ke PCB, saya menggunakan kaki terminal dioda.

Langkah 20: Menambahkan Konverter Buck

Untuk menyolder modul Buck Converter, Anda harus menyiapkan 4 pin header lurus seperti gambar di atas.

Solder 4 pin header di X1, 2 untuk output dan dua sisanya untuk input.

Langkah 21: Menambahkan Arduino Nano

Saat Anda membeli tajuk lurus, itu akan terlalu panjang untuk Arduino Nano. Anda harus memangkasnya hingga panjang yang sesuai. Ini berarti masing-masing 15 pin.

Cara terbaik untuk memotong potongan header betina adalah dengan menghitung 15 pin, tarik pin ke-16, lalu gunakan penjepit untuk memotong celah antara pin ke-15 dan ke-17.

Sekarang kita perlu menginstal header perempuan ke PCB. Ambil header wanita Anda dan letakkan di header pria di papan Arduino Nano.

Kemudian solder pin header perempuan ke PCB Charge Controller.

Langkah 22: Mempersiapkan MOSFET

Sebelum menyolder MOSFET Q1 Q2 dan dioda D1 ke PCB, lebih baik memasang heatsink terlebih dahulu. Heat sink digunakan untuk memindahkan panas dari perangkat untuk mempertahankan suhu perangkat yang lebih rendah.

Oleskan lapisan senyawa heatsink di atas pelat dasar logam MOSFET. Kemudian tempatkan bantalan konduktif termal di antara MOSFET dan unit pendingin dan kencangkan sekrupnya. Anda dapat membaca artikel ini tentang mengapa heat sink sangat penting.

Terakhir, solder mereka ke PCB pengontrol muatan.

Langkah 23: Memasang Kebuntuan

Setelah menyolder semua bagian, pasang standoff di 4 sudut. Saya menggunakan M3 Brass Hex Standoffs.

Penggunaan standoff akan memberikan jarak yang cukup untuk sambungan solder dan kabel dari tanah.

Langkah 24: Perangkat Lunak & Pustaka

Pertama, unduh Kode Arduino terlampir. Kemudian unduh pustaka berikut dan instal.

1. Satu Kawat

2. Suhu Dallas

3. LiquidCrystal_I2C

4. Perpustakaan PID

Seluruh kode dipecah menjadi blok fungsional kecil untuk fleksibilitas. Misalkan pengguna tidak tertarik untuk menggunakan layar LCD dan senang dengan indikasi yang dipimpin. Kemudian nonaktifkan lcd_display() dari void loop(). Itu saja. Demikian pula, sesuai dengan kebutuhan pengguna, ia dapat mengaktifkan dan menonaktifkan berbagai fungsi.

Setelah menginstal semua perpustakaan di atas, unggah Kode Arduino.

Catatan: Saya sekarang sedang mengerjakan perangkat lunak untuk menerapkan algoritma pengisian yang lebih baik. Harap tetap berhubungan untuk mendapatkan versi terbaru.

Pembaruan pada 02.04.2020

Mengunggah perangkat lunak baru dengan algoritme pengisian daya yang ditingkatkan dan implementasi pengontrol PID di dalamnya.

Langkah 25: Pengujian Akhir

Hubungkan terminal baterai Charge Controller (BAT) ke baterai 12V. Pastikan polaritasnya benar. Setelah koneksi, LED dan LCD akan segera mulai bekerja. Anda juga akan melihat tegangan dan suhu baterai pada baris ke-2 dari layar LCD.

Kemudian hubungkan Panel Surya ke terminal surya (SOL), Anda dapat melihat tegangan, arus, dan daya matahari pada baris pertama layar LCD. Saya telah menggunakan Power supply Lab untuk mensimulasikan Panel Surya. Saya menggunakan Pengukur Daya untuk membandingkan nilai Tegangan, Arus, dan Daya dengan layar LCD.

Prosedur pengujian ditampilkan dalam video demo ini

Di masa depan, saya akan merancang kandang cetak 3D untuk proyek ini. Tetap berhubungan.

Proyek ini adalah entri dalam Kontes PCB, silakan pilih saya. Suara Anda adalah inspirasi nyata bagi saya untuk melakukan lebih banyak kerja keras untuk menulis proyek yang lebih bermanfaat seperti ini.

Terima kasih telah membaca Instructable saya. Jika Anda menyukai proyek saya, jangan lupa untuk membagikannya.

Komentar dan umpan balik selalu diterima.

Runner Up dalam Tantangan Desain PCB