ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Versi-1): 11 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

[Putar Video]

Dalam instruksi saya sebelumnya, saya menjelaskan rincian pemantauan energi dari sistem tata surya off grid. Saya juga telah memenangkan kompetisi sirkuit 123D untuk itu. Anda dapat melihat ARDUINO ENERGY METER ini.

Akhirnya saya memposting pengontrol biaya versi-3 baru saya. Versi baru lebih efisien dan bekerja dengan algoritma MPPT.

Anda dapat menemukan semua proyek saya di:

Anda dapat melihatnya dengan mengklik tautan berikut.

ARDUINO MPPT SOLAR CHARGE CONTROLLER (versi-3.0)

Anda dapat melihat pengontrol biaya versi-1 saya dengan mengklik tautan berikut.

ARDUINO SOLAR CHARGE CONTROLLER (Versi 2.0)

Dalam sistem tenaga surya, pengontrol muatan adalah jantung dari sistem yang dirancang untuk melindungi baterai yang dapat diisi ulang. Dalam instruksi ini saya akan menjelaskan pengontrol muatan PWM.

Di India sebagian besar orang tinggal di daerah pedesaan di mana saluran transmisi jaringan nasional tidak terjangkau sampai sekarang. Jaringan listrik yang ada tidak mampu memasok kebutuhan listrik untuk orang-orang miskin. Jadi sumber energi terbarukan (panel volta foto dan pembangkit listrik tenaga angin) generator) adalah pilihan terbaik yang saya pikir. Saya tahu lebih baik tentang rasa sakit kehidupan desa karena saya juga dari daerah itu. Jadi saya merancang pengontrol muatan surya DIY ini untuk membantu orang lain dan juga untuk rumah saya. Anda tidak dapat percaya, sistem pencahayaan surya buatan rumah saya banyak membantu selama Topan Phailin baru-baru ini.

Tenaga surya memiliki keuntungan karena lebih sedikit perawatan dan bebas polusi tetapi kelemahan utamanya adalah biaya fabrikasi yang tinggi, efisiensi konversi energi yang rendah. Karena panel surya masih memiliki efisiensi konversi yang relatif rendah, biaya sistem secara keseluruhan dapat dikurangi dengan menggunakan pengontrol muatan surya yang efisien yang dapat mengekstrak daya maksimum yang mungkin dari panel.

Apa itu Pengontrol Pengisian?

Pengontrol muatan surya mengatur tegangan dan arus yang berasal dari panel surya Anda yang ditempatkan di antara panel surya dan baterai. Ini digunakan untuk mempertahankan tegangan pengisian yang tepat pada baterai. Saat tegangan input dari panel surya naik, pengontrol muatan mengatur muatan ke baterai untuk mencegah pengisian berlebih.

Jenis pengontrol muatan:

1. ON OFF

2. PWM

3. MPPT

Pengontrol pengisian daya paling dasar (tipe ON/OFF) hanya memantau tegangan baterai dan membuka sirkuit, menghentikan pengisian daya, ketika tegangan baterai naik ke tingkat tertentu.

Di antara 3 pengontrol muatan MPPT memiliki efisiensi tertinggi tetapi mahal dan membutuhkan sirkuit dan algoritma yang kompleks. Sebagai penggemar pemula seperti saya, saya pikir pengontrol muatan PWM adalah yang terbaik bagi kita yang diperlakukan sebagai kemajuan signifikan pertama dalam pengisian baterai surya.

Apa itu PWM:

Pulse Width Modulation (PWM) adalah cara paling efektif untuk mencapai pengisian baterai tegangan konstan dengan menyesuaikan rasio tugas sakelar (MOSFET). Pada charge controller PWM, arus dari panel surya mengecil sesuai dengan kondisi baterai dan kebutuhan pengisian ulang. Ketika tegangan baterai mencapai titik setel regulasi, algoritme PWM perlahan-lahan mengurangi arus pengisian untuk menghindari pemanasan dan penyerangan dengan gas pada baterai, namun pengisian terus mengembalikan jumlah energi maksimum ke baterai dalam waktu singkat.

Keuntungan dari pengontrol muatan PWM:

1. Efisiensi pengisian lebih tinggi

2. Masa pakai baterai lebih lama

3. Kurangi baterai terlalu panas

4. Meminimalkan stres pada baterai

5. Kemampuan untuk desulfat baterai.

Pengontrol muatan ini dapat digunakan untuk:

1. Mengisi baterai yang digunakan dalam sistem solar home

2. Lentera surya di daerah pedesaan

3. Pengisian daya ponsel

Saya rasa saya telah menjelaskan banyak tentang latar belakang controller.let biaya mulai membuat controller.

Seperti instruksi saya sebelumnya, saya menggunakan ARDUINO sebagai pengontrol mikro yang mencakup PWM dan ADC on-chip.

Langkah 1: Bagian dan Alat yang Dibutuhkan:

Bagian:

1. ARDUINO UNO (Amazon)

2. LCD KARAKTER 16x2 (Amazon)

3. MOSFET (IRF9530, IRF540 atau setara)

4. TRANSISTOR (2N3904 atau setara transistor NPN)

5. RESISTOR (Amazon / 10k, 4.7k, 1k, 330ohm)

6. KAPASITOR (Amazon / 100uF, 35v)

7. DIODE (IN4007)

8. DIODE ZENER 11v (1N4741A)

9. LED (Amazon / Merah dan Hijau)

10. FUSE (5A) DAN FUSE HOLDER (Amazon)

11. PAPAN ROTI (Amazon)

12. PAPAN PERFORATED (Amazon)

13. KABEL JUMPER (Amazon)

14. KOTAK PROYEK

15.6 TERMINAL PIN SCREW

16. KOTAK PEMASANGAN SCOTCH (Amazon)

Peralatan:

1. BOR (Amazon)

2. GUN LEM (Amazon)

3. PISAU HOBI (Amazon)

4. BESI SOLDER (Amazon)

Langkah 2: Sirkuit Pengontrol Pengisian Daya

Saya membagi seluruh rangkaian pengontrol muatan menjadi 6 bagian untuk pemahaman yang lebih baik

1. Penginderaan tegangan

2. Pembangkitan sinyal PWM

3. Pengalihan dan driver MOSFET

4. Filter dan perlindungan

5. Tampilan dan Indikasi

6. BEBAN Hidup/Mati

Langkah 3: Sensor Tegangan

Sensor utama dalam charge controller adalah sensor tegangan yang dapat dengan mudah diimplementasikan dengan menggunakan rangkaian pembagi tegangan. Kita harus merasakan tegangan yang berasal dari panel surya dan tegangan baterai.

Karena tegangan input pin analog ARDUINO dibatasi hingga 5V, saya merancang pembagi tegangan sedemikian rupa sehingga tegangan output darinya harus kurang dari 5V. Saya menggunakan panel surya 5W (Voc=10v) dan 6v dan 5.5Ah Baterai SLA untuk menyimpan daya. Jadi saya harus menurunkan tegangan menjadi lebih rendah dari 5V. Saya menggunakan R1 = 10k dan R2 = 4.7K dalam merasakan kedua tegangan (tegangan panel surya dan tegangan baterai). Nilai R1 dan R2 bisa lebih rendah satu tetapi masalahnya adalah ketika resistansi rendah, arus yang lebih tinggi mengalir melaluinya sebagai akibatnya sejumlah besar daya (P = I^2R) hilang dalam bentuk panas. Jadi nilai resistansi yang berbeda dapat dipilih tetapi perawatan harus dilakukan untuk meminimalkan kehilangan daya di seluruh resistansi.

Saya telah merancang pengontrol muatan ini untuk kebutuhan saya (baterai 6V dan panel surya 5w, 6V), untuk tegangan yang lebih tinggi Anda harus mengubah nilai resistor pembagi. Untuk memilih resistor yang tepat, Anda juga dapat menggunakan kalkulator online

Dalam kode saya telah menamai variabel "solar_volt" untuk tegangan dari panel surya dan "bat_volt" untuk tegangan baterai.

Vout=R2/(R1+R2)*V

biarkan tegangan panel = 9V saat sinar matahari cerah

R1=10k dan R2=4.7k

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

biarkan tegangan baterai 7V

bat_volt = 4,7/(10+4.7)*7.0=2.238v

Kedua tegangan dari pembagi tegangan lebih rendah dari 5v dan cocok untuk pin analog ARDUINO

Kalibrasi ADC:

mari kita ambil contoh:

output volt/pembagi aktual = 3,127 2,43 V setara dengan 520 ADC

1 sama dengan.004673V

Gunakan metode ini untuk mengkalibrasi sensor.

KODE ARDUINO:

for(int i=0;i<150;i++) { sample1+=analogRead(A0); //membaca tegangan input dari panel surya

sample2+=analogRead(A1); // membaca tegangan baterai

penundaan (2);

}

sampel1=sampel1/150;

sampel2=sampel2/150;

solar_volt=(sampel1*4.673* 3.127)/1000;

bat_volt=(contoh2*4.673* 3.127)/1000;

Untuk kalibrasi ADC lihat instruksi saya sebelumnya di mana saya telah menjelaskan secara mendalam.

Langkah 4: Pembangkitan Sinyal Pwm:

Runner Up dalam Kontes Arduino

Runner Up dalam Tantangan Elektronik Hijau