ARDUINO PWM SOLAR CHARGE CONTROLLER (V 2.02): 25 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Bir batareya bankı ilə şəbəkədən kənar bir günəş sistemi qurmağı planlaşdırırsınızsa, Günəş Şarjı Nəzarətçisinə ehtiyacınız olacaq. Günəş panelləri tərəfindən batareyalara daxil olan elektrik enerjisinin miqdarını idarə etmək üçün Günəş Paneli ilə Batareya Bankı arasında yerləşdirilən bir cihazdır. Əsas funksiya, batareyanın düzgün doldurulduğunu və həddindən artıq yüklənmədən qorunmasını təmin etməkdir. Günəş panelindən giriş gərginliyi artdıqca, şarj tənzimləyicisi batareyaların doldurulmasını tənzimləyir və hər hansı bir yüklənmənin qarşısını alır və batareya boşaldıqda yükü ayırır.

Günəş layihələrimi veb saytımdan keçirə bilərsiniz: www.opengreenenergy.com və YouTube Kanalı: Açıq Yaşıl Enerji

Günəş yükləyicilərinin növləri

Hal -hazırda PV enerji sistemlərində istifadə olunan iki növ şarj nəzarətçisi var:

1. Pulse Width Modulation (PWM) nəzarətçi

2. Maksimum Power Point İzləmə (MPPT) nəzarətçisi

Bu Təlimat kitabında sizə PWM Günəş Şarj Nəzarətçisi haqqında izah edəcəyəm. Daha əvvəl PWM şarj nəzarətçiləri haqqında bir neçə məqalə yerləşdirmişəm. Günəş yükləyicilərimin əvvəlki versiyası internetdə olduqca populyardır və bütün dünyada insanlar üçün faydalıdır.

Əvvəlki versiyalarımdan gələn şərhləri və sualları nəzərə alaraq, mövcud V2.0 PWM Şarj Nəzarətçisini yeni versiya 2.02 etmək üçün dəyişdirdim.

V2.02 w.r.t V2.0 -da edilən dəyişikliklər aşağıdakılardır:

1. Aşağı səmərəli xətti gərginlik tənzimləyicisi 5V enerji təchizatı üçün MP2307 buck çeviricisi ilə əvəz olunur.

2. Günəş panelindən gələn cərəyanı izləmək üçün əlavə bir cərəyan sensoru.

3. MOSFET-IRF9540 daha yaxşı performans üçün IRF4905 ilə əvəz olunur.

4. Daxili LM35 temperatur sensoru, batareyanın istiliyinin dəqiq monitorinqi üçün DS18B20 probu ilə əvəz olunur.

5. Ağıllı cihazların doldurulması üçün USB portu.

6. İki əvəzinə tək sigortanın istifadəsi

7. Günəş enerjisinin vəziyyətini göstərmək üçün əlavə bir LED.

8. 3 mərhələli şarj alqoritminin tətbiqi.

9. Şarj alqoritmində PID nəzarətçisinin tətbiqi

10. Layihə üçün xüsusi bir PCB hazırladı

Spesifikasiya

1. Şarj nəzarətçisi və enerji sayğacı

2. Avtomatik Batareya Gərginliyi Seçimi (6V/12V)

3. PWM şarj alqoritmi, batareya gərginliyinə görə avtomatik doldurma nöqtəsi ilə

4. Yükləmə vəziyyəti və yük vəziyyəti üçün LED göstəricisi

5. Gərginliyi, cərəyanı, gücü, enerjini və temperaturu göstərmək üçün 20x4 xarakterli LCD displey.

6. Şimşəkdən qorunma

7. Cərəyan axınının qorunması

8. Qısa Dövrə və Aşırı Yük qorunması

9. Şarj üçün Temperatur Kompensasiyası

10. Gadget'ları doldurmaq üçün USB portu

Təchizat

PCB V2.02 -ni PCBWay -dan sifariş edə bilərsiniz

1. Arduino Nano (Amazon / Banggood)

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

3. Güc diodu -MBR2045 (Amazon / Aliexpress)

4. Buck Converter-MP2307 (Amazon / Banggood)

5. İstilik Sensoru - DS18B20 (Amazon / Banggood)

6. Cari Sensor - ACS712 (Amazon / Banggood)

7. TVS diod- P6KE36CA (Amazon / Aliexpress)

8. Transistorlar - 2N3904 (Amazon / Banggood)

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

10. Seramik Kondansatörler (0.1uF x 2) (Amazon / Banggood)

11. 20x4 I2C LCD (Amazon / Banggood)

12. RGB LED (Amazon / Banggood)

13. İki rəngli LED (Amazon)

15. Jumper Wires / Wires (Amazon / Banggood)

16. Başlıq Pinləri (Amazon / Banggood)

17. İstilik Lavaboları (Amazon / Aliexpress)

18. Sigorta Tutucusu və Sigortalar (Amazon)

19. Düymə (Amazon / Banggood)

22. Vida terminalları 1x6 pin (Aliexpress)

23. PCB Standoffs (Banggood)

24. USB Soket (Amazon / Banggood)

Alətlər:

1. Havya (Amazon)

2. Sökülmə Pompası (Amazon)

2. Tel kəsici və soyucu (Amazon)

3. Vida sürücüsü (Amazon)

Addım 1: PWM Şarj Nəzarətçisinin iş prinsipi

PWM, yükü tənzimləmək üçün istifadə etdiyi üsulu ifadə edən Pulse Width Modulation -ı ifadə edir. Batareyanın düzgün doldurulmasını təmin etmək üçün onun funksiyası günəş panelinin gərginliyini batareyanın gücünə yaxınlaşdırmaqdır. Başqa sözlə, Günəş paneli Vmp -ni cərəyanda heç bir dəyişiklik etmədən batareya sistemi gərginliyinə qədər sürükləyərək batareya gərginliyinə bağlayırlar.

Günəş panelini batareya ilə bağlamaq və ayırmaq üçün elektronik açarı (MOSFET) istifadə edir. MOSFET -i müxtəlif nəbz genişliklərində yüksək tezliklə dəyişdirərək sabit bir gərginlik saxlanıla bilər. PWM nəzarətçisi batareyaya göndərilən impulsların genişliyini (uzunluğunu) və tezliyini dəyişərək özünü tənzimləyir.

Genişlik 100%olduqda, MOSFET tam AÇIK vəziyyətdədir və günəş panelinin batareyanı toplu şəkildə doldurmasına imkan verir. Eni 0% olduqda, tranzistor Günəş panelini bağlayır və batareya tam dolduqda batareyaya heç bir cərəyan gəlməsinin qarşısını alır.

Addım 2: Dövrə necə işləyir?

Şarj nəzarətçisinin ürəyi Arduino Nano lövhəsidir. Arduino, iki gərginlik bölücü dövrə istifadə edərək günəş panelini və batareyanın gərginliyini hiss edir. Bu gərginlik səviyyələrinə görə, batareyanın necə doldurulacağına və yükün idarə olunmasına qərar verir.

Qeyd: Yuxarıdakı şəkildə gücdə və nəzarət siqnalında yazım xətası var. Qırmızı xətt güc üçün, sarı xətt nəzarət siqnalıdır.

Bütün sxem aşağıdakı sxemlərə bölünür:

1. Güc Dağıtım Dövrü:

Batareyanın gücü (B+ & B-) X1 (MP2307) buck çeviricisi ilə 5V-ə qədər azalır. Buck çeviricisinin çıxışı paylanır

1. Arduino lövhəsi

2. Göstəriş üçün LEDlər

3. LCD ekran

4. Gadget'ları doldurmaq üçün USB portu.

2. Giriş Sensorları:

Günəş paneli və batareya gərginliyi, R1-R2 və R3-R4 rezistorlarından ibarət iki gərginlik bölücü dövrə istifadə edərək algılanır. C1 və C2, arzuolunmaz səs siqnallarını süzmək üçün filtr kondansatörləridir. Gərginlik bölücülərindən çıxış müvafiq olaraq A0 və A1 Arduino analog pinlərinə qoşulur.

Günəş paneli və yük cərəyanları iki ACS712 modulu ilə algılanır. Mövcud sensorların çıxışı müvafiq olaraq A3 və A2 Arduino analog pininə bağlıdır.

Batareyanın temperaturu DS18B20 temperatur sensoru ilə ölçülür. R16 (4.7K) bir çəkmə müqavimətçisidir. İstilik sensorunun çıxışı Arduino Digital pin D12 ilə əlaqələndirilir.

3. Nəzarət sxemləri:

İdarəetmə sxemləri əsasən iki p-MOSFET Q1 və Q2 tərəfindən formalaşır. MOSFET Q1 şarj nəbzini batareyaya göndərmək üçün, MOSFET Q2 isə yükü idarə etmək üçün istifadə olunur. İki MOSFET sürücü dövrəsi, R6 və R8 çəkmə rezistorlu iki T1 və T2 tranzistorundan ibarətdir. Transistorların əsas cərəyanı R5 və R7 rezistorları tərəfindən idarə olunur.

4. Qoruyucu sxemlər:

Günəş paneli tərəfdən giriş həddindən artıq gərginliyi TVS D1 D1 istifadə edərək qorunur. Batareyadan günəş panelinə olan əks cərəyan Schottky diod D2 ilə qorunur. Aşırı cərəyan F1 qoruyucu ilə qorunur.

5. LED göstəricisi:

LED1, LED2 və LED3 sırasıyla günəş, batareya və yük vəziyyətini göstərmək üçün istifadə olunur. R9 -dan R15 -ə qədər olan rezistorlar cərəyanı məhdudlaşdıran rezistorlardır.

7. LCD Ekran:

I2C LCD displey müxtəlif parametrləri göstərmək üçün istifadə olunur.

8. USB Doldurma:

USB yuvası Buck Converter -dən 5V -ə qədər çıxışa bağlanır.

9. Sistem Sıfırlama:

SW1, Arduino'yu sıfırlamaq üçün bir düymədir.

Sxemanı aşağıda əlavə olunmuş PDF formatında yükləyə bilərsiniz.

Addım 3: Günəş Şarj Nəzarətçisinin əsas funksiyaları

Şarj nəzarətçisi aşağıdakı məqamlara diqqət yetirməklə hazırlanmışdır.

1. Batareyanın Aşırı Yüklənməsinin qarşısını alın: Batareya tam dolduqda günəş paneli ilə batareyaya verilən enerjini məhdudlaşdırmaq. Bu, kodumun charge_cycle () tətbiq olunur.

2. Batareyanın həddindən artıq boşalmasının qarşısını alın: Batareya az şarj vəziyyətinə çatanda batareyanı elektrik yüklərindən ayırmaq. Bu kodumun load_control () tətbiq olunur.

3. Yükə nəzarət funksiyalarını təmin edin: Elektrik yükünü müəyyən bir zamanda avtomatik olaraq bağlamaq və ayırmaq. Günəş batanda yük AÇILACAQ və Günəş çıxanda sönəcək. Bu kodumun load_control () tətbiq olunur. 4. Güc və Enerji İzləmə: Yük gücünü və enerjisini izləmək və göstərmək.

5. Anormal vəziyyətdən qoruyun: Dövrəni şimşək, həddindən artıq gərginlik, həddindən artıq cərəyan və qısa qapanma kimi müxtəlif anormal vəziyyətlərdən qorumaq üçün.

6. Göstərmək və Göstərmək: Müxtəlif parametrləri göstərmək və göstərmək üçün

7. Serial Rabitə: Serial monitorda müxtəlif parametrləri çap etmək

8. USB Şarj: Ağıllı cihazları doldurmaq üçün

Addım 4: Gərginliyin ölçülməsi

Gərginlik sensorlar günəş paneli və batareyanın gərginliyini hiss etmək üçün istifadə olunur. İki gərginlik bölücü dövrə istifadə edərək həyata keçirilir. Günəş panelinin gərginliyini hiss etmək üçün iki müqavimətçi R1 = 100k və R2 = 20k və eyni şəkildə batareya gərginliyi üçün R3 = 100k və R4 = 20k ibarətdir. R1 və R2 -dən çıxış Arduino analog pin A0 -a, R3 və R4 -dən çıxış isə Arduino analog pin A1 -ə qoşulur.

Gərginliyin Ölçülməsi: Arduinonun analoq girişləri 0 ilə 5V arasında DC gərginliyi ölçmək üçün istifadə edilə bilər (standart 5V analoq referans gərginliyi istifadə edildikdə) və bu aralıq bir gərginlik bölücü şəbəkə istifadə edərək artırıla bilər. Gərginlik bölücü, Arduino analoq girişləri daxilində ölçülən gərginliyi aşağı salır.

Bir gərginlik bölücü dövrə üçün Vout = R2/(R1+R2) x Vin

Vin = (R1+R2)/R2 x Vout

AnalogRead () funksiyası gərginliyi oxuyur və 0 ilə 1023 arasında olan bir rəqəmə çevirir

Kalibrləmə: Arduinonun analog girişlərindən biri və analogRead () funksiyası ilə çıxış dəyərini oxuyacağıq. Bu funksiya hər artım üçün 0.00488V olan 0 ilə 1023 arasında bir dəyər çıxarır (5/1024 = 0.00488V olaraq)

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

Vin = ADC sayı*0.00488*(120/20) Volt // Vurğulanan hissə miqyas faktorudur

Qeyd: Bu, 1023 oxunmasının tam olaraq 5,0 voltluq bir giriş gərginliyinə uyğun olduğuna inanmağa gətirib çıxarır. Praktiki olaraq Arduino pin 5V -dən həmişə 5V ala bilməyəcəksiniz. Kalibrləmə zamanı əvvəlcə bir multimetrdən istifadə edərək Arduinonun 5v və GND pinləri arasındakı gərginliyi ölçün və aşağıdakı düsturdan istifadə edərək miqyas faktorundan istifadə edin:

Ölçü əmsalı = ölçülmüş gərginlik/1024

Addım 5: Cari Ölçmə

Cari ölçmə üçün Hall Effect cərəyan sensoru ACS 712 -5A variantından istifadə etdim. ACS712 Sensorunun mövcud algılama diapazonuna əsasən üç variantı var. ACS712 sensoru cari dəyəri oxuyur və onu müvafiq gərginlik dəyərinə çevirir. İki ölçməni əlaqələndirən dəyər Həssaslıqdır. Bütün variantlar üçün çıxış həssaslığı aşağıdakı kimidir:

ACS712 Model -> Cari Aralıq-> Həssaslıq

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

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

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

Bu layihədə həssaslıq 185mV/A və cərəyan olmadıqda orta algılama gərginliyi 2,5V olan 5A variantını istifadə etdim.

Kalibrləmə:

analog oxu dəyəri = analogRead (Pin);

Dəyər = (5/1024)*analoq oxu dəyəri // Arduino 5V pinindən 5V almırsınızsa, Amp = (Dəyər - ofsetVoltaj) / həssaslıqda cərəyan

Lakin məlumat vərəqlərinə görə ofset gərginliyi 2,5V, həssaslıq isə 185mV/A təşkil edir

Amperdə cərəyan = (Dəyər-2.5) /0.185

Addım 6: Temperatur Ölçmə

Niyə temperatur monitorinqi tələb olunur?

Batareyanın kimyəvi reaksiyaları temperaturla dəyişir. Batareya istiləndikcə qazlanma da artır. Batareya soyuduqca şarj etməyə daha davamlı olur. Batareyanın istiliyinin nə qədər dəyişdiyindən asılı olaraq, temperaturun dəyişməsi üçün şarjın tənzimlənməsi vacibdir. Buna görə temperaturun təsirini nəzərə alaraq şarjın tənzimlənməsi vacibdir. İstilik sensoru batareyanın temperaturunu ölçəcək və Günəş Şarjı Nəzarətçisi bu girişdən istifadə edərək şarjın təyin olunduğu nöqtəni tənzimləyə bilər. Qurğuşun turşusu tipli batareyalar üçün kompensasiya dəyəri - 5mv /degC /hüceyrədir. (12V üçün -30mV/ºC və 6V batareya üçün 15mV/ºC). Temperatur kompensasiyasının mənfi əlaməti, temperaturun artmasının yükləmə nöqtəsinin azaldılmasını tələb etdiyini göstərir. Daha ətraflı məlumat üçün bu yazını izləyə bilərsiniz.

DS18B20 ilə temperatur ölçülməsi

Batareyanın temperaturunu ölçmək üçün xarici DS18B20 probundan istifadə etdim. Mikro nəzarətçi ilə ünsiyyət qurmaq üçün bir telli protokoldan istifadə edir. Gəmidə J4 portuna bağlana bilər.

DS18B20 temperatur sensoru ilə əlaqə qurmaq üçün One Wire kitabxanasını və Dallas Temperatur kitabxanasını quraşdırmalısınız.

DS18B20 sensoru haqqında daha ətraflı məlumat üçün bu yazını oxuya bilərsiniz.

Addım 7: USB Şarj Dairəsi

Enerji təchizatı üçün istifadə olunan MP2307 pul çeviricisi 3A -a qədər cərəyan verə bilər. Beləliklə, USB gadget'larını doldurmaq üçün kifayət qədər marjaya malikdir. USB yuvası VCC 5V -ə, GND isə GND -yə qoşulur. Yuxarıdakı sxemə müraciət edə bilərsiniz.

Qeyd: Yük axını 1A -dan artıq olduqda USB çıxış gərginliyi 5V -də saxlanılmır. Buna görə USB yükünü 1A -dan aşağı məhdudlaşdırmağı məsləhət görürəm.

Addım 8: Şarj Alqoritmi

Nəzarətçi batareyaya qoşulduqda, proqram işə başlayacaq. Başlanğıcda, panelin gərginliyinin batareyanı doldurmaq üçün yetərli olub olmadığını yoxlayır. Əgər belədirsə, şarj dövrünə girəcəkdir. Şarj dövrü 3 mərhələdən ibarətdir.

Mərhələ 1 Toplu ödəniş:

Arduino, Günəş Panelini birbaşa batareyaya bağlayacaq (99 % iş dövrü). Batareya gərginliyi tədricən artacaq. Batareya gərginliyi 14.4V -ə çatdıqda, mərhələ 2 başlayacaq.

Bu mərhələdə cərəyan demək olar ki, sabitdir.

Mərhələ 2 Absorbsiya haqqı:

Bu mərhələdə Arduino, gərginlik səviyyəsini bir saat ərzində 14.4 səviyyəsində saxlayaraq şarj cərəyanını tənzimləyəcək. İşləmə dövrünün tənzimlənməsi ilə gərginlik sabit saxlanılır.

Mərhələ 3 Float ödəniş:

Nəzarətçi, gərginlik səviyyəsini 13.5V -də saxlamaq üçün damlama yükü yaradır. Bu mərhələ batareyanın tam doldurulmasını təmin edir. Batareya gərginliyi 10 dəqiqə ərzində 13.2V -dən azdırsa.

Şarj dövrü təkrarlanacaq.

Addım 9: Yük İdarəetmə

Gecə/şəfəq və batareya gərginliyini izləyərək yükü avtomatik olaraq bağlamaq və ayırmaq üçün yük nəzarətindən istifadə olunur.

Yük nəzarətinin əsas məqsədi yükü dərin boşalmadan qorumaq üçün batareyadan ayırmaqdır. Dərin boşalma batareyaya zərər verə bilər.

DC yük terminalı küçə işığı kimi aşağı güclü DC yükü üçün nəzərdə tutulmuşdur.

PV paneli özü işıq sensoru kimi istifadə olunur.

Günəş paneli gərginliyinin> 5V olduğunu fərz etsək şəfəq və <5V alaqaranlıq deməkdir.

Vəziyyət ON: Axşam PV gərginliyi 5V -dən aşağı düşdükdə və batareya gərginliyi LVD -dən yüksək olduqda, nəzarətçi yükü açacaq və yük yaşıl led işıq saçacaq.

OFF Vəziyyəti: Yük aşağıdakı iki vəziyyətdə kəsiləcək.

1. PV gərginliyi 5v -dən böyük olduqda səhər

2. Batareya gərginliyi LVD parametrindən aşağı olduqda Yükün qırmızı açıldığı ON yükün kəsildiyini göstərir.

LVD aşağı gərginlikli ayırma adlanır

Addım 10: Güc və Enerji

Güc: Gərginlik (volt) və cərəyanın (Amp) məhsuludur

P = VxI Güc vahidi Watt və ya KW -dir

Enerji: Enerji gücün (vat) və zamanın (Saat) məhsuludur

E = Pxt Enerji Vahidi Watt Saat və ya Kilowatt Saat (kWh)

Güc və enerjini izləmək üçün yuxarıdakı məntiq proqram təminatında tətbiq olunur və parametrlər 20x4 ölçülü LCD -də göstərilir.

Şəkil krediti: imgoat

Addım 11: Qorunmalar

1. Günəş paneli üçün əks polarite və tərs cərəyan qorunması

Ters polarite və əks cərəyan axınının qorunması üçün Schottky diodundan (MBR2045) istifadə olunur.

2. Aşırı yükləmə və dərin boşalma qorunması

Həddindən artıq yükləmə və dərin boşalma qorunması proqram tərəfindən həyata keçirilir.

3. Qısa dövrə və həddindən artıq yükdən qorunma

Qısa dövrə və həddindən artıq yük qorunması F1 sigortası ilə həyata keçirilir.

4. Günəş paneli girişində yüksək gərginlik qorunması

Müxtəlif səbəblərdən elektrik sistemlərində müvəqqəti həddindən artıq gərginliklər meydana gəlir, lakin ildırım ən şiddətli gərginliklərə səbəb olur. Bu, açıq yerlər və sistem birləşdirən kabellər səbəbiylə PV sistemləri üçün doğrudur. Bu yeni dizaynda, PV terminallarında şimşək və həddindən artıq gərginliyi yatırmaq üçün 600 vatlıq iki istiqamətli TVS diodundan (P6KE36CA) istifadə etdim.

şəkil krediti: pulsuz şəkillər

Addım 12: LED Göstəriciləri

1. Günəş LED: LED1 İki rəngli (qırmızı/yaşıl) led günəş enerjisi duruşlarını, yəni axşam və ya şəfəqi göstərmək üçün istifadə olunur.

Günəş LED ------------------- Günəş Vəziyyəti

Yaşıl gün

QIRMIZI ------------------------- Gecə

2. Batareya Şarj Şəbəkəsi (SOC) LED: LED2

Batareyanın enerji tərkibini təyin edən vacib bir parametr, Şarj Vəziyyətidir (SOC). Bu parametr batareyada nə qədər şarj olduğunu göstərir. Batareyanın şarj vəziyyətini göstərmək üçün RGB LED istifadə olunur. Bağlantı üçün yuxarıdakı sxemə baxın.

Batareya LED ---------- Batareya Vəziyyəti

QIRMIZ ------------------ Gərginlik DÜŞÜKdür

GREEN ------------------ Gərginlik sağlamdır

MAVİ ------------------ Tam doldurulub

2. LED yükləyin: LED3

Yük vəziyyətinin göstərilməsi üçün iki rəngli (qırmızı/yaşıl) led istifadə olunur. Bağlantı üçün yuxarıdakı sxemə baxın.

Yük LED ------------------- Yük Vəziyyəti

GREEN ----------------------- Bağlandı (ON)

QIRMIZI ------------------------- Əlaqəsiz (OFF)

Addım 13: LCD ekran

Günəş paneli, batareya və yük parametrlərini izləmək üçün 20X4 char LCD istifadə olunur.

Sadəlik üçün bu layihə üçün I2C LCD displey seçilir. Arduino ilə əlaqə qurmaq üçün cəmi 4 telə ehtiyac var.

Bağlantı aşağıda:

LCD Arduino

VCC 5V, GNDGND, SDAA4, SCLA5

Sıra-1: Günəş panelinin gərginliyi, Cərəyan və Güc

Satır-2: Batareya Gərginliyi, Temperatur və Şarj Cihazının Vəziyyəti (Şarj / Doldurulmur)

Satır-3: Cərəyanı, gücü və yük vəziyyətini yükləyin

Sıra-4: Günəş panelindən Enerji daxil edin və yük tərəfindən istehlak olunan enerji.

Kitabxananı LiquidCrystal_I2C -dən yükləməlisiniz.

Addım 14: Prototipləşdirmə və Test

1. Çörək lövhəsi:

Əvvəlcə bir çörək taxtasında dövrə düzəltdim. Lehimsiz çörək taxtasının əsas üstünlüyü lehimsiz olmasıdır. Beləliklə, komponentləri və qurğuları ayıraraq dizaynı asanlıqla dəyişə bilərsiniz.

2. Delikli lövhə:

Çörək taxtası testini etdikdən sonra, delikli bir lövhədə dövrə düzəltdim. Bunu etmək üçün aşağıdakı təlimatları izləyin

i) Əvvəlcə bütün hissələri Delikli Lövhənin çuxuruna daxil edin.

ii) Bütün komponent yastiqciklərini lehimləyin və əlavə ayaqları bir qaşıqla kəsin.

iii) Lehim yastiqciklərini sxemə uyğun olaraq tellərdən istifadə edərək bağlayın.

iv) Dövrəni yerdən təcrid etmək üçün duruşdan istifadə edin.

Delikli taxta dövrəsi həqiqətən güclüdür və bir layihədə daimi olaraq yerləşdirilə bilər. Prototipi sınadıqdan sonra, hər şey mükəmməl işləyirsə, son PCB dizaynına keçə bilərik.

Addım 15: PCB Dizaynı

PCED düzülüşünə keçdikdən sonra EasyEDA onlayn proqramını istifadə edərək sxemi çəkdim.

Şematik olaraq əlavə etdiyiniz bütün komponentlər orada olmalı, üst -üstə yığılmış, yerləşdirilməyə və yönləndirilməyə hazır olmalıdır. Yastıqlarından tutaraq komponentləri sürükləyin. Sonra düzbucaqlı bir sərhəd xəttinin içərisinə qoyun.

Bütün komponentləri lövhədə minimum yer tutacaq şəkildə yerləşdirin. Kartın ölçüsü nə qədər kiçik olsa, PCB istehsal dəyəri daha ucuz olacaq. Bu lövhənin bir korpusa quraşdırıla biləcəyi bəzi montaj delikləri varsa faydalı olar.

İndi marşrut etməlisiniz. Marşrutlaşdırma bütün bu prosesin ən əyləncəli hissəsidir. Bir tapmacanı həll etmək kimidir! İzləmə vasitəsindən istifadə edərək bütün komponentləri birləşdirməliyik. İki fərqli yolun üst -üstə düşməməsi və parçaları qısaltması üçün həm üst, həm də alt qatdan istifadə edə bilərsiniz.

Lövhəyə mətn əlavə etmək üçün İpək qatından istifadə edə bilərsiniz. Ayrıca, bir şəkil faylı əlavə edə bilərik, buna görə də veb saytımın loqotipinin lövhəsində çap olunmaq üçün bir şəkil əlavə edirəm. Sonda, mis sahə alətindən istifadə edərək, PCB -nin torpaq sahəsini yaratmalıyıq.

İndi PCB istehsal üçün hazırdır.

Addım 16: Gerber Dosyalarını Yükləyin

PCB hazırladıqdan sonra, bir PCB istehsal şirkətinə göndərilə biləcək faylları yaratmaq məcburiyyətindəyik ki, vaxtında bizə real PCB geri göndərsin.

EasyEDA -da Sənəd> Gerber Yarat və ya alətlər çubuğundan Gerber Yarat düyməsini basaraq İstehsal Fayllarını (Gerber faylı) çıxara bilərsiniz. Yaradılan Gerber faylı sıxılmış bir paketdir. Dekompressiyadan sonra aşağıdakı 8 faylı görə bilərsiniz:

1. Alt Mis:.gbl

2. Üst Mis:.gtl

3. Alt Lehim Maskaları:.gbs

4. Üst Lehim Maskaları:.gts

5. Alt İpək Ekranı:.gbo

6. Üst İpək Ekranı:.gto

7. Qazma:.drl

8. Xətt:.xətt xaricində

Gerber fayllarını PCBWay -dan yükləyə bilərsiniz

PCBWay -dan sifariş verdiyiniz zaman, işimə töhfə verdiyim üçün PCBWay -dan 10% ianə alacağam. Kiçik köməyiniz məni gələcəkdə daha möhtəşəm işlər görməyə sövq edə bilər. Əməkdaşlığınız üçün təşəkkür edirik.

Addım 17: PCB istehsalı

İndi Gerber sənədlərimizi əsl PCB -yə çevirə biləcək bir PCB istehsalçısı tapmaq vaxtıdır. PCB istehsal etmək üçün Gerber sənədlərimi JLCPCB -yə göndərdim. Onların xidməti son dərəcə yaxşıdır. PCB -ni 10 gün ərzində Hindistanda aldım.

Layihə üzrə BOM aşağıda verilmişdir.

Addım 18: Komponentlərin lehimlənməsi

Kartı PCB fab evindən aldıqdan sonra komponentləri lehimləməlisiniz.

Lehimləmə üçün layiqli bir Lehimləmə Dəmiri, Lehim, Nipper, Sökmə Fitilləri və ya Pompa və bir multimetrə ehtiyacınız olacaq.

Hündürlüyünə görə komponentləri lehimləmək yaxşı bir tətbiqdir. Kiçik hündürlükdəki komponentləri əvvəlcə lehimləyin.

Komponentləri lehimləmək üçün aşağıdakı adımları yerinə yetirə bilərsiniz.

1. Komponent ayaqlarını deliklərindən itələyin və PCB -ni arxa tərəfə çevirin.

2. Lehimləmə dəmirinin ucunu yastığın və komponentin ayağının qovşağına tutun.

3. Lehimi maşının içərisinə keçirin ki, qurğunun ətrafına axsın və yastığı örtsün. Hər tərəfə axdıqdan sonra ucunu uzaqlaşdırın.

4. Əlcək ayaqlarını kəsici istifadə edərək kəsin.

Bütün komponentləri lehimləmək üçün yuxarıdakı qaydalara əməl edin.

Addım 19: ACS712 Cərəyan Sensorunun Montajı

Aldığım ACS712 cərəyan sensoru, əlaqə üçün əvvəlcədən lehimli vint terminalına malikdir. Modulu birbaşa PCB lövhəsinə lehimləmək üçün əvvəlcə vintli terminali sökməlisiniz.

Yuxarıda göstərildiyi kimi, vint terminalını sökmə nasosunun köməyi ilə sökürəm.

Sonra ACS712 modulunu tərsinə lehimlədim.

Ip+ və Ip- terminalını PCB-yə bağlamaq üçün diod terminal ayaqlarından istifadə etdim.

Addım 20: Buck Converter əlavə edin

Buck Converter modulunu lehimləmək üçün yuxarıda göstərildiyi kimi 4 düz başlıq pinini hazırlamalısınız.

X1 -də 4 başlıq pinini lehimləyin, 2 -si çıxış üçün, qalan ikisi isə giriş üçün.

Addım 21: Arduino Nano əlavə edin

Düz başlıqları satın aldığınız zaman, Arduino Nano üçün çox uzun olacaq. Onları uyğun bir uzunluqda kəsməlisiniz. Bu hər biri 15 sancaq deməkdir.

Dişi başlıq parçalarını kəsməyin ən yaxşı yolu 15 sancağı saymaq, 16 -cı pimi çəkmək və sonra 15 -ci və 17 -ci pin arasındakı boşluğu kəsmək üçün ucu istifadə etməkdir.

İndi qadın başlıqlarını PCB -yə quraşdırmalıyıq. Qadın başlıqlarınızı alın və Arduino Nano lövhəsindəki kişi başlıqlarına yerləşdirin.

Sonra qadın başlıq pinlərini Şarj Nəzarətçisi PCB -yə lehimləyin.

Addım 22: MOSFET -lərin hazırlanması

MOSFET -ləri Q1 Q2 və D1 diodunu PCB -yə lehimləməzdən əvvəl əvvəlcə soyuducuları onlara bağlamaq daha yaxşıdır. İstilik yuyucusu, cihazın daha aşağı temperaturunu saxlamaq üçün istiliyi cihazdan uzaqlaşdırmaq üçün istifadə olunur.

MOSFET metal əsas lövhəsinin üzərinə bir qat soyuducu birləşmə tətbiq edin. Daha sonra istilik keçirici yastığı MOSFET ilə soyuducu arasına qoyun və vintini sıxın. İstilik emicisinin niyə vacib olduğu haqqında bu məqaləni oxuya bilərsiniz.

Nəhayət, onları şarj nəzarətçi PCB -yə lehimləyin.

Addım 23: Qarşılaşmaların qurulması

Bütün hissələri lehimlədikdən sonra dayaqları 4 küncdə quraşdırın. M3 Brass Hex Standoffs istifadə etdim.

Tıxacların istifadəsi yerdən lehimləmə birləşmələrinə və tellərə kifayət qədər boşluq təmin edəcəkdir.

Addım 24: Proqram və Kitabxanalar

Əvvəlcə əlavə edilmiş Arduino Kodunu yükləyin. Sonra aşağıdakı kitabxanaları yükləyin və quraşdırın.

1. Bir tel

2. Dallas İstiliyi

3. LiquidCrystal_I2C

4. PID Kitabxanası

Bütün kod rahatlıq üçün kiçik funksional bloka bölünmüşdür. Tutaq ki, istifadəçi LCD displeydən istifadə etməkdə maraqlı deyil və LED göstəricisindən razıdır. Sonra lcd_display () funksiyasını boşluq döngəsindən () deaktiv edin. Hamısı budur. Eynilə, istifadəçi tələbinə görə, müxtəlif funksiyaları aktivləşdirə və deaktiv edə bilər.

Yuxarıda göstərilən bütün kitabxanaları quraşdırdıqdan sonra Arduino Kodunu yükləyin.

Qeyd: İndi daha yaxşı bir şarj alqoritmi tətbiq etmək üçün proqram üzərində işləyirəm. Ən son versiyanı əldə etmək üçün əlaqə saxlayın.

02.04.2020 tarixində yeniləyin

Təkmilləşdirilmiş şarj alqoritmi və içərisində PID nəzarətçisinin tətbiqi ilə yeni bir proqram yüklədi.

Addım 25: Yekun Test

Charge Controller batareya terminallarını (BAT) 12V batareyaya qoşun. Polarizasiyanın düzgün olduğundan əmin olun. Bağlandıqdan sonra LED və LCD dərhal işə başlayacaq. LCD ekranın 2 -ci cərgəsində batareyanın gərginliyini və temperaturunu da görəcəksiniz.

Sonra Günəş Panelini günəş terminalına (SOL) bağlayın, LCD ekranın birinci sətrində günəş gərginliyini, cərəyanını və gücünü görə bilərsiniz. Günəş Panelini simulyasiya etmək üçün bir Lab Enerji təchizatı istifadə etdim. Güc Ölçənlərimdən istifadə edərək Gərginlik, Cərəyan və Güc dəyərlərini LCD ekranla müqayisə etdim.

Test proseduru bu demo videoda göstərilmişdir

Gələcəkdə bu layihə üçün 3D çaplı bir korpus hazırlayacağam. Əlaqə saxlayın.

Bu layihə PCB Müsabiqəsinə bir girişdir, mənə səs verin. Bu kimi faydalı layihələr yazmaq üçün daha çox çalışmaq üçün səsləriniz mənim üçün əsl ilhamdır.

Təlimatımı oxuduğunuz üçün təşəkkürlər. Layihəmizi bəyənirsinizsə, paylaşmağı unutmayın.

Şərhlər və rəylər həmişə xoş qarşılanır.

PCB Design Challenge -da ikinci yer