Солнечный контроллер заряда на ардуино: Контроллер «Помощник» для солнечной станции на ардуино нано.

Контроллер заряда солнечных батарей

В настоящее время все большую популярность набирают системы, в которых не требуется подключение к сети электропитания.

Контроллер заряда солнечных батарей с цифровым дисплеем Morningstar

Системы автономного обеспечения энергией

Ветрогенераторы

Востребованы в местности с сильными ветрами, иначе их рентабельность заметно падает. Данные системы просты в эксплуатации и обслуживании.

Принцип действия ветрогенераторов заключается в переводе кинетической энергии ветра в механическую энергию лопастей, соединенных с ротором, а далее – в электрическую.

Преимущества очевидны:

• Система полностью автономна, топливо не требуется.

• Простая конструкция, не требующая дорогостоящего обслуживания. Ремонт сводится к профилактическому осмотру.
• Для бесперебойной работы не требуется остановка системы. При отсутствии ветра энергия потребителям идет с аккумуляторных батарей.
• Бесшумная работа системы достигнута за счет прогрессивных материалов и конструкций ветрогенераторов.

Для получения оптимальных показателей необходимо чтобы были выполнены следующие условия:

• Устойчивый ветер. Перед установкой нужно предусмотреть отсутствие вблизи лесов и парков, показатели скорости и силы ветряных потоков.

• Для установки понадобится специальная техника для установки мачты ветрогенератора.
• Периодически обновлять смазочные материалы для продолжительной службы системы. 

Солнечные панели (батареи)

В сравнении с ветрогенераторами у солнечных батарей более сложный процесс изготовления, в связи с чем их стоимость будет выше. Но такие системы технологичнее по ряду преимуществ:

• Так же, как и ветрогенераторы, солнечные батареи не нуждаются в топливе, работают бесшумно и без перерыва.

• Более долговечны. Время эксплуатации превышает ветрогенераторы на 10 лет.
• Более доступная кинетическая энергия. Солнечный свет более постоянный, чем порывы ветра.
• Область установки. Солнечная энергия намного доступнее ветра.
• Регулировка мощности. У ветрогенераторов мощность фиксированная, а на солнечных батареях есть возможность устанавливать нужную в зависимости от потребностей.

Единственным недостатком солнечных панелей является продолжительность дня в зависимости от часового пояса. Например, в Мурманской области в декабре-январе солнечные батареи будут непригодны в связи с наступлением полярной ночи и отсутствием солнечного света.

Солнечные батареи, установленные на крыше жилого дома

Гибридные системы

Объединив ветрогенераторы и солнечные батареи, мы получим систему, в которой будут компенсированы недостатки получения энергии. Основным источником является ветрогенератор, он требует меньше затрат на установку и проще в обслуживании. В качестве дополнительного источника энергии применяют солнечные фотовольтаические панели. В случае штиля они возьмут на себя функцию производства электроэнергии.

Контроллеры

Одним из важнейших составляющих являются контроллеры заряда. Они служат для контроля и регулирования заряда аккумуляторных панелей.

Известный факт, что полное разряжение, как и чрезмерная зарядка, влияют на дальнейшую работу аккумуляторных батарей. Особо чувствительными являются свинцово-кислотные аккумуляторные панели. Для предохранения батарей от этих нагрузок и служит регулятор. При максимальной зарядке АКБ (аккумуляторной батареи) с помощью контроллеров уровень тока будет понижен, при понижении заряда до критических значений подача энергии будет остановлена.

Типы контроллеров

Существует несколько типов регуляторов: On/Off, ШИМ и МРРТ.

Перед подбором устройства необходимо ответить на два основных вопроса:

• Какое напряжение на входе?

• Какой номинальный ток?

  Автоматический контроллер заряда с регулятором MPPT для солнечных батарей

Как и у большинства устройств, обязательно наличие прочностного запаса. Максимальное напряжение контроллера должно превышать общее напряжение на 20 процентов. Для определения запаса номинального тока нужно к величине тока короткого замыкания солнечных батарей прибавить 10–20 процентов, также данное значение зависит от типа регулятора. Эти данные можно найти в технических паспортах контроллеров. Например, для контроллера солнечных батарей SOL4UCN2 (ШИМ) выходное напряжение тока принимает значения 3 вольта, 6 вольт, 12 вольт. Также возможно подобрать контроллеры с выходным напряжением 36 или 48 вольт. К тому же необходимо предусмотреть инвертор для преобразования тока.

Контроллеры On/Off

В линейке контроллеров являются простейшими и, соответственно, недорогими. Когда заряд аккумулятора достигает предельного значения, контроллер разрывает соединение между солнечной панелью и батареей посредством реле. В действительности батарея не полностью заряжена, что оказывает влияние на дальнейшую работоспособность аккумулятора. Поэтому несмотря на низкую стоимость, лучше не использовать регулятор данного типа.

Контроллер On/Off для солнечных батарей

ШИМ (PWM) – контроллеры

Для этого типа контроллера применена технология широтно-импульсной модуляции. Преимуществом является прекращение заряда аккумуляторной батареи без отсоединения солнечных модулей, что позволяет продолжить зарядку АКБ до максимального уровня. Рекомендованная область применения – системы с небольшой мощностью (до 48 вольт).

МРРТ – контроллеры

Maximum power point tracker контроллер появился 80-х годах. Самым эффективным по праву считается именно этот тип контроллера. Он отслеживает максимальный энергетический пик и понижает напряжение, но увеличивает силу тока, не изменяя мощность. Благодаря высокому коэффициенту полезного действия МРРТ – контроллеры сокращают срок окупаемости солнечных станций. Выходные напряжения варьируются от 12 до 48 вольт.

Самодельные контроллеры

Безусловно, можно сделать контроллер своими руками. Прототипом служит . В его схеме с помощью реле коммутируется сигнал, полученный с ветрогенераторов или солнечных батарей. Реле управляется посредством пороговой схемы и полевого транзисторного ключа. Подстроечные резисторы регулируют пороги переключения режима.

Схема для создания контроллера своими руками

В данной схеме использовано 8 резисторов в качестве нагрузки для утилизации энергии. Эта схема является первоначальной, ее можно упростить самостоятельно, а можно прибегнуть к помощи достоверных источников. Несмотря на очевидную простоту конструкции, не рекомендуется использовать контроллеры, созданные своими руками, во избежание неблагоприятных последствий, таких как порча АКБ, например (при напряжениях 36–48 вольт).

Гибриды

Гибридным контроллером считается контроллер, использующий энергию ветра и солнца. Его преимуществом является возможность использование двух источников тока (ветрогенератора или солнечной батареи) совместно или попеременно. Незаменим для автономных производств.

Дополнительные функции аккумуляторных батарей

Прогресс не стоит на месте и благодаря ему можно подобрать контроллер с нужными характеристиками для каждого потребителя индивидуально. Модель контроллера может включать в себя дисплей с выводом информации о батарее, реле, солнечных панелях, количестве заряда, напряжении (вольт), токе. Также может присутствовать система оповещения при приближении разрядки и таймер для активации ночного режима. Существуют контроллеры с возможностью подключения к компьютеру.

Контроллер с возможностью подключения к компьютеру I-Panda SMART 2

Платформа контроллера

Одним из оптимальных вариантов служит платформа фирмы Arduino (Ардуино). Плюсов достаточно много. Основным преимуществом является доступность, ведь программная оболочка бесплатна. Печатные платы есть в свободном доступе. Благодаря открытой архитектуре системы проблем с дополнением линейки не возникнет. Данные контроллеры поддерживают двигатели с напряжением до 12 вольт, можно подключить реле. Также Arduino выпускают и другие аппаратно-программные средства. Например, микроконтроллеры, для подпитки которых требуется 5 вольт или 3,3 вольта. К тому же программистам доступны специальные возможности портов (ШИМ, АЦП).

Многие усовершенствования можно выполнить своими руками. Но в 2008 году фирма разделилась на две части, которые оставили одно и то же название, но разные сайты (arduino.cc и arduino.org). При выборе продукции необходимо обращать внимание на это, ведь несмотря на общее прошлое, сейчас продукция Arduino отличается.

Инверторы

Устройство, помогающее сигналу совершить поворот на 180⁰, преобразовывающее постоянный ток в переменный. При этом частота и/или напряжение меняется. Схем инверторов достаточно большое количество, самыми часто встречающимися являются три типа.

Схема мостового инвертора без трансформатора

Первый тип – это мостовые инверторы без трансформатора, применяются для установок с высокими напряжениями (от 220 до 360 вольт). Ко второму типу относят инверторы с нулевым выводом трансформатора, используют в системах с низким напряжением (12–24 вольт). И третьим типом являются мостовые инверторы с трансформатором. Их применяют для обширных диапазонов напряжений мощности (48 вольт).

Страны-производители

На рынке представлено множество контроллеров заряда с различными модификациями, отличающихся как по цене, так и по качеству. Среди контроллеров российского производства наилучшими вариантами являются производители: Эмикон, Автоматика-с, Овен. Данные фирмы на рынке контроллеров находятся уже много лет и вполне зарекомендовали себя. Среди контроллеров зарубежного производства лидерами считаются Allen-Bradley, MicroLogix (дочернее производство Allen Bradley) и SLC 500. Главным критерием выбора именно этих производителей является большая область применения, т. е. контроллеры данных фирм можно использовать в разных сферах и для разных целей.

Контроллеры зарубежного производства MicroLogix

Расчет системы

Чтобы правильно рассчитать систему, необходимо действовать последовательно. В большинстве случаев принимается стандартное напряжение 220 вольт. Для начала нужно задаться углом поворота солнечных панелей.

Затем оценивают примерную производительность. Для этого нужно рассчитать минимальную и максимальную солнечную активность для годичного цикла. Эти значения также будут зависеть от географического расположения.

Далее идет выбор инвертора. Одними из основных критериев выбора является коэффициент полезного действия и различные защитные механизмы.

Аккумуляторные батареи подбираются по рабочей емкости и току в зависимости от нужд потребителя. Соединение аккумуляторов возможно как последовательно, так и параллельно. Для большей надежности рекомендуется, чтобы АКБ были одной мощности, в идеале выпущены одной партией. В основном используются свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, но в последнее время из-за снижения цен конкурентоспособными становятся литийионные АКБ. Их отличие состоит в большей удельной емкости, но для литийионных аккумуляторов требуется специальное зарядное устройство, многие регуляторы им просто-напросто не подойдут.

Контроллер заряда солнечных батарей МРРТ Tracer 1215RN

При использовании МРРТ-контроллеров необходимо учитывать максимальный выходной ток контроллера, а не первичного источника. У ШИМ-контроллеров такой особенности нет.

Еще одним аспектом, требующим внимания, является выбор реле и проводов. Их длина должна быть минимальной, чтобы избежать дополнительных потерь. Само собой, провода нужно подбирать в зависимости от потребностей, ведь их характеристики зависят от поперечного сечения провода и материала, из которого они изготовлены. Провода должны выдерживать указанное напряжение от 12 до 48 вольт. Также не стоит пренебрегать изоляционным материалом, он напрямую влияет на теплопроводность проводов.

Вывод

Независимо от типа регулятора (ШИМ, МРРТ или изготовленный своими руками), необходимо учитывать параметры всей системы для более продуктивной работы (в том числе напряжение от 12 до 48 вольт). Сейчас выбор моделей на рынке неограничен, но не стоит брать первый попавшийся, нужно тщательно ознакомиться с характеристиками, ведь от этого зависит долговечность и надежность остальных компонентов.

Принцип работы контроллера заряда солнечных батарей

При правильном подборе составляющих частей системы, углов поворота солнечных панелей и их географического расположения можно создать экономичную систему получения энергии без дополнительных источников питания. Причем многое можно сделать своими руками, покупая только основные части (например, платформу Arduino), не требуя дополнительных расходов.

Автор: П. Морозов

Солнечная батарея 5В: описание, подключение, схема, характеристики

В процессе эволюции человечество научилось добывать электрическую энергию, используя природные ресурсы.

Обзор солнечной батареи 5В

В процессе эволюции человечество научилось добывать электрическую энергию, используя природные ресурсы. Это могут быть полезные ископаемые (теплоэлектростанции, использующие нефть, уголь или атомные, использующие ядерное топливо), водные ресурсы (гидроэлектростанции), поток ветра (ветроэлектростанции). Солнечные батареи – это набирающий популярность источник дешевого электричества, получаемого из солнечных лучей. Солнечная батарея состоит из фотоэлементов на основе кремния, которые прямо преобразуют солнечную энергию в постоянный электрический ток.

К преимуществам солнечных батарей относятся:

• высокая экологичность;

• безшумность;

• доступность;

• постоянство – если полезные ископаемые могут закончиться, то наcчет солнечной энергии беспокоиться не стоит;

• обширная область использования – могут применяться как в сельской местности, так и в космосе.

Однако у солнечных батарей есть и недостатки:

Солнечная батарея  5В 1.2 Вт (рис. 1) идеально подходит для зарядки небольших аккумуляторных батарей и питания маломощных устройств. 

Рисунок 1

Технические характеристики

• Максимальная выходная мощность: 1.2 Вт;

• Напряжения холостого хода: 5 В;

• Рабочий ток: 200 мА;

• Коэффициент полезного действия (КПД) : 17%;

• Размеры: 70 х 55 х 3 (±0.2) мм;

• Вес : 17 г.

Перейдем к практическому использованию батареи. Проверяем напряжение холостого хода – 5 В, как и заявлено. Попробуем подключить к батарее светодиод (рис. 2).

Рисунок 2.

Мощность естественно зависит от освещенности. Ток КЗ на окне при ярком солнце 50-70 мА.

Проверим, насколько эффективно можно использовать данные солнечные батареи, точнее нескольких батарей, соединенных параллельно, для зарядки Li-ion аккумулятора 18650.

Список деталей:

• солнечная батарея  5 В, 1.2 Вт – 4 шт;

• Li-ion аккумулятор 18650 – 1 шт;

• Модуль для зарядки Li-ion батарей на микросхеме TP4056 – 1 шт;

По документации рабочий ток 200 мА на одну батарею. Соединим 4 данных солнечных батареи параллельно и проверим ток кз. На окне при ярком солнце 150-220 мА. Для зарядки аккумулятора 18650 будем использовать модуль для зарядки Li-ion батарей на микросхеме TP4056 (рис. 3).

Рисунок 3.

Контроллер заряда TP4056 отключается от аккумулятора при достижении на аккумуляторе заряда в 4.2 В, при заряде сила тока постепенно понижается.

Схема подключения показана на рисунке 4.

Рисунок 4

Собираем схему (рис. 5) и приступаем к испытаниям.

Рисунок 5,6,7.

Выставляем устройство на солнце. Пошел процесс зарядки. Об окончании зарядки сигнализирует синий светодиод. Скорость зарядки очень сильно зависит от освещения.

Рисунок 8,9.

Контакты OUT+ и OUT- выводим на USB-разъем и можем использовать заряженный аккумулятор, например для зарядки телефона.

Часто задаваемые вопросы FAQ

1. Батарея выдает недостаточный ток

• Ток батареи зависит от солнечного освещения, найдите более солнечное место;

• Объедините несколько батарей, подключив их параллельно.

Arduino для чтения отрицательного напряжения с положительным заземлением

Если вы хотите измерить входные напряжения, которые могут быть как отрицательными, так и положительными, используя АЦП Arduino, где выводы аналогового входа не могут считывать отрицательные напряжения, то вы можете рассмотреть следующий стиль трехрезисторного делителя, показанного слева (справа сторону мы доберемся в сторону)

^{смоделировать эту схему – схема, созданная с использованием CircuitLab}

В я В я терминал идет к тому, что вы хотите измерить и В о В о вывод идет на вход АЦП (или, если хотите, на буферный усилитель)

Ваш АЦП Arduino должен видеть входное сопротивление, которое меньше 10 к Ω 10 К Ω , общее. С вышеупомянутым расположением делителя это р я N = R я + R п | | р грамм р я N знак равно р я + р п | | р грамм , Грубо говоря, так как р п р п или же р грамм р грамм будет больше чем р п | | р грамм р п | | р грамм нам просто нужно сделать р я + R п < 10 к Ω р я + р п < 10 К Ω ,

Но с учетом вашего худшего случая В я = – 17 В В я знак равно – 17 В и источник питания В С С = 5 В В С С знак равно 5 В Это также должно быть р п < 5 17 р я р п < 5 17 р я , Еще одно соображение, которое исходит из отдельного решения уравнения для р грамм р грамм предполагает, что р п < 2 9 р я р п < 2 9 р я , Так р я < 10 к Ω 1 + 2 9 р я < 10 К Ω 1 + 2 9 , Так что это наше более важное ограничение. р я ≤ 8,2 к Ω р я ≤ 8,2 К Ω , Это стандартное значение р я = 8,2 к Ω р я знак равно 8,2 К Ω и я тогда просто выбрал р п = 1,8 к Ω р п знак равно 1,8 К Ω в качестве соответствующего стандартного значения, а также.

Из этого вы можете вычислить р грамм = V о р я р п ( V С С – V о ) R я – ( 17 + V о ) R п р грамм знак равно В о р я р п ( В С С – В о ) р я – ( 17 + В о ) р п где вы можете выбрать В о В о когда В я = – 17 В В я знак равно – 17 В , Это не линейно, хотя. Глядя на кривую, я думаю р грамм = 2,7 к Ω р грамм знак равно 2,7 К Ω выглядит неплохо.

Входное сопротивление теперь 9,3 к Ω 9,3 К Ω , что соответствует необходимым критериям для АЦП. И в В я = – 17 В В я знак равно – 17 В ты получишь В о = 670 мВ В о знак равно 670 мВ и в В я = – 10 В В я знак равно – 10 В ты получишь В о = 1490 мВ В о знак равно 1490 мВ и в В я = 0 В В я знак равно 0 В ты получишь В о = 2650 мВ В о знак равно 2650 мВ ,

В приведенном выше случае, я полагаю, вы можете поделиться основаниями, конечно.

Делаем своего робота автономным – ARDUINO.MD

У меня есть идея собрать автономного робота… полностью автономного, т.е. собрать его, запрограммировать и забыть о хлопотах, а он будет что-то делать и вообще жить своей жизнью… Робот-питомец?

С чего начинается… автономность? Да, именно с питания. По моему мнению, во многих современных роботах есть очень большой недостаток – нужно периодически менять батарейки или заряжать аккумуляторы. Рано или поздно, это делать надоедает, и робот уходит пылиться на далекую полку… А в самом начале, помните, как хотелось его собрать, научить его чему-то, посмотреть как он справляется с поставленными задачами?

В этой статье мы сделаем нашего робота (у вас еще нет своего робота???) автономным, т.е. запрограммировали и забыли. Брать энергию он будет из воздуха, а точнее, от солнца.

Помогут нам в этом следующие компоненты

(все компоненты подходят друг к другу)

• Солнечная панель (можно и несколько, соединив их параллельно и добавив диоды шоттки – увеличим скорость заряда аккумулятора) для получения энергии от солнца
• Контроллер заряда LiPo Rider Pro – у него есть вход для солнечной батареи с разъемом jst, вход для аккумулятора тоже jst, вход miniUSB для подключения к блоку питания, чтобы заряжать аккумулятор и питать устройство, а также есть выход мама USB порта, куда соединяется устройство-потребитель
• Аккумулятор Lipo 1s 3. 7v (можно и несколько, соединив их параллельно – увеличим время активного состояния робота) для накапливания энергии

Принцип действия

Нужно питать робота от аккумулятора и при первой возможности заряжать аккумулятор от солнечного света. Скажем, наш робот Durashka будет стоять на подоконнике и днем получать энергию от солнца из окна, а ночью… переходить в режим сна и ничего не делать. Важно правильно рассчитать мощность солнечной панели, чтобы в обычный солнечный день панель выдавала достаточно энергии для зарядки аккумулятора и питания контроллера с датчиками и сервоприводами. Кроме того, необходимо иметь возможность в экстренных случаях заряжать аккумулятор от блока питания.

В конструкции контроллера заряда LiPo Rider Pro предусмотрена и автоматическая зарядка аккумулятора при подключении к блоку питания, и зарядка его от солнечной панели, и недопущение перезаряда и переразряда аккумулятора. Самого робота подключаем по USB к LiPo Rider’у, соответственно, получаем стабильные 5V. Все в одном – почти идеальный вариант! Соединил вместе проводами – и работает!

Почему почти идеально? Дело в том, что робот не будет знать, сколько осталось заряда в аккумуляторе. Сколько ему еще бодрствовать и не пора ли перейти в спящий режим?

Для этой цели в последствии придется прикрутить еще одну плату – LiPo fuel gauge, которая и даст ответы на все оставшиеся вопросы. Ее мы подключим к аккумулятору и по I2C шине робот всегда будет в курсе состояния батареи (читать: насколько он голоден или объелся как на пасху), соответственно можно будет скорректировать его поведение в зависимости от этого.

О роботе

Робот Durashka на данный момент обладает следующими функциями:

• Питается 9V от блока питания ACDC
• Понимает, что рядом с ним есть кто-то (ультразвуковой дальномер)
• Понимает, когда в комнате что-то происходит или с ним говорят, откуда идет звук (датчик звука, стерео)
• Понимает, когда в комнате светло или темно (датчик освещенности)
• Следит за временем и знает, день сейчас или ночь (часы реального времени)
• Понимает, что его взяли в руки, крутят, уронили (гироскоп-акселерометр)
• Может выражать свои чувства трехцветным светодиодом на голове, движениями рук и головы, а также заранее записанными на microSD карточку словами и выражениями

В планах:

• Сделать Durashk’у автономным (питание от аккумулятора и солнечных батарей)
• Добавить модуль wifi и читать слова и выражения не только с microSD карточки, но и подгружать с компьютера.
• Выход в интернет даст возможность роботу узнавать: прогноз погоды на улице через сторонние сайты, текущие параметры окружающей среды (температура, влажность, уровень углекислого газа, уровень пыли в воздухе, радиационный фон) от датчиков, подключенных к компьютеру (серверу), читать последние новости на сайтах вслух.
• На основании полученных данных реализовать более сложный алгоритм поведения

Заключение

И все-таки, автономность – это круто! Мне кажется, эта функция добавляет некоторую “оживленность” роботам, делая их более самостоятельными. Когда знаешь, что там, на подоконнике, сидит существо, пусть с кремниевыми мозгами и ограниченным функционалом… но ведет свой образ жизни, знает, когда можно бодрствовать и что-то делать, а когда, устав от будничной суеты, поспать и набраться сил. И ничем не хуже хомячка в клетке, который только кушает, играет, спит и справляет нужду… и даже не может матернуться на какой-то неприятный внешний раздражитель! =)

Удачных вам экспериментов!

Понравилось это:

Нравится Загрузка. ..

Контроллер заряда от солнечной батареи – FLProg

Целью создания данного проекта является примером того, что программой многоуважаемого Сергея Глушенко активно пользуются и на ней можно собирать довольно серьезные проекты. Практически в самом начале я написал простенький таймер на FLProg и опубликовал сюда, когда еще в программе не было и половины того, что мы имеем сейчас. Далее мне захотелось создать нечто большее и соответственно полезное и применимое)). Но довольно долгое время у меня не хватало фантазии на что-нибудь интересное.
Но вот настал тот день когда на меня нахлынуло вдохновение! Виновником оказался мой коллега по работе и близкий друг. Он приобрел солнечную батарею и пару аккумуляторов, а вот от заводского контроллера заряда он отказался, так как посчитал что можно это и самим сделать. Вот и решили совместными силами собрать собственный контроллер.
Прочитав множество статей в просторах интернета о принципе смарт зарядки аккумуляторов, мы уже примерно представляли алгоритм программы. Осталось лишь применить это в железе.
Я занялся программированием, а друг взял на себя скрутить и спаять все это. Программа была написана примерно за день, но после многочисленных тестов добавлялись новые плюшки, корректировались ошибки. В данный момент все прекрасно заряжается  и отрабатывают все защиты.
Что могу сказать об алгоритме программы? Зарядка идет “плавная”, то есть ШИМ. Так же есть режим boost (интенсивная зарядка). Защиты по температуре, от разрядки и перезарядки батареи. Вывод показаний на дисплей и конечно же в COM-порт. Включение дисплея и включение/отлючение выхода нагрузки в ручном и автоматическом режиме.
Как все наверно догадываются, что у всех разный стиль написания программы и поэтому сильно не пинайте)) Если будут какие-либо замечания или добрые советы, то я с удовольствие выслушаю и приму к сведению в дальнейшем.
Спасибо за внимание.
Собственно программа
https://yadi.sk/d/oPgcPit8eSHyX

Извиняюсь за скучный ролик)) Он без слов и без музыки

Вот как и обещал принципиалка. Кстати на выходе все таки подцепили релюшку. Непонятно конечно, но на выходе MOSFET грелся, хоть и на радиаторе

Как выбрать инвертор для солнечных батарей?

Инвертор – это один из основных составляющих частей системы солнечной батареи, он трансформирует постоянный ток в переменный.

Из чего состоит Инвертор

Сегодня существует большое разнообразие инверторов. Для организации обеспечения электроэнергией в частных домах своими руками, составляющие такие:

1. Панель с фотоэлектрическими элементами.
2. Контроллер солнечной батареи, снабжающий нормирование выходного напряжения батареи, зарядку аккумуляторов и подачу низковольтного постоянного тока в нагрузку.
3. Электрохимические аккумуляторы, которые запасают энергию в период её излишка и подающие её в систему в период дефицита при недостаточном освещении фотоэлементов или при временном возрастании потребления.
4. Инвертор, обеспечивающий преобразование постоянного низковольтного тока от аккумуляторов и фотоэлементов к бытовому или промышленному стандарту.

В идеале, солнечная электростанция получающая питание от разных инверторов при разной нагрузке, при этом мощность инвертора соответствует мощности и количеству выключателей на щитке распределения. Примерно это выглядит так: 4 инвертора мощностью 16А х 220В=3520Ватт и 2 инвертора мощностью:

25 А х 220 В=5500 Ватт

Инверторы будут получать питание от одной группы аккумуляторных батарей, а они заряжаться от одной группы солнечных батарей.

Различия инверторов и их свойства могут быть в выходном сигнале, схемных решениях, компенсации нагрузок и прочие. Существуют инверторы, которые направляют полученную солнечную энергию в сеть. Фирмы изготовители указывают мощность в вольт-амперах, так как это на порядок выше, чем в Ватт.

Виды инверторов

Виды инверторов определяют по конфигурации сигнала выходного напряжения. Существуют такие виды сигналов:

• синусоидальные – предназначен для пользования чувствительной техникой. Вы обезопасите себя от внезапных скачков напряжения и от дальнейшего ремонта техники. Цена довольно высокая, но оно того стоит. Установка его на дорогостоящую технику такую как холодильник, стиральную машину или же кондиционер, окупает их стоимость при ремонте.
• инверторы с прямоугольным сигналом – самый бюджетный вариант, так как использование их подходит для осветительной техники. Они не предотвращают скачки напряжения в сети.
• инверторы с псевдосинусоидой – это среднее между двумя верхними формами сигнала. Они справляются с поставленными бытовыми задачами, но все же не являются вариантом использования для чувствительной нагрузки. Форма сигнала, которую они создают, является причиной помех в телефонах, а также вызывает «шум» в электроприборах.

Инвертор обязан создавать постоянный и переменный ток, не допускать разрядки аккумуляторных батарей, обладать защитными функциями от замыканий и высокий запас по перезагрузке. Нынешние инверторы могут обладать многочисленными функциями, но избыток функций может затруднять результативную работу прибора.

Составные части инвертора

Блок бесперебойного питания – снабжает и проводит напряжение с помощью аккумуляторной батареи, которая является сердцем прибора. От батареи электрический импульс проходит в аккумулятор, дальше в инвертор, а после в электроприборы.

В конструкции присутствует зарядное устройство для зарядки аккумулятора. Микроконтроллер – входит в состав бесперебойного питания, который отключает и подключает аккумуляторы при скачках напряжения.

Гибридная обвязка

Полезный способ для тех домов, которые время от времени отключают электричество. Или же несколько дней держится пасмурная погода, что исключает возможность зарядить аккумуляторы от электросети.

Для таких случаев, рационально было бы иметь солнечные элементы, которые функционируют от контроллера. Они смогли бы заряжать аккумуляторные батареи. Принцип состоит в том, что инвертор включается после зарядки аккумуляторных батарей с помощью контроллера. Во время запуска инвертора он в автоматическом режиме включает нагрузку в сети.

Самодельный контроллер заряда MPPT на базе Arduino

Контроллер заряда MPPT на базе Arduino | Альтернативная энергия | возобновляемые источники энергии | чистая энергия

Что такое Mppt (отслеживание максимальной мощности)?

Мы используем алгоритм MPT для извлечения максимальной доступной мощности из фотоэлектрического модуля при определенных условиях. MPPT – самый популярный инструмент, который помогает нам эффективно использовать солнечную энергию (возобновляемый источник энергии). Если мы хотим уменьшить график углеродного следа, нам необходимо перейти к чистой энергии, которая называется возобновляемой энергией (энергия, которую мы можем получить из природных ресурсов), например СОЛНЕЧНАЯ, ГИДРО, ВЕТЕР.т. к. в противном случае мы сразу двинемся к Глобальному потеплению.

Каждой стране необходимо двигаться к зеленой энергии, особенно КИТАЙ, потому что он вносит основной вклад, производя 63% Co2.

Как работает MPPT? Почему солнечная панель 150 Вт не равна 150 Вт?

Например, вы купили новую солнечную панель на рынке, которая может выдавать ток 7 ампер, при зарядке настройка батареи настроена на 12 вольт: 7 ампер умножить на 12 вольт = 84 Вт (P = V * I) Вы потеряли более 66 ватт – но вы заплатили за 150 ватт.Эти 66 ватт никуда не денутся, но это из-за плохого соответствия выходного тока солнечной батареи и напряжения батареи.

После использования алгоритма MPPT мы можем получить максимальную доступную мощность, которую получает батарея, теперь составляет 12 ампер при 12 вольт. Выходная мощность равна p = V * I p = 12 * 12 = 144 Вт. Теперь у вас все еще почти 144 Вт, и все счастливый.

Спецификация проекта

2. Светодиодная индикация для отображения низкого среднего и высокого уровня заряда

3. ЖК-дисплей (20×4 символов) для отображения мощности, тока, напряжений и т. Д.

4.Защита от молнии / перенапряжения

5. Защита от обратного потока мощности

6. Защита от перегрузки и короткого замыкания

7. Регистрация данных через WiFi

8. Заряжайте свой мобильный телефон, планшеты и любые гаджеты через порт USB

Электрические характеристики:

1.Номинальное напряжение = 12 В

2. Максимальный входной ток = 5 А

3. Поддерживаемый ток нагрузки до = 10 А

4. Входное напряжение = Солнечная панель от 12 до 24 В

5.мощность солнечной панели = 50 Вт

НЕОБХОДИМЫЕ ЧАСТИ:

• Резисторы (3 x 200R, 3 x330R, 1 x 1K, 2 x 10K, 2 x 20K, 2x 100k, 1x 470K)
• TVS-диод (2x P6KE36CA)
• Arduino Nano
• (ACS712-5A) Датчик тока
• Понижающий преобразователь (LM2596)
• Модуль Wi-Fi (ESP8266)
• ЖК-дисплей (20×4 I2C)
• МОП-транзисторы (4x IRFZ44N)
• Драйвер MOSFET (IR2104)
• Линейный стабилизатор 3,3 В (AMS 1117)
• Транзистор (2N2222)
• Диоды (2x IN4148, 1 x UF4007)
• Конденсаторы (4 x 0. 1 мкФ, 3 x 10 мкФ, 1 x 100 мкФ, 1x 220 мкФ)
• Индуктор (1x 33 мкГн-5 А)
• светодиода (красный, желтый, зеленый)
• Предохранители (5 А)

Необходимые библиотеки для Arduino IDE:

Помните: создайте новую папку (имя папки должно совпадать с именами библиотек, такими как TimerOne и LiquidCrystal_I2C. Вставьте эти две папки в Arduino / LIbrary.

—————- ————————————————– —————

Модель контроллера заряда с алгоритмом MPPT на базе Arduino

Моделирование проекта контроллера заряда MPPT в программе Proteus

Это моделирование было разработано в программе Proteus 8.6 версия. Вы можете создать свой собственный, используя библиотеку Arduino для Proteus и инструмент моделирования, известный как Proteus. Пожалуйста, свяжитесь с нами, если вы хотите получить t по . Купите исходный файл proteus Simulation для этого проекта.

Регистрация данных WiFi с использованием модуля Wi-Fi ESP8266

Прочтите эту статью: узнайте, как настроить модуль Wi-Fi ESP8266 с помощью только Arduino IDE

После прочтения статьи выше я предполагаю, что вы успешно подключили модуль ESP8266 к своему Вай-фай.

• Зайдите и зарегистрируйтесь на https://thingspeak.com/
• Создайте новый канал и напишите «Данные солнечной панели» в поле 1, а остальные поля оставьте пустыми и сохраните его.
• Вы получите ключ API, скопируйте этот ключ API и вставьте в исходный код.
• Готово

Образы проекта

«Не забудьте установить все необходимые библиотеки перед загрузкой кода в Arduino Nano»

Схема:

Если у вас возникли трудности при создании этого проекта так что не стесняйтесь спрашивать сначала, мы здесь, чтобы помочь вам 24 часа в сутки и 7 дней в неделю 24/7 благодаря

КОНТРОЛЛЕР СОЛНЕЧНОГО ЗАРЯДА ARDUINO PWM (V 2.

Если вы планируете установить автономную солнечную систему с аккумулятором, вам понадобится контроллер заряда от солнечной батареи. Это устройство, которое помещается между солнечной панелью и аккумуляторным блоком, чтобы контролировать количество электроэнергии, производимой солнечными панелями, поступающей в батареи. Основная функция – убедиться, что аккумулятор правильно заряжен и защищен от перезарядки.

По мере увеличения входного напряжения от солнечной панели контроллер заряда регулирует заряд аккумуляторов, предотвращая перезарядку, и отключает нагрузку, когда аккумулятор разряжен.

Типы контроллеров заряда солнечных батарей

В настоящее время в фотоэлектрических системах обычно используются контроллеры заряда двух типов:

1. Контроллер широтно-импульсной модуляции (PWM)

2. Отслеживание максимальной мощности (MPPT) ) контроллер

В этом руководстве я расскажу вам о контроллере заряда солнечной энергии с ШИМ.

Спецификация

1. Контроллер заряда, а также счетчик энергии

2.Автоматический выбор напряжения батареи (6 В / 12 В)

3. Алгоритм зарядки ШИМ с автоматической настройкой заряда в соответствии с напряжением батареи

4. Светодиодная индикация состояния заряда и состояния нагрузки

5. ЖК-дисплей 20×4 символов для отображения напряжение, ток, мощность, энергия и температура.

6. Молниезащита

7. Защита от обратного тока

8. Защита от короткого замыкания и перегрузки

9. Температурная компенсация для зарядки

10.USB-порт для зарядки гаджетов

Инструкция по сборке

Instructables: https://www.instructables.com/id/ARDUINO-PWM-SOLAR-CHARGE-CONTROLLER-V-202/ Мой

Как работает схема?

Примечание: Красная линия – питание и желтая линия – сигнал управления

Сердцем контроллера заряда является плата Arduino Nano.Arduino определяет напряжение на солнечной панели и батарее с помощью двух схем делителя напряжения. В соответствии с этими уровнями напряжения он решает, как заряжать аккумулятор и управлять нагрузкой.

Примечание : На приведенном выше рисунке имеется типографская ошибка в сигнале питания и управления. Красная линия предназначена для питания, а желтая линия – для управляющего сигнала.

Вся схема разделена на следующие цепи:

1. Схема распределения питания:

Питание от батареи (B + и B-) понижается до 5 В с помощью понижающего преобразователя X1 (MP2307). .Выходной сигнал понижающего преобразователя поступает на

1. Плата Arduino

2. Светодиоды для индикации

3. ЖК-дисплей

4. USB-порт для зарядки гаджетов.

2. Входные датчики:

Напряжение солнечной панели и батареи измеряется с помощью двух схем делителя напряжения, состоящих из резисторов R1-R2 и R3- R4. C1 и C2 – конденсаторы фильтра для фильтрации нежелательных шумовых сигналов. Выход делителей напряжения подключен к аналоговым контактам A0 и A1 Arduino соответственно.

Токи в солнечной панели и батарее измеряются с помощью двух модулей ACS712. Выход датчиков тока подключается к аналоговым выводам A3 и A2 Arduino соответственно.

Температура батареи измеряется датчиком температуры DS18B20. R16 (4,7 кОм) – подтягивающий резистор. Выход датчика температуры подключен к выводу D12 Arduino Digital.

3. Цепи управления:

Цепи управления в основном состоят из двух p-MOSFET Q1 и Q2.MOSFET Q1 используется для отправки зарядного импульса на батарею, а MOSFET Q2 используется для управления нагрузкой. Две схемы драйвера MOSFET состоят из двух транзисторов T1 и T2 с подтягивающими резисторами R6 и R8. Базовый ток транзисторов регулируется резисторами R5 и R7.

4. Схемы защиты:

Входное перенапряжение со стороны солнечной панели защищено с помощью TVS-диода D1. Обратный ток от батареи к солнечной панели защищен диодом Шоттки D2.Максимальный ток защищен предохранителем F1.

5. Светодиодная индикация:

Светодиоды 1, 2 и 3 используются для индикации состояния солнечной батареи, батареи и нагрузки соответственно. Резисторы от R9 до R15 являются токоограничивающими резисторами.

7. ЖК-дисплей:

ЖК-дисплей I2C используется для отображения различных параметров.

8. Зарядка через USB:

К USB-разъему подключается выходное напряжение 5 В от понижающего преобразователя.

9. Сброс системы:

SW1 – это кнопка для сброса Arduino.

Как использовать солнечные панели для питания Arduino

Если какой-либо из создаваемых вами проектов рассчитан на переносимость или удаленный мониторинг, он обычно требует использования творческих источников энергии. Солнечная энергия часто может быть полезным решением для питания таких устройств. В этом уроке мы обсудим, как выбрать подходящую солнечную панель в зависимости от ваших требований к питанию, особенно для проектов, использующих Arduino.Мы также коснемся управления питанием и контроллеров заряда.

Компонентов, необходимых для этого проекта:

* Фактические значения будут зависеть от требований к электропитанию вашего проекта.

Выбор правильного Arduino для вашего проекта

В этом упражнении мы сравним три разные платы Arduino , чтобы увидеть, какая из них лучше всего соответствует вашим потребностям. Здесь перечислены различные атрибуты, используемые для определения наиболее подходящих для нашего примера.

Arduino UNO будет нашей тестовой платформой. Давайте начнем с перечисления атрибутов, а затем сравним три доски.

• Микроконтроллер ATmega328P, 8-битный микроконтроллер семейства AVR
• Рабочее напряжение: 5 В постоянного тока
• Входное напряжение 7 – 12 В постоянного тока
• Аналоговые входы: 6
• Цифровые входы / выходы: 14, 6 ШИМ
• SRAM: 2 КБ
• EEPROM: 1 КБ
• Flash 32K
• Тактовая частота: 16 МГц
• USB-соединение
• Питание (в режиме ожидания) 50 мА
• Размер: 2.7 ″ X 2,1 ″

• Микроконтроллер ATmega328P, 8-битный микроконтроллер семейства AVR
• Рабочее напряжение: 5 В постоянного тока
• Входное напряжение 7-12 В постоянного тока
• Аналоговые входы: 8
• Цифровые входы / выходы: 22, 6 ШИМ
• SRAM: 2 КБ
• EEPROM : 1 КБ
• Flash 32K
• Тактовая частота: 16 МГц
• USB-соединение
• Питание (в режиме ожидания) 19 мА
• Размер: 1. 7 ″ X 0,73 ″

• Микроконтроллер ATmega328P, 8-битный микроконтроллер семейства AVR
• Рабочее напряжение: 3,3 В постоянного тока
• Входное напряжение 3,3–12 В постоянного тока
• Аналоговые входы: 6
• Цифровые входы / выходы: 14, 6 ШИМ
• SRAM: 2 КБ
• EEPROM: 1 КБ
• Flash 32K
• Тактовая частота: 8 МГц
• Питание (в режиме ожидания) 4,7 мА
• Размер: 0,7 ″ X 1.3 ″

Все три платы содержат один и тот же микроконтроллер. У них примерно такое же количество аналоговых портов, цифровых портов, портов ШИМ , и конфигурации памяти. Наиболее существенные различия заключаются в тактовой частоте , требованиях к питанию и физическом размере плат.

Основной целью при разработке устройства, работающего на солнечной энергии, было бы снижение энергопотребления. С этой целью и атрибутами, указанными выше, мы теперь сравниваем и выбираем между Arduino Uno, Nano и Pro Mini.

Arduino Uno потребляет примерно 50 мА, что в 2 1/2 раза больше, чем требуется для Nano при 19 мА. Pro Mini с 4,7 мА дает в 11 раз меньше, чем UNO. И по сравнению с тремя, Pro-Mini значительно меньше и дешевле.

Тактовая частота Pro-Mini

Помимо энергопотребления , большая разница – это тактовая частота Pro-Mini. Эта более низкая тактовая частота приводит к наиболее значительному снижению энергопотребления, необходимого для Pro-Mini.В зависимости от вашего приложения это может или не может отрицательно повлиять на схему.

Еще одно отличие состоит в том, что Pro-Mini не имеет хост-контроллера USB. Это упущение требует, чтобы вы использовали контроллер FTDI для программирования Pro-Mini, что может увеличить стоимость вашего проекта. Устранение потребляемой мощности USB-контроллера снижается, а также снижается общая цена и размер.

В своем дизайне вы можете использовать Nano , если вам нужна дополнительная тактовая частота или, возможно, необходимо подключить периферийные устройства с напряжением 5 В.Также доступен 5-вольтовый Arduino Pro-Mini с тактовой частотой 16 МГц. Если вы решите использовать Arduino 5 В, просто добавьте повышающий преобразователь после источника питания 3,3 В (преобразователь постоянного тока в постоянный ток Amazon Model XL6009). Но для этого упражнения мы будем использовать 3,3 В Pro-Mini.

Резервуар для заряда (источник питания)

Для работы Pro-Mini доступно множество аккумуляторных батарей. В этом примере мы будем использовать литий-ионный аккумулятор с разрядностью 3.Источник 7 В от одной ячейки.

Принимая решение об использовании литий-ионного аккумулятора, необходимо учитывать факторы безопасности. Обратите внимание, что литий-ионные батареи при неправильном использовании или неправильном обращении могут загореться или взорваться. Необходимо принять дополнительные меры предосторожности, так как аккумулятор имеет большое количество энергии и летучие химические вещества.

Чтобы избежать этих потенциальных проблем, были разработаны контроллеры заряда литиевых батарей для безопасного управления скоростью зарядки и разрядки.

Зарядка и защита аккумулятора

TP4056 Модуль зарядки и защиты аккумулятора решает следующие проблемы, связанные с зарядкой и обслуживанием литий-ионных аккумуляторов:

• Управляет зарядкой от постоянного тока до постоянного напряжения подключенной литиевой батареи.
• Защита от чрезмерной разрядки – предотвращает разряд аккумулятора ниже 2,4 В.
• Защита от перезарядки – безопасно заряжает аккумулятор до 4,2 В.
• Защита от перегрузки по току и короткого замыкания – отключите вывод батареи, если скорость разряда превышает 3 А или в случае короткого замыкания.
• Капельный заряд (восстановление АКБ) – уровень напряжения подключенной АКБ менее 2,9В. Кроме того, модуль будет использовать постоянный ток заряда 130 мА, пока напряжение аккумулятора не достигнет 2,9 В. В этот момент зарядный ток будет линейно увеличиваться до сконфигурированного зарядного тока.
• Защита от плавного пуска – ограничение пускового тока.

Эта конфигурация заряжает аккумулятор, а также подает питание на схему, когда солнечный элемент вырабатывает энергию.Ночью цепь заряда отключается, и в качестве источника питания цепи используется аккумулятор.

Контроллер заряда 03962A также позволяет заряжать от зарядного устройства сотового телефона на 5 В (мини-кабель USB). MCP 1700 эффективно регулирует напряжение до 3,3 В, необходимых для Pro-Mini. Два конденсатора используются для устранения шума и сглаживания выходного напряжения. Обратите внимание, что конденсатор 100 мкФ имеет полярность.

можно подключать параллельно, если обе батареи идентичны. Его рабочая температура составляет от 10 ° C до 55 ° C, а температура зарядки – от 5 ° C до 45 ° C.

Выбор солнечного элемента и литиевой батареи

В следующей статье мы рассмотрим способы включения энергосбережения в ваш код, что поможет снизить ток, потребляемый от батареи.

Принимая во внимание требования к питанию вашей завершенной схемы, вы можете приступить к проектированию силовой цепи.

Мы начнем с предположения, что ваше устройство будет использоваться удаленно, 24 часа в сутки, семь дней в неделю. Вы должны использовать день с наименьшим количеством солнечного света за 24 часа, это 21 декабря. Чтобы помочь вам определить количество солнечного света в вашем районе, вы можете обратиться к этому веб-сайту: http://latlong.net.

После вычисления вашей широты вы можете обратиться сюда, чтобы узнать, сколько часов светового дня вы можете получить в декабре. В моем случае диаграмма показывает, что во время декабрьского солнцестояния солнце светит 10 часов в день в Сан-Антонио.

Следующий расчет, который вы можете проверить здесь, определяет скорость, с которой вы можете ожидать, что будет светить солнце, с учетом пасмурных дней. Что касается моего местоположения, я могу ожидать 67% времени 21 декабря, когда я получу 10 часов солнечного света.

Расчет размеров солнечных панелей и батарей

Теперь мы рассчитаем размер солнечной панели и батареи для питания моей схемы, потребляющей 23 мА. Используя рассчитанные выше проценты, это означает, что у меня будет 6.7 часов солнечного света для зарядки в самый короткий день в году (67% от 10 часов = 6,7 часа).

Учитывая приведенный выше расчет, моя схема будет потреблять 522 мАч / день (23 мА x 24 часа = 522 мАч / день). Если у нас 6,7 часов солнечного света, то блок питания должен выдавать 82 мАч (552 мАч / 6,7 часов дневного света = 82 мАч). На всякий случай и с учетом двух сильно пасмурных дней мы должны удвоить ставку (82 мАч X 2 = 164 мАч).

Учитывая это, мы должны выбрать солнечную панель, способную работать как минимум на 5-7 В при 164 мАч, и литиевую батарею на 1044 мАч.Чтобы быть консервативным, моя солнечная панель рассчитана на 6 В при 500 мАч; литий-ионный аккумулятор рассчитан на 2000 мАч.

Самодельный контроллер заряда с отслеживанием точки максимальной мощности (MPPT)

Абстрактные

Для максимизации фотоэлектрической (PV) мощности настоятельно требуется постоянное отслеживание точки максимальной мощности (MPP) системы. MPP фотоэлектрической системы зависит от условий солнечного излучения, температуры окружающей среды и нагрузки. Методы отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) могут уловить MPP фотоэлектрической системы.Такие методы могут быть реализованы во многих различных формах аппаратного и программного обеспечения. Целью этого проекта было разработать, построить и протестировать работающее решение проблемы MPP с ограниченным бюджетом. Это руководство содержит общую схему MPPT, ячейку панели и формулу о том, как работает MPPT, необходимые детали и подсхемы. в нашем проекте мы выбрали buck-конвертер и объяснили, как использовать Arduino и как применять его в Proteus.

Что такое Mppt (отслеживание точки максимальной мощности)?

Мы используем алгоритм MPPT для извлечения максимальной доступной мощности из фотоэлектрического модуля при определенных условиях.MPPT – самый популярный инструмент, который помогает нам эффективно использовать солнечную энергию (возобновляемый источник энергии). Если мы хотим сократить график углеродных следов, нам необходимо перейти к чистой энергии, которая называется возобновляемой энергией (энергия, которую мы можем получить из природных ресурсов), например СОЛНЕЧНАЯ, ГИДРО, ВЕТЕР и т. Д., В противном случае мы будем напрямую двигаться к глобальному потеплению. Каждая страна должна двигаться к зеленой энергии, особенно КИТАЙ, потому что он вносит основной вклад, производя 63% Co2 | Альтернативная энергетика.

Например, вы купили новую солнечную панель на рынке, которая может выдавать ток 7 ампер, при зарядке настройка батареи настроена на 12 вольт: 7 ампер умножить на 12 вольт = 84 Вт (P = V * I). 66 ватт – но вы заплатили за 150 ватт. Эти 66 ватт никуда не денутся, но это из-за плохого соответствия выходного тока солнечной батареи и напряжения батареи.

После использования алгоритма MPPT мы можем получить максимальную доступную мощность, которую получает батарея, теперь составляет 12 ампер при 12 вольт. Выходная мощность равна p = V * I p = 12 * 12 = 144 Вт. Теперь у вас все еще почти 144 Вт, и все довольны. .

1. Этот проект основан на алгоритме MPPT (трекер максимальной мощности)

2. Светодиодная индикация для отображения низкого среднего и высокого уровня заряда.

3. ЖК-дисплей (20 × 4 символов) для отображения мощности, тока, напряжения и т. Д.

4. Защита от молнии / перенапряжения

5. Защита от обратного потока мощности

6. Защита от перегрузки и короткого замыкания

7.Запись данных через Wi-Fi

8. Заряжайте свой мобильный телефон, планшеты и любые гаджеты через USB-порт

1.Номинальное напряжение = 12 В

2. Максимальный входной ток = 5A

3. Поддерживаемый ток нагрузки до = 10A

4. Входное напряжение = Солнечная панель от 12 до 24 В

5. мощность солнечной панели = 50 Вт

• Резисторы (3 x 200R, 3 x330R, 1 x 1K, 2 x 10K, 2 x 20K, 2x 100k, 1x 470K)

• TVS диод (2x P6KE36CA)

• (ACS712-5A) Датчик тока

• Понижающий преобразователь (LM2596)

• ЖК-дисплей (20 × 4 I2C)

• 3.Линейный регулятор 3В (AMS 1117)

• Диоды (2x IN4148, 1 x UF4007)

• Конденсаторы (4 x 0,1 мкФ, 3 x 10 мкФ, 1 x 100 мкФ, 1x 220 мкФ)

• Светодиоды (красный, желтый, зеленый)

Помните: создайте новую папку (имя папки должно совпадать с именами библиотек, такими как TimerOne и LiquidCrystal_I2C. Вставьте эти две папки в Arduino / LIbrary.

———————————————————————————

Модель контроллера заряда с алгоритмом MPPT на базе Arduino | Альтернативная энергия

Начинает чтение своих аналоговых входов:

• Напряжение, подаваемое фотоэлектрической панелью
• Ток, потребляемый фотоэлектрической панелью
• Напряжение АКБ

После того, как все входы считаны, он вычисляет текущую мощность, подаваемую фотоэлектрической панелью, умножая считываемое напряжение на считываемый ток.

Затем устанавливается конфигурация зарядки в соответствии с приведенными выше показаниями:

• Если подаваемая фотоэлектрическая мощность очень низкая (ночное время, пасмурная погода, грязные панели), состояние зарядки устанавливается на ВЫКЛ. , драйвер MOSFET отключается, а скорость ШИМ устанавливается на 0%
• Если поставленная фотоэлектрическая мощность низкая и аккумулятор не полностью заряжен, состояние зарядки устанавливается на ON , драйвер MOSFET включен, а скорость ШИМ установлена ​​на 100%.
• Если поставляемая фотоэлектрическая мощность находится в диапазоне от среднего до высокого, а уровень заряда батареи не полностью заряжен, состояние зарядки устанавливается на Bulk , драйвер MOSFET включен, а скорость ШИМ установлена ​​на 100%.
  
• Если поставляемая фотоэлектрическая мощность находится в диапазоне от среднего до высокого, а уровень заряда батареи полностью заряжен, состояние зарядки устанавливается на Float , драйвер MOSFET включен, а скорость ШИМ установлена ​​на Максимум.
  

Следующая задача – настройка контроля выходной нагрузки:

• Если сейчас ночь и уровень заряда аккумулятора выше порогового значения «Отключение по низкому напряжению», равного 11.9 В, выход включен, и батарея подает энергию на нагрузку.

• Если сейчас дневное время и уровень напряжения батареи выше порогового значения «Отключение по низкому напряжению», которое составляет 11,9 В, выход также включается, но на этот раз нагрузка питается от батареи и подаваемой избыточной энергии. с помощью фотоэлектрической панели
• Если уровень напряжения батареи опускается ниже порогового значения «Отключение по низкому напряжению», которое составляет 11,9 В, выход отключается, и нагрузка отключается.

Следующим шагом является установка индикаторов напряжения аккумулятора путем включения соответствующего светодиода:

• Если уровень напряжения аккумулятора ниже 11,9 В, то загорится светодиод RED .
• Если уровень напряжения батареи выше 11,9 В, но ниже 14,1 В, то загорится ЗЕЛЕНЫЙ светодиод .
• Если уровень напряжения аккумулятора выше 14,1 В, то загорится ЖЕЛТЫЙ светодиод .

Затем Arduino обновляет информацию, отображаемую на ЖК-экране, в соответствии с описанными выше процессами, а затем начинает еще одно считывание входных данных, чтобы снова запустить процесс фазы цикла, а затем непрерывно повторяет этот цикл снова и снова.

Пояснение к принципиальной схеме проекта

Секция A: – это вход системы, который представляет собой мощность, поставляемую солнечной панелью.Предохранитель F1 и TVS представляют собой сеть защиты от любого сильного тока, который может произойти в цепи. Сеть делителей напряжения (R1 и R2) используется для уменьшения напряжения, обеспечиваемого солнечной панелью (VPV), чтобы максимальное напряжение, подаваемое на аналоговый вход Arduino (A0), не превышало максимального предела напряжения, который составляет 5В. Выходное напряжение делителя напряжения составляет одну шестую (16) входного напряжения. Таким образом, максимальное значение напряжения фотоэлектрической панели не должно превышать 30 В.

VA0 = R2R1 + R2 VPV = 20100 + 20 VPV = 20120 VPV = 16 VPV

Раздел B: – это сеть измерения тока для мощности, подаваемой фотоэлектрической панелью. ACS712-5 – это микросхема датчика тока на эффекте Холла, выход которой представляет собой аналоговый сигнал, пропорциональный току, проходящему через микросхему. Конденсатор является обычным фильтрующим конденсатором. Выход датчика тока подключен ко второму аналоговому выводу Arduino (A1).

Раздел C: представляет схему блокировки, которая позволяет току течь только в одном направлении, а именно от фотоэлектрической панели к цепи зарядки.Цель этой схемы – защитить фотоэлектрическую панель от напряжения батареи, когда солнечная панель не производит электричество. Вывод затвора полевого МОП-транзистора Q1 подключен к микросхеме драйвера полевого МОП-транзистора (IR2104) через диод D3. Таким образом, Q1 задействован только тогда, когда транзисторы MOSFET находятся в рабочем состоянии.

Раздел D: – это сеть зарядки. Микросхема драйвера MOSFET будет управлять парой MOSFET Q2 и Q3 в двухтактной конфигурации, чтобы позволить току течь внутри катушки.Выход этой сети подключается к заряжаемой батарее.

Раздел E: – это еще один делитель напряжения, подключенный к третьему аналоговому выводу (A2) Arduino. Эта сеть подает напряжение батареи в Arduino для его измерения.

VA2 = R8R7 + R8 Vbat = 20100 + 20 Vbat = 20120 Vbat = 16 Vbat

Секция F: – это схема управления выходной нагрузкой. Выходной контакт Arduino (D6) управляет базой NPN-транзистора Q5, который, в свою очередь, управляет затвором полевого МОП-транзистора Q4

отвечает за пропуск / блокировку тока от батареи к нагрузке.Когда D6 низкий (0 В), база Q5 будет высокой, и полевой МОП-транзистор Q4 будет пропускать ток. Когда D6 переключает свое состояние на High, (5V), база Q5 будет High, и полевой МОП-транзистор Q4 будет разомкнут, и ток будет заблокирован.

Раздел G: – это сетевой драйвер двухтактного полевого МОП-транзистора. Он управляет полевыми МОП-транзисторами Q2 и Q3 на основе сигналов, генерируемых платой Arduino на выводах D8 и D9.

Раздел H: – это схема регулятора напряжения, отвечающая за подачу номинального напряжения на Arduino (5 В).Входом в регулятор является аккумулятор. Выход регулятора – это в основном плата Arduino и ЖК-дисплей.

Секция I: – это серийный ЖК-дисплей. Он использует протокол I2C для связи с платой Arduino.

Секция J: – это светодиод визуальной индикации, используемый для определения уровня напряжения батареи. Резисторы R11, R12, R13 – это токоограничивающие резисторы, используемые для предотвращения повреждения светодиода напряжением, подаваемым Arduino (5 В), для работы которого требуется всего 2 В.

Изображения проекта ( Вы можете использовать Arduino UNO, MEGA ИЛИ NANO + БОЛЬШЕ МОП-транзисторов ПАРАЛЛЕЛЬНО) + Я добавил дополнительную функциональность, добавив небольшой инвертор мощностью 500 Вт вместе с розеткой питания и цифровым вольтметром переменного тока (опционально)

Успешно Сделано другими | Альтернативная энергия

Сделано студентами из KSA

Принципиальная схема (ОБНОВЛЕНО 7 февраля 2020 г.)

«Не забудьте установить все необходимые библиотеки перед загрузкой кода в Arduino Nano». Если вы обнаружили какие-либо трудности при создании этого проекта, не стесняйтесь спрашивать сначала, мы здесь, чтобы помочь вам 24 часа в сутки и 7 дней в неделю 24/7 спасибо

© Изображение любезно предоставлено исходной схематической диаграммой (до улучшения) Автор: Mr.Тимнолан тоже

deba168 / MPPT_Master: КОНТРОЛЛЕР СОЛНЕЧНОГО ЗАРЯДА ARDUINO MPPT (версия 3.0)

КОНТРОЛЛЕР СОЛНЕЧНОГО ЗАРЯДА ARDUINO MPPT (Версия 3.0)

http://www.instructables.com/id/ARDUINO-SOLAR-CHARGE-CONTROLLER-Version-30/

Это сборка проекта для контроллера заряда Solar MPPT на базе Arduino. Он имеет такие функции, как ЖК-дисплей, светодиодная индикация, Регистрация данных Wi-Fi и обеспечение зарядки различных USB-устройств.Он оснащен различными защитами для защиты схема из ненормального состояния.

В этом контроллере используется микроконтроллер Arduino Nano. Эта конструкция подходит для зарядки солнечной панели мощностью 50 Вт. обычно используемый свинцово-кислотный аккумулятор на 12 В. Вы также можете использовать другие платы Arduino, такие как Pro Mini, Micro и UNO.

В наши дни самым передовым контроллером заряда солнечной энергии, доступным на рынке, является отслеживание максимальной мощности (MPPT). Контроллер MPPT сложнее и дороже.Он имеет ряд преимуществ по сравнению с более ранним контроллером заряда. Он на 30-40% эффективнее при низких температурах, но сделать контроллер заряда MPPT немного сложнее по сравнению с ШИМ-контроллер заряда. Требуются некоторые базовые знания в области силовой электроники.

Я приложил много усилий, чтобы сделать его простым, чтобы любой мог легко понять его. Если вы знакомы с основами MPPT контроллер заряда, затем пропустите первые несколько шагов.

Схема отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) основана на схеме синхронного понижающего преобразователя..Это ступеньки высшей солнечной напряжение панели снижается до напряжения зарядки аккумулятора. Arduino пытается максимизировать мощность, потребляемую солнечной панелью. контролируя рабочий цикл, чтобы солнечная панель работала на максимальной мощности.

Спецификация контроллера заряда версии 3:

1. На основе алгоритма MPPT

2. Светодиодная индикация состояния заряда

3. ЖК-дисплей 20×4 символов для отображения напряжения, силы тока, мощности и т. Д.

4. Защита от перенапряжения / молнии

5. Защита от обратного потока мощности

6. Защита от короткого замыкания и перегрузки

7. Регистрация данных Wi-Fi

8.USB-порт для зарядки смартфона / гаджетов

Электрические характеристики:

1.Номинальное напряжение = 12 В

2. Максимальный ток = 5A

3. Максимальный ток нагрузки = 10 А

4.Входное напряжение = солнечная панель с напряжением холостого хода от 12 до 25 В

5.Мощность солнечной панели = 50 Вт

с отслеживанием точки максимальной мощности для маломощных солнечных батарей

(SCC) с отслеживанием точки максимальной мощности (MPPT) необходим для извлечения максимальной энергии из фотоэлектрических систем.Однако устройство SCC с технологией MPPT стоит на рынке дорого из-за требований к мощной системе. С другой стороны, в приложениях с низким энергопотреблением, таких как датчики Интернета вещей, солнечные уличные фонари и узлы беспроводной связи, эти типы контроллеров могут производиться с меньшими затратами. В этом исследовании был разработан недорогой SCC с использованием технологии MPPT для маломощных солнечных батарей. SCC разработан на основе микроконтроллера Arduino, который выполняет роль управления схемой и создания сигналов ШИМ для регулирования преобразователя постоянного тока в постоянный.Было проведено несколько тестов для проверки эффективности алгоритма MPPT. Прибору SCC удалось повысить эффективность до 52% при низком уровне освещенности.

1. Введение

В настоящее время возобновляемые источники энергии очень популярны, и они очень быстро развиваются в различных приложениях, таких как микросети [1], наносетки, интеллектуальные преобразователи [2] и устройства Интернета вещей (IoT) [3 ]. Такой рост использования солнечных модулей связан со снижением стоимости модуля из-за развития производственного процесса и повышенного спроса на зеленую энергию [4].Хотя солнечный модуль начинает широко использоваться, при его использовании существует ряд проблем и ограничений. Один из них – это силовые характеристики солнечного модуля, связанные с нагрузкой, которая соответствует характеристикам модуля [5]. В качестве решения этой проблемы требуется контроллер заряда солнечной батареи (SCC) с отслеживанием точки максимальной мощности (MPPT) для извлечения максимальной энергии из солнечного модуля [6]. MPPT не только увеличивает выходную мощность системы, но и продлевает срок ее службы [7].

MPPT разработаны таким образом, чтобы система могла адаптироваться к погодным изменениям и достигать оптимальной мощности. Следовательно, можно использовать несколько алгоритмов, таких как напряжение холостого хода, ток короткого замыкания, инкрементная проводимость и P&O (возмущение и наблюдение) [8]. Эти алгоритмы интегрированы в силовые электронные компоненты, где их рабочий цикл регулируется для передачи максимальной доступной мощности к нагрузке [9, 10]. MPPT применяет понижающий преобразователь и сигнал широтно-импульсной модуляции (PWM), чтобы поддерживать нагрузку от модуля и нагрузку сбалансированной, так что выходная мощность модуля достигает максимума [11].

В настоящее время устройство SCC с MPPT на рынке стоит дорого из-за требований к системе большой мощности. Однако в приложениях с низким энергопотреблением, таких как датчики Интернета вещей, солнечные уличные фонари и узлы беспроводной связи, эти типы контроллеров могут быть произведены с меньшими затратами. В этом исследовании был разработан недорогой SCC с технологией MPPT для маломощных солнечных батарей. Контроллер использовал плату микроконтроллера от Arduino Nano для мониторинга модуля и батареи и генерации сигнала ШИМ [12].В Arduino Nanos используется микросхема ATmega328p с простыми компонентами, поэтому цена относительно дешевая [13]. SCC был реализован в солнечном модуле меньшей мощности с литий-ионными батареями в качестве нагрузки.

2. Характеристики фотоэлектрических элементов

Фотоэлементы – это полупроводник, который вырабатывает электричество путем преобразования энергии солнечного излучения в электричество [5]. Фотоэлектрические характеристики зависят от текущей погоды, инсоляции, температуры и других условий окружающей среды. Обычными основными внешними факторами, влияющими на характеристики фотоэлектрической энергии, являются солнечное излучение или освещенность и температура устройства [14].Рисунки 1 (a) и 1 (b) показывают иллюстрацию кривой зависимости мощности от напряжения и кривой вольт-амперной характеристики, генерируемой фотоэлектрической батареей, вместе с изменениями освещенности и температуры.

На рисунке 1 (a) показано, что сгенерированная кривая мощности-напряжения будет смещена вправо с понижением температуры, в результате чего модуль будет генерировать более высокое напряжение, в то время как увеличение освещенности влияет как на генерируемую мощность, так и на генерируемое напряжение, вызывая эти значения увеличиваются [14].Рисунок 1 (b) показывает, что полученная кривая вольт-амперной характеристики будет сдвигаться вправо с понижением температуры, так же, как на рисунке 1 (a). Увеличение освещенности влияет как на генерируемый ток, так и на максимальное генерируемое напряжение, в результате чего эти значения также увеличиваются [14]. На эти параметры окружающей среды, такие как температура и инсоляция, влияют окружающие условия, такие как географический аспект, погода и высота над уровнем моря.

Следуя этим характеристикам, фотоэлектрическая установка должна работать при максимальном значении напряжения, чтобы избежать потери мощности.Максимальное значение напряжения – это напряжение, при котором фотоэлектрическая установка обеспечивает максимальную мощность, и отмечено красной точкой на рисунке 1. Из-за этого условия использование нагрузки с импедансом, не совпадающим с импедансом фотоэлектрической батареи, приведет к потере мощности. Следовательно, для оптимизации фотоэлектрической мощности система может использовать технологию MPPT.

3. Технология MPPT

Отслеживание точки максимальной мощности или MPPT – это технология, которая может управлять источником питания от фотоэлектрических систем, например солнечным модулем, для выработки максимальной мощности [11].MPPT использует преобразователь постоянного тока в постоянный для управления солнечным модулем для зарядки литий-ионной батареи, как показано на рисунке 2. Затем этот преобразователь постоянного тока в постоянный должен работать с использованием определенного алгоритма, чтобы мощность солнечного модуля была максимальной. точка. Управление преобразователем постоянного тока в постоянный может осуществляться путем управления сигналом ШИМ, который управляет преобразователем постоянного тока, в соответствии с различными алгоритмами отслеживания, такими как возмущение и наблюдение (P&O). Чтобы MPPT выполнял алгоритм отслеживания, MPPT необходимо устройство или схема контроллера, которые могут отслеживать условия солнечного модуля, такие как напряжение, ток и температура.Контроллер для MPPT должен иметь возможность воспринимать по крайней мере одно измерение данных о состоянии солнечного модуля, а затем управлять или создавать рабочий цикл, необходимый для сигнала ШИМ для управления преобразователем постоянного тока.