Arduino Solar Charger-Energia słoneczna jest jednym z najbardziej łatwo niezawodnych źródeł energii. Przede wszystkim, z panelu słonecznego, można wykorzystać energię słoneczną do podstawowego użytku domowego.
Zbadamy prosty projekt ładowarki słonecznej Arduino, który możesz rozważyć dla swojego college'u lub projektu mobilnego. Czytaj dalej, aby uzyskać dalsze oświecenie.
Czym jest ładowarka słoneczna Arduino?
Rysunek 1: Ilustracja przepływu energii słonecznej od źródła do obciążenia
Jest to układana w stos tarcza, którą można wykorzystać razem z platformami kompatybilnymi z Arduino, która jest przede wszystkim użyteczna jako kombajn energetyczny. Ponadto, działa on również jako adaptacyjne źródło zasilania baterii i znajduje szczególne zastosowanie w aplikacjach ładowania w terenie.
Ponadto, używając go razem z akumulatorem 3,0V-4,2V, przesunie napięcie do napięcia wyjściowego 5V.
Główne funkcje słonecznego kontrolera ładowania
Główną rolą kontrolera ładowania Solar jest ochrona obwodu. Ponadto, jest on odpowiedzialny za następujące funkcje:
Rodzaje słonecznych kontrolerów ładowania
Rysunek 2: Energia słoneczna jest odnawialnym źródłem energii.
Większość systemów fotowoltaicznych wykorzystuje jeden z dwóch następujących kontrolerów ładowania.
Regulator z modulacją szerokości impulsów (PWM) lub
Regulator MPPT (Maximum Power Point Tracking).
Zasada działania kontrolera ładowania PWM
Rysunek 3: Ładowanie akumulatora za pomocą panelu słonecznego ikona wektorowa z niebieskim gradientem
Kontroler ładowania wykorzystuje przede wszystkim technikę modulacji szerokości impulsu w regulacji ładowania elektrycznego. Wyciąga on napięcie panelu słonecznego blisko poziomu napięcia akumulatora.
Zazwyczaj przeciąganie napięcia panelu słonecznego Vmp do napięcia systemu baterii nie powoduje zmiany prądu.
Również w systemie tym do sterowania podłączaniem i odłączaniem akumulatora wykorzystuje się elektroniczny przełącznik, często MOSFET. Jeśli MOSFET jest przy wysokiej częstotliwości sygnału PWM, podczas gdy towarzyszą mu różne szerokości impulsów, spodziewaj się stałego napięcia.
Dlatego sterownik PWM dokonuje samoregulacji poprzez zmiany szerokości i częstotliwości impulsów.
Impuls o szerokości 100% powoduje załączenie MOSFET-u, a tym samym ładowanie akumulatora przez panel słoneczny. I odwrotnie, 0% szerokości impulsu wyłącza MOSFET.
Arduino Solar Charger-Jak działa kontroler ładowania
Rysunek 4: Ilustracja możliwości recyklingu energii słonecznej
Kontroler ładowania PWM Arduino jest zbiorem różnych obwodów, które omówimy szczegółowo poniżej.
Obwód dystrybucji mocy
Konwerter MP2307 obniżający napięcie baterii do 5V. Następnie, napięcie wyjściowe z konwertera buck przenosi się do następujących czterech części:
Arduino Solar Charger-Czujniki wejściowe.
Układ posiada obwody dzielnika napięcia z kilkoma rezystorami. Są one odpowiedzialne za wykrywanie napięcia zasilania słonecznego oraz napięcia akumulatora. Ponadto przebieg posiada dwa kondensatory filtrujące odpowiedzialne za eliminację niepożądanego sygnału szumów.
Dalej układ posiada moduły ACS712 odpowiedzialne za wyczuwanie prądów akumulatora i panelu słonecznego. Poza tym jest czujnik temperatury DS18B20 do pomiaru wymaganej temperatury akumulatora.
Obwody sterujące
Dwa MOSFETy w obwodzie są odpowiedzialne za operacje kontrolne. Pierwszy MOSFET jest przydatny w wykrywaniu impulsu ładowania akumulatora w obwodzie. Z drugiej strony, drugi MOSFET jest niezbędny do wysterowania obciążenia.
Idealnie, dwa tranzystory i dwa rezystory podciągające ułatwiają funkcjonowanie obwodów sterownika MOSFETS. Wreszcie, tranzystory posiadają dwa rezystory, które są przydatne w kontrolowaniu ich prądu bazowego.
Arduino Solar Charger-Obwody ochronne
Rysunek 5: Bateria panelu słonecznego
Układ posiada diodę TVS chroniącą panel słoneczny przed przepięciem wejściowym. Ponadto, dioda Schottky'ego utrudnia przepływ prądu wstecznego z akumulatora do panelu słonecznego. Wreszcie, kurs posiada również bezpiecznik, aby umożliwić ochronę nadprądową.
Wskazanie LED
Diody LED systemu wskazują stan akumulatora, prąd obciążenia i stan panelu słonecznego.
Arduino Solar Charger-Wyświetlacz LCD
Ponadto, posiada również system LCD do wyświetlania jego zmiennych parametrów.
Ładowanie Przez USB
Posiada również gniazdo USB z wyjściem 5V dostarczanym przez konwerter buck. Tak więc, za pomocą kabla USB, można ładować swoje urządzenia za pomocą czystej energii z tego punktu.
Arduino Solar Charger-Reset systems
Na koniec przycisk odpowiedzialny za resetowanie Arduino UNO/Arduino Nano.
Każdy z powyższych układów i elementów jest ważny w działaniu kontrolera ładowania. Rdzeniem układu jest płytka Arduino Nano/Arduino UNO. Arduino wykrywa napięcie panelu słonecznego oraz napięcie podłączonych akumulatorów poprzez obwody dzielnika napięcia.
Następnie, korzystając z wykrytych informacji (poziomów napięcia), Arduino Nano steruje baterią podczas ładowania ładunku.
Poniższy film ilustruje działanie obwodu ładowarki PWM:
Jak stworzyć ładowarkę słoneczną Arduino?
Najpierw zmontuj niezbędne części i narzędzia do tego procesu. Oto części i narzędzia, których będziesz potrzebował.
Rysunek 6: Dwie płytki Arduino Nano
Arduino Solar Charger-Części
Narzędzia
Arduino Solar Charger-Przewodnik krok po kroku
Rysunek 7: Montaż obwodu
Przede wszystkim należy wykonać połączenia obwodu ładowarki do akumulatorów litowych. W idealnym przypadku, układ będzie generował energię z ogniw słonecznych, aby naładować baterie. Następnie zwiększysz napięcie wyjściowe obwodu do 5V, aby mogło być wykorzystane przez Arduino UNO.
Następnie skonfiguruj zewnętrzny obwód timera do okresowego wyłączania zasilania, gdy system jest w trybie bezczynności i ponownego włączania, gdy jest to konieczne. Zauważ, że obwód timera w trybie wyłączonym zużywa ograniczoną ilość miliamperów. Jest to więc poręczny oszczędzacz energii.
Po zmontowaniu obwodu timera przejdź do następnego kroku.
Gdy będziesz pewien, że układ timera jest sprawny, podłącz jego piny wyjściowe do pinów GND i 5V Arduino.
Wniosek
Zostałeś teraz oświecony co do zasady działania obwodu ładowarki słonecznej Arduino. Ale możesz również wyrazić swoje odczucia i pytania dotyczące tego systemu za pośrednictwem naszych kanałów komunikacyjnych. Skontaktuj się z nami, a my odpowiemy natychmiast.