CONTRLEUR DE CHARGE SOLAIRE ARDUINO PWM (V 2.02) : 25 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Si vous envisagez d'installer un système solaire hors réseau avec un banc de batteries, vous aurez besoin d'un contrôleur de charge solaire. C'est un dispositif qui est placé entre le panneau solaire et le banc de batteries pour contrôler la quantité d'énergie électrique produite par les panneaux solaires entrant dans les batteries. La fonction principale est de s'assurer que la batterie est correctement chargée et protégée contre la surcharge. Lorsque la tension d'entrée du panneau solaire augmente, le contrôleur de charge régule la charge des batteries empêchant toute surcharge et déconnecte la charge lorsque la batterie est déchargée.

Vous pouvez parcourir mes projets solaires sur mon site Web: www.opengreenenergy.com et chaîne YouTube: Open Green Energy

Types de contrôleurs de charge solaire

Il existe actuellement deux types de contrôleurs de charge couramment utilisés dans les systèmes d'alimentation photovoltaïque:

1. Contrôleur de modulation de largeur d'impulsion (PWM)

2. Contrôleur MPPT (Maximum Power Point Tracking)

Dans ce Instructable, je vais vous expliquer le contrôleur de Charge solaire PWM. J'ai également publié quelques articles sur les contrôleurs de charge PWM plus tôt. La version précédente de mes contrôleurs de charge solaire est très populaire sur Internet et utile pour les gens du monde entier.

En tenant compte des commentaires et des questions de mes versions précédentes, j'ai modifié mon contrôleur de charge V2.0 PWM existant pour en faire la nouvelle version 2.02.

Voici les modifications apportées à la V2.02 par rapport à la V2.0:

1. Le régulateur de tension linéaire à faible efficacité est remplacé par le convertisseur abaisseur MP2307 pour une alimentation 5V.

2. Un capteur de courant supplémentaire pour surveiller le courant provenant du panneau solaire.

3. MOSFET-IRF9540 est remplacé par IRF4905 pour de meilleures performances.

4. Le capteur de température LM35 intégré est remplacé par une sonde DS18B20 pour une surveillance précise de la température de la batterie.

5. Port USB pour charger les appareils intelligents.

6. Utilisation d'un seul fusible au lieu de deux

7. Une LED supplémentaire pour indiquer l'état de l'énergie solaire.

8. Implémentation d'un algorithme de charge en 3 étapes.

9. Implémentation du contrôleur PID dans l'algorithme de charge

10. Création d'un PCB personnalisé pour le projet

spécification

1. Contrôleur de charge ainsi que compteur d'énergie

2. Sélection automatique de la tension de la batterie (6V/12V)

3. Algorithme de charge PWM avec point de consigne de charge automatique en fonction de la tension de la batterie

4. indication LED pour l'état de charge et l'état de charge

5. Écran LCD 20x4 caractères pour afficher les tensions, le courant, la puissance, l'énergie et la température.

6. Protection contre la foudre

7. Protection de flux de courant inverse

8. Court-circuit et protection contre les surcharges

9. Compensation de température pour la charge

10. Port USB pour charger des gadgets

Fournitures

Vous pouvez commander le PCB V2.02 auprès de PCBWay

1. Arduino Nano (Amazon / Banggood)

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

3. Diode de puissance -MBR2045 (Amazon/Aliexpress)

4. Buck Converter-MP2307 (Amazon / Banggood)

5. Capteur de température - DS18B20 (Amazon / Banggood)

6. Capteur de courant - ACS712 (Amazon / Banggood)

Diode 7. TVS - P6KE36CA (Amazon/Aliexpress)

8. Transistors - 2N3904 (Amazon / Banggood)

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

10. Condensateurs céramiques (0,1 uF x 2) (Amazon / Banggood)

11. Écran LCD I2C 20x4 (Amazon / Banggood)

12. LED RVB (Amazon / Banggood)

13. LED bicolore (Amazon)

15. Cavaliers/fils (Amazon/Banggood)

16. Épingles d'en-tête (Amazon / Banggood)

17. Dissipateurs de chaleur (Amazon / Aliexpress)

18. Porte-fusible et fusibles (Amazon)

19. Bouton poussoir (Amazon / Banggood)

22. Bornes à vis 1x6 broches (Aliexpress)

23. Entretoises PCB (Banggood)

24. Prise USB (Amazon / Banggood)

Outils:

1. Fer à souder (Amazon)

2. Pompe à dessouder (Amazon)

2. Coupe-fil et dénudeur (Amazon)

3. Tournevis (Amazon)

Étape 1: Principe de fonctionnement d'un contrôleur de charge PWM

PWM signifie Pulse Width Modulation, qui correspond à la méthode utilisée pour réguler la charge. Sa fonction est d'abaisser la tension du panneau solaire jusqu'à ce qu'elle soit proche de celle de la batterie pour s'assurer que la batterie est correctement chargée. En d'autres termes, ils verrouillent la tension du panneau solaire sur la tension de la batterie en faisant glisser le panneau solaire Vmp vers la tension du système de batterie sans changement de courant.

Il utilise un commutateur électronique (MOSFET) pour connecter et déconnecter le panneau solaire avec la batterie. En commutant le MOSFET à haute fréquence avec différentes largeurs d'impulsion, une tension constante peut être maintenue. Le contrôleur PWM s'ajuste automatiquement en faisant varier les largeurs (longueurs) et la fréquence des impulsions envoyées à la batterie.

Lorsque la largeur est à 100 %, le MOSFET est à pleine puissance, ce qui permet au panneau solaire de charger la batterie en masse. Lorsque la largeur est à 0%, le transistor est éteint en circuit ouvert le panneau solaire empêchant tout courant de circuler vers la batterie lorsque la batterie est complètement chargée.

Étape 2: Comment fonctionne le circuit ?

Le cœur du contrôleur de charge est une carte Arduino Nano. L'Arduino détecte les tensions du panneau solaire et de la batterie en utilisant deux circuits diviseurs de tension. En fonction de ces niveaux de tension, il décide comment charger la batterie et contrôler la charge.

Remarque: dans l'image ci-dessus, il y a une erreur typographique dans le signal de puissance et de contrôle. La ligne rouge est pour l'alimentation et la ligne jaune est pour le signal de contrôle.

L'ensemble du schéma est divisé en les circuits suivants:

1. Circuit de distribution d'énergie:

La puissance de la batterie (B+ & B-) est réduite à 5V par le convertisseur buck X1 (MP2307). La sortie du convertisseur abaisseur est distribuée à

1. Carte Arduino

2. LED d'indication

3. Écran LCD

4. Port USB pour charger les gadgets.

2. Capteurs d'entrée:

Les tensions du panneau solaire et de la batterie sont détectées à l'aide de deux circuits diviseurs de tension constitués de résistances R1-R2 et R3-R4. C1 et C2 sont des condensateurs de filtrage pour filtrer les signaux parasites indésirables. La sortie des diviseurs de tension est connectée aux broches analogiques Arduino A0 et A1 respectivement.

Le panneau solaire et les courants de charge sont détectés à l'aide de deux modules ACS712. La sortie des capteurs de courant est connectée respectivement aux broches analogiques Arduino A3 et A2.

La température de la batterie est mesurée à l'aide d'un capteur de température DS18B20. R16 (4.7K) est une résistance pull-up. La sortie du capteur de température est connectée à la broche Arduino Digital D12.

3. Circuits de contrôle:

Les circuits de commande sont essentiellement constitués de deux p-MOSFET Q1 et Q2. Le MOSFET Q1 est utilisé pour envoyer l'impulsion de charge à la batterie et le MOSFET Q2 est utilisé pour piloter la charge. Deux circuits de commande MOSFET sont constitués de deux transistors T1 et T2 avec des résistances de rappel R6 et R8. Le courant de base des transistors est contrôlé par les résistances R5 et R7.

4. Circuits de protection:

La surtension d'entrée côté panneau solaire est protégée par une diode TVS D1. Le courant inverse de la batterie au panneau solaire est protégé par une diode Schottky D2. La surintensité est protégée par un fusible F1.

5. Indication LED:

LED1, LED2 et LED3 sont utilisés pour indiquer respectivement l'état de l'énergie solaire, de la batterie et de la charge. Les résistances R9 à R15 sont des résistances de limitation de courant.

7. Écran LCD:

Un écran LCD I2C est utilisé pour afficher divers paramètres.

8. Chargement USB:

La prise USB est connectée à la sortie 5V du convertisseur Buck.

9. Réinitialisation du système:

SW1 est un bouton poussoir pour réinitialiser l'Arduino.

Vous pouvez télécharger le schéma au format PDF ci-joint.

Étape 3: Fonctions principales du contrôleur de charge solaire

Le contrôleur de charge est conçu en prenant soin des points suivants.

1. Empêcher la surcharge de la batterie: pour limiter l'énergie fournie à la batterie par le panneau solaire lorsque la batterie est complètement chargée. Ceci est implémenté dans charge_cycle() de mon code.

2. Empêcher la décharge excessive de la batterie: pour déconnecter la batterie des charges électriques lorsque la batterie atteint un état de charge faible. Ceci est implémenté dans load_control() de mon code.

3. Fournir des fonctions de contrôle de charge: pour connecter et déconnecter automatiquement une charge électrique à une heure spécifiée. La charge s'allumera au coucher du soleil et s'éteindra au lever du soleil. Ceci est implémenté dans load_control() de mon code. 4. Surveillance de la puissance et de l'énergie: pour surveiller la puissance et l'énergie de la charge et les afficher.

5. Protégez contre les conditions anormales: pour protéger le circuit des différentes situations anormales telles que la foudre, les surtensions, les surintensités et les courts-circuits, etc.

6. Indication et affichage: Pour indiquer et afficher les différents paramètres

7. Communication série: Pour imprimer divers paramètres dans le moniteur série

8. Chargement USB: Pour charger les appareils intelligents

Étape 4: mesure de la tension

Les capteurs de tension sont utilisés pour détecter la tension du panneau solaire et de la batterie. Il est mis en œuvre en utilisant deux circuits diviseurs de tension. Il se compose de deux résistances R1=100k et R2=20k pour détecter la tension du panneau solaire et de même R3=100k et R4=20k pour la tension de la batterie. La sortie des R1 et R2 est connectée à la broche analogique Arduino A0 et la sortie des R3 et R4 est connectée à la broche analogique Arduino A1.

Mesure de tension: les entrées analogiques d'Arduino peuvent être utilisées pour mesurer la tension continue entre 0 et 5 V (lors de l'utilisation de la tension de référence analogique standard de 5 V) et cette plage peut être augmentée en utilisant un réseau diviseur de tension. Le diviseur de tension abaisse la tension mesurée dans la plage des entrées analogiques Arduino.

Pour un circuit diviseur de tension Vout = R2/(R1+R2) x Vin

Vin = (R1+R2)/R2 x Vout

La fonction analogRead() lit la tension et la convertit en un nombre compris entre 0 et 1023

Calibration: Nous allons lire la valeur de sortie avec l'une des entrées analogiques d'Arduino et sa fonction analogRead(). Cette fonction génère une valeur entre 0 et 1023 qui est de 0,00488V pour chaque incrément (Comme 5/1024 = 0,00488V)

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

Vin = nombre ADC * 0,00488 * (120/20) Volt // La partie en surbrillance est le facteur d'échelle

Remarque: Cela nous amène à croire qu'une lecture de 1023 correspond à une tension d'entrée d'exactement 5,0 volts. En pratique, vous ne pouvez pas toujours obtenir 5V de la broche Arduino 5V. Ainsi, lors de l'étalonnage, mesurez d'abord la tension entre les broches 5v et GND d'Arduino à l'aide d'un multimètre et utilisez le facteur d'échelle en utilisant la formule ci-dessous:

Facteur d'échelle = tension mesurée/1024

Étape 5: Mesure du courant

Pour la mesure de courant, j'ai utilisé un capteur de courant à effet Hall ACS 712 -5A variante. Il existe trois variantes du capteur ACS712 en fonction de la portée de sa détection de courant. Le capteur ACS712 lit la valeur actuelle et la convertit en une valeur de tension pertinente. La valeur qui relie les deux mesures est la Sensibilité. La sensibilité de sortie pour toutes les variantes est la suivante:

Modèle ACS712 -> Plage de courant -> Sensibilité

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

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

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

Dans ce projet, j'ai utilisé la variante 5A, pour laquelle la sensibilité est de 185mV/A et la tension de détection moyenne est de 2,5V en l'absence de courant.

Étalonnage:

valeur de lecture analogique = analogRead(Pin);

Valeur = (5/1024) * valeur de lecture analogique // Si vous n'obtenez pas 5 V de la broche Arduino 5 V, alors, Courant en amp = (Valeur – OffsetVoltage) / sensibilité

Mais selon les fiches techniques, la tension de décalage est de 2,5 V et la sensibilité est de 185 mV/A

Courant en amp = (Valeur-2,5)/0,185

Étape 6: Mesure de la température

Pourquoi la surveillance de la température est-elle requise ?

Les réactions chimiques de la batterie changent avec la température. Au fur et à mesure que la batterie se réchauffe, le dégagement gazeux augmente. Au fur et à mesure que la batterie refroidit, elle devient plus résistante à la charge. En fonction de la variation de la température de la batterie, il est important d'ajuster la charge en fonction des changements de température. Il est donc important d'ajuster la charge pour tenir compte des effets de la température. Le capteur de température mesurera la température de la batterie et le contrôleur de charge solaire utilise cette entrée pour ajuster le point de consigne de charge selon les besoins. La valeur de compensation est de - 5mv /degC/cell pour les batteries de type plomb-acide. (–30mV/ºC pour 12V et 15mV/ºC pour batterie 6V). Le signe négatif de la compensation de température indique qu'une augmentation de la température nécessite une réduction de la consigne de charge. Pour plus de détails, vous pouvez suivre cet article.

Mesure de la température par DS18B20

J'ai utilisé une sonde externe DS18B20 pour mesurer la température de la batterie. Il utilise un protocole à un fil pour communiquer avec le microcontrôleur. Il peut être connecté au port-J4 de la carte.

Pour s'interfacer avec le capteur de température DS18B20, vous devez installer la bibliothèque One Wire et la bibliothèque Dallas Temperature.

Vous pouvez lire cet article pour plus de détails sur le capteur DS18B20.

Étape 7: Circuit de charge USB

Le convertisseur abaisseur MP2307 utilisé pour l'alimentation peut fournir un courant jusqu'à 3A. Il a donc une marge suffisante pour charger les gadgets USB. La prise USB VCC est connectée à 5V et GND est connecté à GND. Vous pouvez vous référer au schéma ci-dessus.

Remarque: La tension de sortie USB n'est pas maintenue à 5 V lorsque le courant de charge dépasse 1 A. Je recommanderais donc de limiter la charge USB en dessous de 1A.

Étape 8: Algorithme de charge

Lorsque le contrôleur est connecté à la batterie, le programme démarre l'opération. Dans un premier temps, il vérifie si la tension du panneau est suffisante pour charger la batterie. Si oui, alors il entrera dans le cycle de charge. Le cycle de charge se compose de 3 étapes.

Étape 1 Charge en vrac:

Arduino connectera directement le panneau solaire à la batterie (cycle d'utilisation de 99 %). La tension de la batterie augmentera progressivement. Lorsque la tension de la batterie atteint 14,4 V, l'étape 2 commence.

Dans cette étape, le courant est presque constant.

Charge d'absorption étape 2:

À ce stade, Arduino régulera le courant de charge en maintenant le niveau de tension à 14,4 pendant une heure. La tension est maintenue constante en ajustant le rapport cyclique.

Charge flottante de l'étape 3:

Le contrôleur génère la charge d'entretien pour maintenir le niveau de tension à 13,5 V. Cette étape permet à la batterie d'être complètement chargée. Si la tension de la batterie est inférieure à 13,2 V pendant 10 minutes.

Le cycle de charge sera répété.

Étape 9: Contrôle de la charge

Pour connecter et déconnecter automatiquement la charge en surveillant le crépuscule/l'aube et la tension de la batterie, le contrôle de charge est utilisé.

L'objectif principal du contrôle de charge est de déconnecter la charge de la batterie pour la protéger d'une décharge profonde. Une décharge profonde pourrait endommager la batterie.

La borne de charge CC est conçue pour une charge CC de faible puissance telle que l'éclairage public.

Le panneau PV lui-même est utilisé comme capteur de lumière.

En supposant que la tension du panneau solaire > 5 V signifie l'aube et quand < 5 V le crépuscule.

Condition ON: le soir, lorsque le niveau de tension PV tombe en dessous de 5 V et que la tension de la batterie est supérieure au réglage LVD, le contrôleur allume la charge et le voyant vert de la charge s'allume.

Condition OFF: La charge sera coupée dans les deux conditions suivantes.

1. Le matin, lorsque la tension PV est supérieure à 5 v, 2. Lorsque la tension de la batterie est inférieure au réglage LVD La LED rouge de charge allumée indique que la charge est coupée.

LVD est appelé déconnexion basse tension

Étape 10: Puissance et énergie

Puissance: La puissance est le produit de la tension (volt) et du courant (Amp)

P=VxI L'unité de puissance est le Watt ou le KW

Énergie: L'énergie est le produit de la puissance (watt) et du temps (heure)

E= L'unité d'énergie Pxt est le watt-heure ou le kilowatt-heure (kWh)

Pour surveiller la puissance et l'énergie ci-dessus, la logique est implémentée dans le logiciel et les paramètres sont affichés sur un écran LCD de 20x4 caractères.

Crédit image: imgoat

Étape 11: Protections

1. Polarité inversée et protection contre le courant inversé pour panneau solaire

Pour la protection contre l'inversion de polarité et l'inversion de courant, une diode Schottky (MBR2045) est utilisée.

2. Protection contre les surcharges et les décharges profondes

La protection contre les surcharges et les décharges profondes est mise en œuvre par le logiciel.

3. Protection contre les courts-circuits et les surcharges

La protection contre les courts-circuits et les surcharges est assurée par un fusible F1.

4. Protection contre les surtensions à l'entrée du panneau solaire

Des surtensions temporaires se produisent dans les systèmes électriques pour diverses raisons, mais la foudre provoque les surtensions les plus graves. Cela est particulièrement vrai avec les systèmes PV en raison des emplacements exposés et des câbles de connexion du système. Dans cette nouvelle conception, j'ai utilisé une diode TVS bidirectionnelle de 600 watts (P6KE36CA) pour supprimer la foudre et les surtensions aux bornes PV.

crédit image: images libres

Étape 12: Indications LED

1. LED solaire: LED1 Une LED bicolore (rouge/vert) est utilisée pour indiquer l'état de l'énergie solaire, c'est-à-dire le crépuscule ou l'aube.

LED solaire -----État solaire

Jour vert

ROUGE ------------------------- Nuit

2. LED d'état de charge de la batterie (SOC): LED2

Un paramètre important qui définit le contenu énergétique de la batterie est l'état de charge (SOC). Ce paramètre indique la quantité de charge disponible dans la batterie. La LED RVB est utilisée pour indiquer l'état de charge de la batterie. Pour la connexion, reportez-vous au schéma ci-dessus.

LED de la batterie ---------- État de la batterie

ROUGE ------------------ La tension est FAIBLE

VERT ------------------ La tension est saine

BLEU ------------------ Complètement chargé

2. LED de charge: LED3

Une LED bicolore (rouge/vert) est utilisée pour l'indication de l'état de la charge. Reportez-vous au schéma ci-dessus pour la connexion.

LED de charge -------------------État de charge

VERT ----------------------- Connecté (ON)

ROUGE ------------------------ Déconnecté (OFF)

Étape 13: Écran LCD

Un écran LCD 20X4 est utilisé pour surveiller les paramètres du panneau solaire, de la batterie et de la charge.

Pour plus de simplicité, un écran LCD I2C est choisi pour ce projet. Il n'a besoin que de 4 fils pour s'interfacer avec l'Arduino.

La connexion est ci-dessous:

LCD Arduino

VCC 5V, GNDGND, SDAA4, SCLA5

Rangée-1: Tension, courant et puissance du panneau solaire

Rangée 2: tension de la batterie, température et état du chargeur (en charge/pas en charge)

Ligne 3: courant de charge, puissance et état de charge

Ligne 4: Énergie d'entrée du panneau solaire et Énergie consommée par la charge.

Vous devez télécharger la bibliothèque à partir de LiquidCrystal_I2C.

Étape 14: Prototypage et test

1. Planche à pain:

Tout d'abord, j'ai fait le circuit sur une planche à pain. Le principal avantage d'une maquette sans soudure est qu'elle est sans soudure. Ainsi, vous pouvez facilement modifier la conception en débranchant simplement les composants et les câbles selon vos besoins.

2. Panneau perforé:

Après avoir fait les tests de la planche à pain, j'ai fait le circuit sur une planche perforée. Pour le faire, suivez les instructions ci-dessous

i) Insérez d'abord toutes les pièces dans le trou du panneau perforé.

ii) Soudez toutes les plaquettes des composants et coupez les pattes supplémentaires à l'aide d'une pince.

iii) Connectez les plots à souder en utilisant des fils selon le schéma.

iv) Utilisez une entretoise pour isoler le circuit de la terre.

Le circuit de la carte perforée est vraiment solide et peut être déployé dans un projet de façon permanente. Après avoir testé le prototype, si tout fonctionne parfaitement, nous pouvons passer à la conception du PCB final.

Étape 15: Conception de PCB

J'ai dessiné le schéma en utilisant le logiciel en ligne EasyEDA après être passé à la disposition PCB.

Tous les composants que vous avez ajoutés dans le schéma doivent être là, empilés les uns sur les autres, prêts à être placés et acheminés. Faites glisser les composants en saisissant ses plots. Ensuite, placez-le à l'intérieur de la bordure rectangulaire.

Disposez tous les composants de manière à ce que la carte occupe un espace minimum. Plus la taille de la carte est petite, moins le coût de fabrication du PCB sera élevé. Il sera utile si cette carte comporte des trous de montage afin qu'elle puisse être montée dans un boîtier.

Maintenant, vous devez router. Le routage est la partie la plus amusante de tout ce processus. C'est comme résoudre un puzzle ! En utilisant l'outil de suivi, nous devons connecter tous les composants. Vous pouvez utiliser à la fois la couche supérieure et la couche inférieure pour éviter le chevauchement entre deux pistes différentes et raccourcir les pistes.

Vous pouvez utiliser le calque Silk pour ajouter du texte au tableau. De plus, nous pouvons insérer un fichier image, j'ajoute donc une image du logo de mon site Web à imprimer sur le tableau. En fin de compte, à l'aide de l'outil de zone de cuivre, nous devons créer la zone de masse du PCB.

Le PCB est maintenant prêt pour la fabrication.

Étape 16: Téléchargez les fichiers Gerber

Après avoir fabriqué le PCB, nous devons générer les fichiers qui peuvent être envoyés à une entreprise de fabrication de PCB qui nous renverra en temps voulu un vrai PCB.

Dans EasyEDA, vous pouvez sortir les fichiers de fabrication (fichier Gerber) via Document > Générer Gerber, ou en cliquant sur le bouton Générer Gerber dans la barre d'outils. Le fichier Gerber généré est un package compressé. Après décompression, vous pouvez voir les 8 fichiers suivants:

1. Cuivre inférieur:.gbl

2. Cuivre supérieur:.gtl

3. Masques de soudure inférieurs:.gbs

4. Meilleurs masques à souder:.gts

5. Sérigraphie inférieure:.gbo

6. Sérigraphie supérieure:.gto

7. Perceuse:.drl

8. Contour:.contour

Vous pouvez télécharger les fichiers Gerber depuis PCBWay

Lorsque vous passez une commande auprès de PCBWay, je reçois un don de 10 % de PCBWay pour une contribution à mon travail. Votre petite aide peut m'encourager à faire un travail plus impressionnant à l'avenir. Merci de votre collaboration.

Étape 17: Fabrication de PCB

Il est maintenant temps de trouver un fabricant de PCB qui peut transformer nos fichiers Gerber en un véritable PCB. J'ai envoyé mes fichiers Gerber à JLCPCB pour la fabrication de mon PCB. Leur service est extrêmement bon. J'ai reçu mon PCB en Inde dans les 10 jours.

La nomenclature du projet est jointe ci-dessous.

Étape 18: Souder les composants

Après avoir reçu la carte de la fabrique de PCB, vous devez souder les composants.

Pour le soudage, vous aurez besoin d'un fer à souder décent, d'une soudure, d'une pince, de mèches ou d'une pompe à dessouder et d'un multimètre.

Il est recommandé de souder les composants en fonction de leur hauteur. Soudez d'abord les composants de moindre hauteur.

Vous pouvez suivre les étapes suivantes pour souder les composants:

1. Poussez les pattes des composants dans leurs trous et retournez le PCB sur le dos.

2. Tenez la pointe du fer à souder à la jonction de la pastille et de la patte du composant.

3. Introduisez de la soudure dans le joint de manière à ce qu'elle s'écoule tout autour du fil et recouvre la pastille. Une fois qu'il a coulé tout autour, éloignez la pointe.

4. Coupez les pattes supplémentaires à l'aide d'une pince coupante.

Suivez les règles ci-dessus pour souder tous les composants.

Étape 19: Montage du capteur de courant ACS712

Le capteur de courant ACS712 que j'ai reçu a une borne à vis pré-soudée pour la connexion. Pour souder le module directement sur la carte PCB, vous devez d'abord dessouder la borne à vis.

Je dessoude la borne à vis à l'aide d'une pompe à dessouder comme indiqué ci-dessus.

Ensuite, je soude le module ACS712 à l'envers.

Pour connecter les bornes Ip+ et Ip- au PCB, j'ai utilisé les pattes des bornes de la diode.

Étape 20: Ajout du convertisseur Buck

Pour souder le module Buck Converter, vous devez préparer 4 broches d'en-tête droites comme indiqué ci-dessus.

Soudez les 4 broches d'en-tête sur le X1, 2 sont pour la sortie et les deux autres sont pour les entrées.

Étape 21: Ajout de l'Arduino Nano

Lorsque vous achetez les en-têtes droits, ils seront trop longs pour l'Arduino Nano. Vous devrez les couper à une longueur appropriée. Cela signifie 15 broches chacune.

La meilleure façon de couper les pièces d'en-tête femelles est de compter 15 broches, de tirer sur la 16e broche, puis d'utiliser une pince pour couper l'espace entre la 15e et la 17e broche.

Nous devons maintenant installer les connecteurs femelles sur le PCB. Prenez vos en-têtes femelles et placez-les sur les en-têtes mâles de la carte Arduino Nano.

Ensuite, soudez les broches femelles de l'en-tête au PCB du contrôleur de charge.

Étape 22: Préparation des MOSFET

Avant de souder les MOSFET Q1 Q2 et la diode D1 sur le PCB, il est préférable de leur fixer d'abord les dissipateurs thermiques. Les dissipateurs thermiques sont utilisés pour évacuer la chaleur de l'appareil afin de maintenir une température de l'appareil plus basse.

Appliquez une couche de composé dissipateur thermique sur la plaque de base métallique MOSFET. Ensuite, placez le tampon thermiquement conducteur entre le MOSFET et le dissipateur thermique et serrez la vis. Vous pouvez lire cet article sur les raisons pour lesquelles le dissipateur de chaleur est essentiel.

Enfin, soudez-les sur le PCB du contrôleur de charge.

Étape 23: Montage des entretoises

Après avoir soudé toutes les pièces, montez les entretoises aux 4 coins. J'ai utilisé des entretoises hexagonales en laiton M3.

L'utilisation d'entretoises fournira un dégagement suffisant aux joints de soudure et aux fils du sol.

Étape 24: Logiciels et bibliothèques

Tout d'abord, téléchargez le code Arduino ci-joint. Téléchargez ensuite les bibliothèques suivantes et installez-les.

1. Un fil

2. DallasTempérature

3. LiquidCrystal_I2C

4. Bibliothèque PID

Le code entier est divisé en un petit bloc fonctionnel pour plus de flexibilité. Supposons que l'utilisateur ne souhaite pas utiliser un écran LCD et qu'il soit satisfait de l'indication LED. Ensuite, désactivez simplement lcd_display() de la boucle void(). C'est tout. De même, selon les besoins de l'utilisateur, il peut activer et désactiver les différentes fonctionnalités.

Après avoir installé toutes les bibliothèques ci-dessus, téléchargez le code Arduino.

Remarque: Je travaille actuellement sur le logiciel pour implémenter un meilleur algorithme de charge. Veuillez rester en contact pour obtenir la dernière version.

Mise à jour le 02.04.2020

Téléchargement d'un nouveau logiciel avec un algorithme de charge amélioré et la mise en œuvre du contrôleur PID dans celui-ci.

Étape 25: Tests finaux

Connectez les bornes de batterie du contrôleur de charge (BAT) à une batterie 12V. Assurez-vous que la polarité est correcte. Après la connexion, la LED et l'écran LCD commenceront à fonctionner immédiatement. Vous remarquerez également la tension et la température de la batterie sur la 2e rangée de l'écran LCD.

Connectez ensuite un panneau solaire au terminal solaire (SOL), vous pouvez voir la tension solaire, le courant et la puissance sur la première rangée de l'écran LCD. J'ai utilisé une alimentation de laboratoire pour simuler le panneau solaire. J'ai utilisé mes wattmètres pour comparer les valeurs de tension, de courant et de puissance avec l'écran LCD.

La procédure de test est montrée dans cette vidéo de démonstration

À l'avenir, je concevrai un boîtier imprimé en 3D pour ce projet. Rester en contact.

Ce projet est une participation au concours PCB, veuillez voter pour moi. Vos votes sont une véritable inspiration pour moi de travailler plus dur pour écrire des projets plus utiles comme celui-ci.

Merci d'avoir lu mon Instructable. Si vous aimez mon projet, n'oubliez pas de le partager.

Les commentaires et retours sont toujours bienvenus.

Finaliste du PCB Design Challenge