CONTRLEUR DE CHARGE SOLAIRE ARDUINO (Version-1): 11 étapes (avec photos)

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

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Dans mes instructables précédentes, j'ai décrit les détails de la surveillance de l'énergie d'un système solaire hors réseau. J'ai également remporté le concours de circuits 123D pour cela. Vous pouvez voir ce compteur d'énergie ARDUINO.

Enfin, je poste mon nouveau contrôleur de charge version 3. La nouvelle version est plus efficace et fonctionne avec l'algorithme MPPT.

Vous pouvez retrouver tous mes projets sur:

Vous pouvez le voir en cliquant sur le lien suivant.

CONTRLEUR DE CHARGE SOLAIRE ARDUINO MPPT (version-3.0)

Vous pouvez voir mon contrôleur de charge version 1 en cliquant sur le lien suivant.

CONTRLEUR DE CHARGE SOLAIRE ARDUINO (Version 2.0)

Dans le système d'énergie solaire, le contrôleur de charge est le cœur du système qui a été conçu pour protéger la batterie rechargeable. Dans ce instructables, j'expliquerai le contrôleur de charge PWM.

En Inde, la plupart des gens vivent dans des zones rurales où la ligne de transmission du réseau national n'est pas encore atteinte. Les réseaux électriques existants ne sont pas capables de fournir l'électricité dont ces pauvres ont besoin. Ainsi, les sources d'énergie renouvelables (panneaux générateurs) sont la meilleure option, je pense. Je connais mieux la douleur de la vie du village car je viens également de cette région. J'ai donc conçu ce contrôleur de charge solaire bricolage pour aider les autres ainsi que pour ma maison. Vous ne pouvez pas croire, mon système d'éclairage solaire fait maison aide beaucoup lors du récent cyclone Phailin.

L'énergie solaire a l'avantage d'être moins entretenue et sans pollution, mais ses principaux inconvénients sont son coût de fabrication élevé et son faible rendement de conversion d'énergie. Étant donné que les panneaux solaires ont encore une efficacité de conversion relativement faible, le coût global du système peut être réduit à l'aide d'un contrôleur de charge solaire efficace qui peut extraire la puissance maximale possible du panneau.

Qu'est-ce qu'un contrôleur de charge ?

Un contrôleur de charge solaire régule la tension et le courant provenant de vos panneaux solaires qui sont placés entre un panneau solaire et une batterie. Il est utilisé pour maintenir la tension de charge appropriée sur les batteries. Au fur et à mesure que la tension d'entrée du panneau solaire augmente, le contrôleur de charge régule la charge des batteries empêchant toute surcharge.

Types de contrôleur de charge:

1. ON OFF

2. PWM

3. MPPT

Le contrôleur de charge le plus basique (type ON/OFF) surveille simplement la tension de la batterie et ouvre le circuit, arrêtant la charge, lorsque la tension de la batterie atteint un certain niveau.

Parmi les 3 contrôleurs de charge, le MPPT a le rendement le plus élevé, mais il est coûteux et nécessite des circuits et un algorithme complexes.

Qu'est-ce que le PWM:

La modulation de largeur d'impulsion (PWM) est le moyen le plus efficace pour obtenir une charge de batterie à tension constante en ajustant le rapport cyclique des commutateurs (MOSFET). Dans le contrôleur de charge PWM, le courant du panneau solaire diminue en fonction de l'état de la batterie et des besoins de recharge. Lorsqu'une tension de batterie atteint le point de consigne de régulation, l'algorithme PWM réduit lentement le courant de charge pour éviter le chauffage et le dégagement de gaz de la batterie, mais la charge continue de renvoyer la quantité maximale d'énergie à la batterie dans les plus brefs délais.

Avantages du contrôleur de charge PWM:

1. Efficacité de charge plus élevée

2. Durée de vie de la batterie plus longue

3. Réduisez la surchauffe de la batterie

4. Minimise le stress sur la batterie

5. Capacité de désulfater une batterie.

Ce contrôleur de charge peut être utilisé pour:

1. Charger les batteries utilisées dans le système solaire domestique

2. Lanterne solaire en zone rurale

3. Chargement du téléphone portable

Je pense avoir beaucoup décrit l'arrière-plan du contrôleur de charge. Let commence à faire le contrôleur.

Comme mes instructables précédents, j'ai utilisé ARDUINO comme microcontrôleur qui comprend PWM et ADC sur puce.

Étape 1: Pièces et outils requis:

Les pièces:

1. ARDUINO UNO (Amazonie)

2. Écran LCD 16x2 CARACTÈRES (Amazon)

3. MOSFETS (IRF9530, IRF540 ou équivalent)

4. TRANSISTORS (2N3904 ou transistors NPN équivalents)

5. RÉSISTANCES (Amazon / 10k, 4,7k, 1k, 330ohm)

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

7. DIODE (IN4007)

8. DIODE ZENER 11v (1N4741A)

9. LED (Amazon / Rouge et Vert)

10. FUSIBLES (5A) ET PORTE-FUSIBLE (Amazon)

11. PLANCHE À PAIN (Amazon)

12. PANNEAU PERFORÉ (Amazon)

13. FILS DE CAVALIER (Amazon)

14. BOÎTE À PROJET

15.6 BORNE À VIS BROCHE

16. CARRÉS DE MONTAGE SCOTCH (Amazon)

Outils:

1. EXERCICE (Amazon)

2. PISTOLET À COLLE (Amazon)

3. COUTEAU HOBBY (Amazon)

4. FER À SOUDER (Amazon)

Étape 2: Circuit du contrôleur de charge

Je divise l'ensemble du circuit du contrôleur de charge en 6 sections pour une meilleure compréhension

1. Détection de tension

2. Génération de signaux PWM

3. Commutation et pilote MOSFET

4. Filtre et protection

5. Affichage et indication

6. CHARGE ON/OFF

Étape 3: Capteurs de tension

Les principaux capteurs du contrôleur de charge sont des capteurs de tension qui peuvent facilement être mis en œuvre en utilisant un circuit diviseur de tension. Nous devons détecter la tension provenant du panneau solaire et la tension de la batterie.

Comme la tension d'entrée de la broche analogique ARDUINO est limitée à 5V, j'ai conçu le diviseur de tension de telle sorte que la tension de sortie de celui-ci soit inférieure à 5V. J'ai utilisé un panneau solaire de 5W (Voc = 10v) et un 6v et 5.5Ah Batterie SLA pour stocker l'énergie. Je dois donc réduire la tension à moins de 5 V. J'ai utilisé R1 = 10 k et R2 = 4,7 k pour détecter les deux tensions (tension du panneau solaire et tension de la batterie). La valeur de R1 et R2 peut être inférieure, mais le problème est que lorsque la résistance est faible, le courant est plus élevé, ce qui entraîne une grande quantité d'énergie (P = I^2R) dissipée sous forme de chaleur. Une valeur de résistance différente peut donc être choisie, mais il faut veiller à minimiser la perte de puissance à travers la résistance.

J'ai conçu ce contrôleur de charge pour mes besoins (batterie 6 V et panneau solaire 5 W, 6 V), pour une tension plus élevée, vous devez modifier la valeur des résistances du diviseur. Pour choisir les bonnes résistances, vous pouvez également utiliser une calculatrice en ligne

Dans le code, j'ai nommé la variable "solar_volt" pour la tension du panneau solaire et "bat_volt" pour la tension de la batterie.

Vout=R2/(R1+R2)*V

laissez la tension du panneau = 9V pendant la lumière du soleil

R1=10k et R2=4,7k

volt_solaire =4,7/(10+4,7)*9,0=2,877v

laissez la tension de la batterie est de 7V

bat_volt = 4,7/(10+4,7)*7,0=2,238v

Les deux tensions des diviseurs de tension sont inférieures à 5 V et conviennent à la broche analogique ARDUINO

Calibrage ADC:

prenons un exemple:

tension réelle/sortie diviseur = 3,127 2,43 V est égal à 520 ADC

1 est égal à 0,004673V

Utilisez cette méthode pour étalonner le capteur.

CODE ARDUINO:

for(int i=0;i<150;i++) { sample1+=analogRead(A0); // lecture de la tension d'entrée du panneau solaire

sample2+=analogRead(A1); // lecture de la tension de la batterie

retard(2);

}

échantillon1=échantillon1/150;

échantillon2=échantillon2/150;

volt_solaire=(échantillon1*4,673*3,127)/1000;

bat_volt=(échantillon2*4.673*3.127)/1000;

Pour l'étalonnage ADC, reportez-vous à mes instructables précédentes où j'ai expliqué en profondeur.

Étape 4: Génération de signaux PWM:

Finaliste du concours Arduino

Finaliste du Green Electronics Challenge