DIY Arduino PWM5 Solar Charge Controller (PCB-bestanden en software inbegrepen) - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Een paar jaar geleden ontwierp Julian Ilett de originele, op PIC microcontroller gebaseerde "PWM5" zonnelaadcontroller. Hij experimenteerde ook met een op Arduino gebaseerde versie. Je kunt zijn video's hier vinden:

volgens Julians schema ontwierp arduined.eu een zeer kleine versie, gebaseerd op de 5V, 16MHz Arduino Pro Mini:

Nadat ik al twee MPPT buck zonneladers had ontworpen en gebouwd, wilde ik dit zeer simplistische ontwerp proberen.

Stap 1: Het schema tekenen

Het schema is gebaseerd op Julians handgetekende. Ik heb geprobeerd het zo begrijpelijk mogelijk te maken. Het zal ook de basis zijn voor een goede PCB.

Stap 2: Een goede PCB ontwerpen

Het Eagle-schema was de basis voor deze PCB-lay-out. De sporen zijn enkelzijdig en zeer breed. Hierdoor kun je je boards gemakkelijk etsen, als je ze niet bij een fabrikant wilt bestellen.

Stap 3: Het prototypebord voorbereiden

Voordat ik de borden bestelde, wilde ik het ontwerp verifiëren op een stuk prototypebord. Het formaat is 0,8 x 1,4 inch.

Stap 4: Het bord vullen

Omdat het bord hetzelfde formaat moet hebben als de Pro Mini, zitten de componenten erg dicht op elkaar. Natuurlijk konden we ook SMD-componenten gebruiken, maar ik wilde het ontwerp zo DIY-vriendelijk mogelijk houden. De componentnamen zijn te vinden op het schema. Alle weerstanden zijn 1/4 Watt.

BTW: Dit was mijn eerste loodvrije soldeerpoging. Dus het zou er schoner uit kunnen zien;-)

Stap 5: Het Dickson-laadpompcircuit testen

Omdat ik het stroomverbruik zo laag mogelijk wilde houden (het is rond de 6mA), heb ik de 3.3V, 8MHz versie van de Arduino Pro Mini gebruikt. Dus vanwege de 3,3V (in plaats van 5V) voeding, was ik er niet zeker van of de laadpomp de vereiste poortspanning voor de IRF3205 MOSFET zou kunnen genereren. Dus deed ik een klein experiment met verschillende PWM-frequenties en pompcondensatoren. Zoals u kunt zien, was de spanning van ongeveer 5,5 V niet voldoende om een MOSFET met een niet-logisch niveau aan te sturen. Dus besloot ik een IRLZ44N te gebruiken. Dit is een zogenaamde logic level MOSFET en werkt prima met 5V.

Stap 6: Solderen van de resterende componenten en draden

Toen was het tijd om de resterende componenten te solderen, evenals de draden en de externe anti-backed diode. Deze diode is erg belangrijk! Zorg ervoor dat het uw maximale stroom aankan.

Stap 7: Softwaretests

Omdat de originele software een beetje was zoals jij het doet, besloot ik mijn eigen software te schrijven. Je kunt het (en de Eagle PCB-bestanden evenals de Gerbers) downloaden op mijn GitHub. De link is aan het einde van deze Instructable.

Een belangrijke stap was het bepalen van de maximale schakelfrequentie van de MOSFET-driverschakelingen van Julians. Zoals je kunt zien, ziet 15kHz er vreselijk uit (gemeten bij de MOSFET-poort) en zou het veel warmte produceren. 2kHz daarentegen ziet er acceptabel uit. Je kunt de verschillen zien in de video op de eerste pagina van dit artikel.

Om de vereiste metingen te doen, heb ik mijn goedkope DSO201-zakoscilloscoop, een multimeter en een doe-het-zelf Arduino-vermogensmeter gebruikt.

Stap 8: Conclusie, links downloaden

Dus, wat is de conclusie van dit kleine project? Het werkt prima, maar kan natuurlijk niet worden gebruikt voor nominale batterijspanningen onder 12V. In dit geval zou het in ieder geval erg inefficiënt zijn, omdat het gewoon een PWM-oplader is in plaats van een buck-converter. Het heeft ook geen MPPT-tracking. Maar voor zijn grootte is het behoorlijk indrukwekkend. Het werkt ook met zeer kleine zonnepanelen of met zeer zwak zonlicht.

En natuurlijk is het erg leuk om dit ding te bouwen. Ik vond het ook leuk om met mijn oscilloscoop te spelen en de MOSFET-drivercircuits te visualiseren.

Ik hoop dat deze kleine Instructable nuttig voor je was. Kijk ook eens naar mijn andere elektronica video's op mijn YouTube kanaal.

Software, Eagle CAD-bestanden en Gerber-bestanden op mijn GitHub:

github.com/TheDIYGuy999/PWM5

MPPT-opladers op mijn GitHub:

github.com/TheDIYGuy999/MPPT_Buck_Converte…

github.com/TheDIYGuy999/MPPT_Buck_Converte…

Mijn YouTube-kanaal:

www.youtube.com/channel/UCqWO3PNCSjHmYiACD…

Stap 9: waar u uw borden kunt bestellen

De planken zijn hier te bestellen:

jlcpcb.com (met de bijgevoegde Gerber-bestanden)

oshpark.com (met het Eagle-bordbestand)

natuurlijk zijn er ook andere alternatieven