CONTROLADOR DE CARGA SOLAR ARDUINO PWM (V 2.02): 25 Pasos (con Imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Si planea instalar un sistema solar fuera de la red con un banco de baterías, necesitará un controlador de carga solar. Es un dispositivo que se coloca entre el panel solar y el banco de baterías para controlar la cantidad de energía eléctrica producida por los paneles solares que ingresan a las baterías. La función principal es asegurarse de que la batería esté correctamente cargada y protegida contra sobrecargas. A medida que aumenta el voltaje de entrada del panel solar, el controlador de carga regula la carga a las baterías evitando cualquier sobrecarga y desconecta la carga cuando la batería está descargada.

Puede ver mis proyectos solares en mi sitio web: www.opengreenenergy.com y el canal de YouTube: Open Green Energy

Tipos de controladores de carga solar

Actualmente, existen dos tipos de controladores de carga que se utilizan comúnmente en los sistemas de energía fotovoltaica:

1. Controlador de modulación de ancho de pulso (PWM)

2. Controlador de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT)

En este Instructable, le explicaré sobre el controlador de carga solar PWM. También he publicado algunos artículos sobre controladores de carga PWM anteriormente. La versión anterior de mis controladores de carga solar es bastante popular en Internet y útil para personas de todo el mundo.

Al considerar los comentarios y preguntas de mis versiones anteriores, modifiqué mi controlador de carga PWM V2.0 existente para hacer la nueva versión 2.02.

Los siguientes son los cambios en V2.02 w.r.t V2.0:

1. El regulador de voltaje lineal de baja eficiencia se reemplaza por un convertidor reductor MP2307 para una fuente de alimentación de 5V.

2. Un sensor de corriente adicional para monitorear la corriente proveniente del panel solar.

3. MOSFET-IRF9540 se reemplaza por IRF4905 para un mejor rendimiento.

4. El sensor de temperatura incorporado LM35 se reemplaza por una sonda DS18B20 para un control preciso de la temperatura de la batería.

5. Puerto USB para cargar dispositivos inteligentes.

6. Uso de un fusible en lugar de dos

7. Un LED adicional para indicar el estado de la energía solar.

8. Implementación del algoritmo de carga de 3 etapas.

9. Implementación del controlador PID en el algoritmo de carga.

10. Hizo una PCB personalizada para el proyecto.

Especificación

1. Controlador de carga y medidor de energía

2. Selección automática de voltaje de batería (6V / 12V)

3. Algoritmo de carga PWM con punto de ajuste de carga automática según el voltaje de la batería

Indicación 4. LED para el estado de carga y el estado de la carga

5. Pantalla LCD de 20x4 caracteres para mostrar voltajes, corriente, potencia, energía y temperatura.

6.protección contra rayos

7. Protección de flujo de corriente inversa

8. Protección contra cortocircuitos y sobrecargas

9. Compensación de temperatura para la carga

10. Puerto USB para cargar dispositivos

Suministros

Puede pedir el PCB V2.02 de PCBWay

1. Arduino Nano (Amazon / Banggood)

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

3. Diodo de potencia -MBR2045 (Amazon / Aliexpress)

4. Buck Converter-MP2307 (Amazon / Banggood)

5. Sensor de temperatura - DS18B20 (Amazon / Banggood)

6. Sensor de corriente - ACS712 (Amazon / Banggood)

7. Diodo TVS- P6KE36CA (Amazon / Aliexpress)

8. Transistores - 2N3904 (Amazon / Banggood)

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

10.condensadores de cerámica (0.1uF x 2) (Amazon / Banggood)

11. LCD I2C 20x4 (Amazon / Banggood)

12. RGB LED (Amazon / Banggood)

13. LED de dos colores (Amazon)

15. Alambres de puente / cables (Amazon / Banggood)

16. Pinzas de encabezado (Amazon / Banggood)

17 Disipadores de calor (Amazon / Aliexpress)

18. Portafusibles y fusibles (Amazon)

19. Pulse el botón (Amazon / Banggood)

22 Terminales de tornillo 1x6 pin (Aliexpress)

23 Separadores de PCB (Banggood)

24. Toma USB (Amazon / Banggood)

Instrumentos:

1 soldador (Amazon)

2. Bomba desoldadora (Amazon)

2. Cortador y pelador de cables (Amazon)

3. Destornillador (Amazon)

Paso 1: Principio de funcionamiento de un controlador de carga PWM

PWM significa Pulse Width Modulation, que significa el método que utiliza para regular la carga. Su función es bajar el voltaje del panel solar hasta cerca del de la batería para asegurarse de que la batería esté cargada correctamente. En otras palabras, bloquean el voltaje del panel solar al voltaje de la batería arrastrando el Vmp del panel solar hasta el voltaje del sistema de batería sin cambios en la corriente.

Utiliza un interruptor electrónico (MOSFET) para conectar y desconectar el panel solar con la batería. Al cambiar el MOSFET a alta frecuencia con varios anchos de pulso, se puede mantener un voltaje constante. El controlador PWM se autoajusta variando los anchos (longitudes) y la frecuencia de los pulsos enviados a la batería.

Cuando el ancho está al 100%, el MOSFET está completamente encendido, lo que permite que el panel solar cargue la batería a granel. Cuando el ancho está al 0%, el transistor está APAGADO, lo que abre el circuito del panel solar, lo que evita que la corriente fluya hacia la batería cuando la batería está completamente cargada.

Paso 2: ¿Cómo funciona el circuito?

El corazón del controlador de carga es una placa Arduino Nano. El Arduino detecta los voltajes del panel solar y la batería mediante el uso de dos circuitos divisores de voltaje. Según estos niveles de voltaje, decide cómo cargar la batería y controlar la carga.

Nota: En la imagen de arriba, hay un error tipográfico en la señal de control y potencia. La línea roja es para alimentación y la línea amarilla es para señal de control.

Todo el esquema se divide en los siguientes circuitos:

1. Circuito de distribución de energía:

El convertidor reductor X1 (MP2307) reduce la energía de la batería (B + y B-) a 5V. La salida del convertidor reductor se distribuye a

1. Placa Arduino

2. LED de indicación

3. Pantalla LCD

4. Puerto USB para cargar dispositivos.

2. Sensores de entrada:

Los voltajes del panel solar y de la batería se detectan mediante el uso de dos circuitos divisores de voltaje que constan de las resistencias R1-R2 y R3-R4. C1 y C2 son condensadores de filtro para filtrar las señales de ruido no deseadas. La salida de los divisores de voltaje está conectada a los pines analógicos A0 y A1 de Arduino respectivamente.

El panel solar y las corrientes de carga se detectan mediante el uso de dos módulos ACS712. La salida de los sensores de corriente está conectada al pin analógico A3 y A2 de Arduino respectivamente.

La temperatura de la batería se mide utilizando un sensor de temperatura DS18B20. R16 (4.7K) es una resistencia pull-up. La salida del sensor de temperatura está conectada al pin D12 de Arduino Digital.

3. Circuitos de control:

Los circuitos de control están formados básicamente por dos p-MOSFETs Q1 y Q2. El MOSFET Q1 se usa para enviar el pulso de carga a la batería y el MOSFET Q2 se usa para impulsar la carga. Dos circuitos de controlador MOSFET constan de dos transistores T1 y T2 con resistencias pull-up R6 y R8. La corriente de base de los transistores está controlada por las resistencias R5 y R7.

4. Circuitos de protección:

La sobretensión de entrada del lado del panel solar está protegida mediante el uso de un diodo TVS D1. La corriente inversa de la batería al panel solar está protegida por un diodo Schottky D2. La sobrecorriente está protegida por un fusible F1.

5. Indicación LED:

LED1, LED2 y LED3 se utilizan para indicar el estado solar, de la batería y de la carga, respectivamente. Las resistencias R9 a R15 son resistencias limitadoras de corriente.

7. Pantalla LCD:

Se utiliza una pantalla LCD I2C para mostrar varios parámetros.

8. Carga USB:

La toma USB está conectada a una salida de 5 V del convertidor Buck.

9. Reinicio del sistema:

SW1 es un botón para restablecer el Arduino.

Puede descargar el esquema en formato PDF adjunto a continuación.

Paso 3: Funciones principales del controlador de carga solar

El controlador de carga está diseñado teniendo en cuenta los siguientes puntos.

1. Evite la sobrecarga de la batería: Para limitar la energía suministrada a la batería por el panel solar cuando la batería está completamente cargada. Esto se implementa en charge_cycle () de mi código.

2. Evite la descarga excesiva de la batería: Para desconectar la batería de las cargas eléctricas cuando la batería alcanza un estado de carga bajo. Esto se implementa en load_control () de mi código.

3. Proporcionar funciones de control de carga: Para conectar y desconectar automáticamente una carga eléctrica en un momento específico. La carga se encenderá cuando se ponga el sol y se apagará cuando salga el sol. Esto se implementa en load_control () de mi código. 4. Monitoreo de potencia y energía: para monitorear la potencia y energía de la carga y mostrarla.

5. Proteger de condiciones anormales: Para proteger el circuito de diferentes situaciones anormales como rayos, sobretensión, sobrecorriente y cortocircuito, etc.

6. Indicando y mostrando: Para indicar y mostrar los diversos parámetros

7. Comunicación en serie: para imprimir varios parámetros en el monitor en serie

8. Carga USB: para cargar dispositivos inteligentes

Paso 4: medición de voltaje

Los sensores de voltaje se utilizan para detectar el voltaje del panel solar y la batería. Se implementa mediante el uso de dos circuitos divisores de voltaje. Consiste en dos resistencias R1 = 100k y R2 = 20k para detectar el voltaje del panel solar y, de manera similar, R3 = 100k y R4 = 20k para el voltaje de la batería. La salida de R1 y R2 está conectada al pin analógico A0 de Arduino y la salida de R3 y R4 está conectada al pin analógico A1 de Arduino.

Medición de voltaje: las entradas analógicas de Arduino se pueden usar para medir el voltaje de CC entre 0 y 5 V (cuando se usa el voltaje de referencia analógico estándar de 5 V) y este rango se puede aumentar mediante el uso de una red de divisor de voltaje. El divisor de voltaje reduce el voltaje que se mide dentro del rango de las entradas analógicas de Arduino.

Para un circuito divisor de voltaje Vout = R2 / (R1 + R2) x Vin

Vin = (R1 + R2) / R2 x Vout

La función analogRead () lee el voltaje y lo convierte en un número entre 0 y 1023

Calibración: Vamos a leer el valor de salida con una de las entradas analógicas de Arduino y su función analogRead (). Esa función genera un valor entre 0 y 1023 que es 0.00488V para cada incremento (como 5/1024 = 0.00488V)

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

Vin = recuento de ADC * 0.00488 * (120/20) Volt // La parte resaltada es el factor de escala

Nota: Esto nos lleva a creer que una lectura de 1023 corresponde a un voltaje de entrada de exactamente 5.0 voltios. En la práctica, es posible que no siempre obtenga 5V del pin 5V de Arduino. Entonces, durante la calibración, primero mida el voltaje entre los pines 5v y GND de Arduino usando un multímetro, y use el factor de escala usando la siguiente fórmula:

Factor de escala = voltaje medido / 1024

Paso 5: medición de corriente

Para la medición de corriente, utilicé un sensor de corriente de efecto Hall, variante ACS 712 -5A. Hay tres variantes del sensor ACS712 según el rango de su detección de corriente. El sensor ACS712 lee el valor actual y lo convierte en un valor de voltaje relevante. El valor que vincula las dos medidas es la sensibilidad. La sensibilidad de salida para todas las variantes es la siguiente:

Modelo ACS712 -> Rango de corriente-> Sensibilidad

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

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

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

En este proyecto, he usado la variante 5A, para la cual la sensibilidad es de 185 mV / A y la tensión de detección media es de 2,5 V cuando no hay corriente.

Calibración:

valor de lectura analógica = analogRead (Pin);

Valor = (5/1024) * valor de lectura analógica // Si no obtiene 5V del pin Arduino 5V entonces, Corriente en amperios = (Valor - voltaje de compensación) / sensibilidad

Pero según las hojas de datos, el voltaje de compensación es de 2,5 V y la sensibilidad es de 185 mV / A

Corriente en amperios = (Valor-2.5) /0.185

Paso 6: medición de temperatura

¿Por qué se requiere el monitoreo de temperatura?

Las reacciones químicas de la batería cambian con la temperatura. A medida que la batería se calienta, aumenta la formación de gases. A medida que la batería se enfría, se vuelve más resistente a la carga. Dependiendo de cuánto varíe la temperatura de la batería, es importante ajustar la carga para los cambios de temperatura. Por tanto, es importante ajustar la carga para tener en cuenta los efectos de la temperatura. El sensor de temperatura medirá la temperatura de la batería y el controlador de carga solar utiliza esta entrada para ajustar el punto de ajuste de carga según sea necesario. El valor de compensación es - 5mv / degC / celda para baterías de tipo plomo-ácido. (–30mV / ºC para 12V y 15mV / ºC para batería de 6V). El signo negativo de compensación de temperatura indica que un aumento de temperatura requiere una reducción en el punto de ajuste de carga. Para obtener más detalles, puede seguir este artículo.

Medición de temperatura por DS18B20

He utilizado una sonda externa DS18B20 para medir la temperatura de la batería. Utiliza un protocolo de un solo cable para comunicarse con el microcontrolador. Se puede conectar al puerto J4 de la placa.

Para interactuar con el sensor de temperatura DS18B20, debe instalar la biblioteca One Wire y la biblioteca Dallas Temperature.

Puede leer este artículo para obtener más detalles sobre el sensor DS18B20.

Paso 7: circuito de carga USB

El convertidor reductor MP2307 utilizado para la fuente de alimentación puede entregar una corriente de hasta 3A. Por lo que tiene un margen suficiente para cargar los dispositivos USB. La toma USB VCC está conectada a 5V y GND está conectada a GND. Puede consultar el esquema anterior.

Nota: El voltaje de salida USB no se mantiene en 5 V cuando la corriente de carga excede 1 A. Por lo que recomendaría limitar la carga USB por debajo de 1A.

Paso 8: Algoritmo de carga

Cuando el controlador está conectado a la batería, el programa iniciará la operación. Inicialmente, comprueba si el voltaje del panel es suficiente para cargar la batería. Si es así, entrará en el ciclo de carga. El ciclo de carga consta de 3 etapas.

Carga a granel de la etapa 1:

Arduino conectará el panel solar a la batería directamente (ciclo de trabajo del 99%). El voltaje de la batería aumentará gradualmente. Cuando el voltaje de la batería alcance los 14,4 V, comenzará la etapa 2.

En esta etapa, la corriente es casi constante.

Carga de absorción de la etapa 2:

En esta etapa, Arduino regulará la corriente de carga manteniendo el nivel de voltaje en 14,4 durante una hora. El voltaje se mantiene constante ajustando el ciclo de trabajo.

Carga flotante de la etapa 3:

El controlador genera la carga lenta para mantener el nivel de voltaje en 13,5 V. Esta etapa mantiene la batería completamente cargada. Si el voltaje de la batería es inferior a 13,2 V durante 10 minutos.

Se repetirá el ciclo de carga.

Paso 9: Control de carga

Para conectar y desconectar automáticamente la carga monitoreando el anochecer / amanecer y el voltaje de la batería, se usa el control de carga.

El propósito principal del control de carga es desconectar la carga de la batería para protegerla de una descarga profunda. Una descarga profunda podría dañar la batería.

El terminal de carga de CC está diseñado para cargas de CC de baja potencia, como la luz de la calle.

El propio panel fotovoltaico se utiliza como sensor de luz.

Suponiendo que el voltaje del panel solar> 5V significa amanecer y cuando <5V anochecer.

Condición de ENCENDIDO: Por la noche, cuando el nivel de voltaje fotovoltaico cae por debajo de 5 V y el voltaje de la batería es más alto que el ajuste LVD, el controlador encenderá la carga y el LED verde de carga se iluminará.

Condición de APAGADO: La carga se cortará en las dos condiciones siguientes.

1. Por la mañana, cuando la tensión fotovoltaica es superior a 5 V, 2. Cuando el voltaje de la batería es menor que el ajuste LVD El LED rojo de carga ENCENDIDO indica que la carga está cortada.

LVD se conoce como desconexión de bajo voltaje

Paso 10: Poder y energía

Potencia: la potencia es el producto del voltaje (voltios) y la corriente (amperios)

P = VxI La unidad de potencia es Watt o KW

Energía: la energía es el producto de la potencia (vatios) y el tiempo (hora)

E = Pxt La unidad de energía es Watt Hora o Kilovatio Hora (kWh)

Para monitorear la potencia y la energía, la lógica anterior se implementa en el software y los parámetros se muestran en una pantalla LCD de 20x4 caracteres.

Crédito de la imagen: imgoat

Paso 11: Protecciones

1. Protección de polaridad inversa y corriente inversa para panel solar

Para protección contra polaridad inversa y flujo de corriente inversa, se utiliza un diodo Schottky (MBR2045).

2. Protección contra sobrecarga y descarga profunda

El software implementa la protección contra sobrecargas y descargas profundas.

3. Protección contra cortocircuitos y sobrecargas

La protección contra cortocircuitos y sobrecargas se realiza mediante un fusible F1.

4. Protección contra sobretensión en la entrada del panel solar

Las sobretensiones temporales ocurren en los sistemas de energía por una variedad de razones, pero los rayos causan las sobretensiones más severas. Esto es particularmente cierto con los sistemas fotovoltaicos debido a las ubicaciones expuestas y los cables de conexión del sistema. En este nuevo diseño, utilicé un diodo TVS bidireccional de 600 vatios (P6KE36CA) para suprimir los rayos y la sobretensión en los terminales fotovoltaicos.

crédito de la imagen: freeimages

Paso 12: Indicaciones LED

1. LED solar: LED1 Se utiliza un LED bicolor (rojo / verde) para indicar el estado de la energía solar, es decir, anochecer o amanecer.

LED solar ------------------- Estado solar

Dia verde

Noche roja

2. LED de estado de carga de la batería (SOC): LED2

Un parámetro importante que define el contenido de energía de la batería es el estado de carga (SOC). Este parámetro indica cuánta carga está disponible en la batería. El LED RGB se utiliza para indicar el estado de carga de la batería. Para la conexión, consulte el esquema anterior.

LED de batería ---------- Estado de la batería

ROJO ------------------ El voltaje es BAJO

VERDE ------------------ El voltaje es saludable

AZUL ------------------ Totalmente cargado

2. LED de carga: LED3

Se utiliza un LED bicolor (rojo / verde) para indicar el estado de la carga. Consulte el esquema anterior para la conexión.

LED de carga ------------------- Estado de carga

VERDE ----------------------- Conectado (ENCENDIDO)

ROJO ------------------------- Desconectado (APAGADO)

Paso 13: Pantalla LCD

Se utiliza una pantalla LCD de 20X4 caracteres para monitorear el panel solar, la batería y los parámetros de carga.

Por simplicidad, se elige una pantalla LCD I2C para este proyecto. Solo necesita 4 cables para interactuar con Arduino.

La conexión está a continuación:

LCD Arduino

VCC 5V, GNDGND, SDAA4, SCLA5

Fila-1: voltaje, corriente y potencia del panel solar

Fila-2: voltaje de la batería, temperatura y estado del cargador (cargando / no cargando)

Fila 3: corriente de carga, potencia y estado de carga

Fila-4: Energía de entrada del panel solar y Energía consumida por la carga.

Tienes que descargar la biblioteca de LiquidCrystal_I2C.

Paso 14: creación de prototipos y pruebas

1. Placa de pruebas:

Primero, hice el circuito en una placa de pruebas. La principal ventaja de una placa de pruebas sin soldadura es que no tiene soldadura. Por lo tanto, puede cambiar fácilmente el diseño simplemente desconectando los componentes y cables cuando lo necesite.

2. Tablero perforado:

Después de hacer la prueba del tablero, hice el circuito en un tablero perforado. Para hacerlo, siga las instrucciones a continuación.

i) Primero inserte todas las partes en el orificio de la placa perforada.

ii) Suelde todas las almohadillas de los componentes y recorte las patas adicionales con una pinza.

iii) Conecte las almohadillas de soldadura utilizando cables según el esquema.

iv) Utilice un separador para aislar el circuito del suelo.

El circuito de placa perforada es realmente fuerte y se puede implementar en un proyecto de forma permanente. Después de probar el prototipo, si todo funciona a la perfección podemos pasar a diseñar la PCB final.

Paso 15: Diseño de PCB

Dibujé el esquema utilizando el software en línea EasyEDA y luego cambié al diseño de PCB.

Todos los componentes que agregó en el esquema deben estar allí, apilados uno encima del otro, listos para ser colocados y enrutados. Arrastre los componentes agarrándolos por sus almohadillas. Luego colóquelo dentro del borde rectangular.

Disponga todos los componentes de tal forma que la placa ocupe el mínimo espacio. Cuanto menor sea el tamaño de la placa, más barato será el costo de fabricación de la PCB. Será útil si esta placa tiene algunos orificios de montaje para que pueda montarse en un gabinete.

Ahora tienes que enrutar. El enrutamiento es la parte más divertida de todo este proceso. ¡Es como resolver un rompecabezas! Usando la herramienta de seguimiento, necesitamos conectar todos los componentes. Puede utilizar tanto la capa superior como la inferior para evitar la superposición entre dos pistas diferentes y hacer que las pistas sean más cortas.

Puedes usar la capa Silk para agregar texto al tablero. Además, podemos insertar un archivo de imagen, por lo que agrego una imagen del logotipo de mi sitio web para que se imprima en la pizarra. Al final, usando la herramienta de área de cobre, necesitamos crear el área de tierra de la PCB.

Ahora el PCB está listo para su fabricación.

Paso 16: descargue los archivos Gerber

Después de hacer la PCB, tenemos que generar los archivos que se pueden enviar a una empresa de fabricación de PCB que, a su debido tiempo, nos enviará de vuelta alguna PCB real.

En EasyEDA puede generar los archivos de fabricación (archivo Gerber) a través de Documento> Generar Gerber, o haciendo clic en el botón Generar Gerber de la barra de herramientas. El archivo Gerber generado es un paquete comprimido. Después de la descompresión, puede ver los siguientes 8 archivos:

1. Cobre inferior:.gbl

2. Cobre superior:.gtl

3. Máscaras de soldadura inferiores:.gbs

4. Máscaras de soldadura superior:.gts

5. Pantalla de seda inferior:.gbo

6. Pantalla de seda superior:.gto

7. Taladro:.drl

8. Esbozo:.esquema

Puede descargar los archivos Gerber de PCBWay

Cuando hagas un pedido de PCBWay, recibiré una donación del 10% de PCBWay como contribución a mi trabajo. Su pequeña ayuda puede animarme a hacer un trabajo más asombroso en el futuro. Gracias por su cooperación.

Paso 17: Fabricación de PCB

Ahora es el momento de encontrar un fabricante de PCB que pueda convertir nuestros archivos Gerber en un PCB real. Envié mis archivos Gerber a JLCPCB para la fabricación de mi PCB. Su servicio es muy bueno. Recibí mi PCB en India en 10 días.

La lista de materiales del proyecto se adjunta a continuación.

Paso 18: Soldar los componentes

Después de recibir la placa de la fábrica de PCB, debe soldar los componentes.

Para soldar, necesitará un soldador, un soldador, una pinza, una bomba o una mecha desoldadora decentes y un multímetro.

Es una buena práctica soldar los componentes según su altura. Suelde primero los componentes de menor altura.

Puede seguir los siguientes pasos para soldar los componentes:

1. Empuje las patas de los componentes a través de sus orificios y coloque la PCB boca arriba.

2. Sostenga la punta del soldador a la unión de la almohadilla y la pata del componente.

3. Introduzca la soldadura en la junta para que fluya alrededor del cable y cubra la almohadilla. Una vez que haya fluido por todos lados, aleja la punta.

4. Recorte las piernas adicionales con una pinza.

Siga las reglas anteriores para soldar todos los componentes.

Paso 19: Montaje del sensor de corriente ACS712

El sensor de corriente ACS712 que he recibido tiene un terminal de tornillo presoldado para la conexión. Para soldar el módulo directamente en la placa PCB, primero debe desoldar el terminal de tornillo.

Desoldo el terminal de tornillo con la ayuda de una bomba desoldadora como se muestra arriba.

Luego sueldo el módulo ACS712 al revés.

Para conectar el terminal Ip + e Ip- al PCB, utilicé las patas del terminal de diodo.

Paso 20: Agregar el convertidor Buck

Para soldar el módulo Buck Converter, debe preparar 4 pines de cabezal rectos como se muestra arriba.

Suelde los 4 pines del cabezal en el X1, 2 son para salida y los dos restantes son para entradas.

Paso 21: Agregar el Arduino Nano

Cuando compre los encabezados rectos, serán demasiado largos para el Arduino Nano. Deberá recortarlos a una longitud adecuada. Esto significa 15 pines cada uno.

La mejor manera de recortar las piezas del cabezal hembra es contar 15 pines, tirar del pin 16 y luego usar una pinza para cortar el espacio entre el pin 15 y el 17.

Ahora necesitamos instalar los encabezados hembra en la PCB. Tome sus encabezados femeninos y colóquelos en los encabezados masculinos en la placa Arduino Nano.

Luego suelde las clavijas del cabezal hembra a la PCB del controlador de carga.

Paso 22: preparación de los MOSFET

Antes de soldar los MOSFET Q1 Q2 y el diodo D1 a la PCB, es mejor conectarlos primero a los disipadores de calor. Los disipadores de calor se utilizan para alejar el calor del dispositivo con el fin de mantener una temperatura más baja del dispositivo.

Aplique una capa de compuesto disipador de calor sobre la placa base de metal MOSFET. Luego coloque la almohadilla termoconductora entre el MOSFET y el disipador de calor y apriete el tornillo. Puede leer este artículo sobre por qué el disipador de calor es esencial.

Finalmente, suéltelos al PCB controlador de carga.

Paso 23: Montaje de los separadores

Después de soldar todas las piezas, monte los separadores en las 4 esquinas. Usé separadores hexagonales de latón M3.

El uso de separadores proporcionará suficiente espacio libre para las juntas de soldadura y los cables desde el suelo.

Paso 24: Software y bibliotecas

Primero, descargue el Código Arduino adjunto. Luego descargue las siguientes bibliotecas e instálelas.

1. Un cable

2. Temperatura de Dallas

3. LiquidCrystal_I2C

4. Biblioteca PID

Todo el código se divide en un pequeño bloque funcional para mayor flexibilidad. Suponga que el usuario no está interesado en utilizar una pantalla LCD y está satisfecho con la indicación LED. Luego, simplemente desactive lcd_display () del bucle void (). Eso es todo. Del mismo modo, de acuerdo con los requisitos del usuario, puede habilitar y deshabilitar las diversas funciones.

Después de instalar todas las bibliotecas anteriores, cargue el código Arduino.

Nota: ahora estoy trabajando en el software para implementar un mejor algoritmo de carga. Manténgase en contacto para obtener la última versión.

Actualización 02.04.2020

Se cargó un nuevo software con un algoritmo de carga mejorado y la implementación del controlador PID en él.

Paso 25: Prueba final

Conecte los terminales de la batería del controlador de carga (BAT) a una batería de 12V. Asegúrese de que la polaridad sea la correcta. Después de la conexión, el LED y la pantalla LCD comenzarán a funcionar inmediatamente. También notará el voltaje y la temperatura de la batería en la segunda fila de la pantalla LCD.

Luego, conecte un panel solar al terminal solar (SOL), puede ver el voltaje solar, la corriente y la potencia en la primera fila de la pantalla LCD. He utilizado una fuente de alimentación de laboratorio para simular el panel solar. Usé mis medidores de potencia para comparar los valores de voltaje, corriente y potencia con la pantalla LCD.

El procedimiento de prueba se muestra en este video de demostración.

En el futuro, diseñaré un recinto impreso en 3D para este proyecto. Mantenerse en contacto.

Este proyecto es una entrada en el Concurso de PCB, por favor vote por mí. Tus votos son una verdadera inspiración para mí para trabajar más duro para escribir proyectos más útiles como este.

Gracias por leer mi Instructable. Si te gusta mi proyecto, no olvides compartirlo.

Los comentarios y sugerencias son siempre bienvenidos.

Finalista en el desafío de diseño de PCB