Controlador de carga solar DIY Arduino PWM5 (archivos de PCB y software incluidos): 9 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Hace unos años, Julian Ilett diseñó el controlador de carga solar "PWM5" original, basado en un microcontrolador PIC. También experimentó con una versión basada en Arduino. Puede encontrar sus videos aquí:

según el esquema de Julian, arduined.eu diseñó una versión muy pequeña, basada en el Arduino Pro Mini de 5V y 16MHz:

Después de haber diseñado y construido dos cargadores solares MPPT buck, quería probar este diseño muy simple.

Paso 1: Dibujar el esquema

El esquema se basa en uno dibujado a mano de Julián. Traté de hacerlo lo más fácil de entender posible. También será la base para una placa de circuito impreso adecuada.

Paso 2: diseñar una placa de circuito impreso adecuada

El esquema de Eagle fue la base para este diseño de PCB. Las pistas son de un solo lado y muy anchas. Esto le permite grabar sus tableros fácilmente, si no desea pedirlos a un fabricante.

Paso 3: preparación de la placa prototipo

Antes de ordenar las placas, quería verificar el diseño en una pieza de placa prototipo. Su tamaño es de 0,8 x 1,4 pulgadas.

Paso 4: poblar el tablero

Debido a que la placa debe tener el mismo tamaño que la Pro Mini, los componentes están muy juntos. Por supuesto, también podríamos usar componentes SMD, pero quería mantener el diseño lo más amigable posible con el bricolaje. Los nombres de los componentes se pueden encontrar en el esquema. Todas las resistencias tienen un tamaño de 1/4 Watt.

Por cierto: este fue mi primer intento de soldadura sin plomo. Para que parezca más limpio;-)

Paso 5: Prueba del circuito de la bomba de carga Dickson

Como quería mantener el consumo de energía lo más bajo posible (alrededor de 6 mA), he utilizado la versión de 3,3 V y 8 MHz del Arduino Pro Mini. Entonces, debido al suministro de 3.3V (en lugar de 5V), no estaba seguro de si la bomba de carga podría generar el voltaje de puerta requerido para el MOSFET IRF3205. Así que hice un pequeño experimento con diferentes frecuencias PWM y condensadores de bomba. Como puede ver, el voltaje de aproximadamente 5,5 V no fue suficiente para impulsar un MOSFET de nivel no lógico. Entonces decidí usar un IRLZ44N. Este es el llamado MOSFET de nivel lógico y funciona bien con 5V.

Paso 6: Soldar los componentes y cables restantes

Luego llegó el momento de soldar los componentes restantes, así como los cables y el diodo externo anti-respaldo. ¡Este diodo es muy importante! Asegúrese de que pueda manejar su corriente máxima.

Paso 7: pruebas de software

Debido a que el software original era un poco como tú, decidí escribir el mío. Puede descargarlo (y los archivos Eagle PCB, así como los Gerbers) en mi GitHub. El enlace está al final de este Instructable.

Un paso importante fue averiguar la frecuencia de conmutación máxima de los circuitos del controlador MOSFET de Julians. Como puede ver, 15 kHz se ve horrible (medido en la puerta MOSFET) y produciría mucho calor. 2 kHz, por otro lado, parece aceptable. Puedes ver las diferencias en el video en la primera página de este artículo.

Para hacer las mediciones requeridas, he usado mi osciloscopio de bolsillo DSO201 barato, un multímetro y un medidor de potencia Arduino de bricolaje.

Paso 8: Conclusión, enlaces de descarga

Entonces, ¿cuál es la conclusión de este pequeño proyecto? Funciona bien, pero, por supuesto, no se puede usar para voltajes nominales de batería por debajo de 12V. Al menos sería muy ineficiente en este caso, porque es solo un cargador PWM en lugar de un convertidor Buck. Tampoco tiene seguimiento MPPT. Pero por su tamaño es bastante impresionante. También funciona con paneles solares muy pequeños o con luz solar muy tenue.

Y, por supuesto, es muy divertido construirlo. También disfruté jugar con mi osciloscopio y visualizar el circuito del controlador MOSFET.

Espero que este pequeño Instructable te haya sido útil. También eche un vistazo a mis otros videos de electrónica en mi canal de YouTube.

Software, archivos Eagle CAD y archivos Gerber en mi GitHub:

github.com/TheDIYGuy999/PWM5

Cargadores MPPT en mi GitHub:

github.com/TheDIYGuy999/MPPT_Buck_Converte…

github.com/TheDIYGuy999/MPPT_Buck_Converte…

Mi canal de YouTube:

www.youtube.com/channel/UCqWO3PNCSjHmYiACD…

Paso 9: Dónde pedir sus tableros

Las tablas se pueden pedir aquí:

jlcpcb.com (con los archivos Gerber adjuntos)

oshpark.com (con el archivo del tablero Eagle)

por supuesto también hay otras alternativas