- MPPT Şarj Kontrol Cihazı - Tasarım Hususları
- MPPT Denetleyicisini Oluşturmak için Gerekli Bileşenler
- MPPT Solar Charger Devre Şeması
- Solar Şarj Kontrol Cihazı PCB Tasarımı
- PCB siparişi
- PCB'nin montajı
- MPPT Solar Şarj Cihazımızı Test Etme
Hemen hemen her Güneş tabanlı sistemde, güneş enerjisinden şarj edilmesi gereken bir Pil vardır ve daha sonra pilden gelen enerji yükleri sürmek için kullanılacaktır. Bir lityum pili şarj etmek için birden fazla seçenek mevcuttur, ayrıca daha önce basit bir Lityum pil şarj devresi oluşturduk. Ancak bir pili bir güneş paneli ile şarj etmek için en popüler seçenek MPPT veya maksimum güç noktası izleyici topolojisidir çünkü PWM kontrollü şarj cihazları gibi diğer yöntemlerden çok daha iyi doğruluk sağlar.
MPPT, güneş enerjili şarj cihazlarında yaygın olarak kullanılan bir algoritmadır. Şarj kontrolörü, panellerden çıkış voltajını ve akü voltajını ölçer, ardından bu iki veriyi alarak panelin pili şarj etmek için sağlayabileceği en iyi güce karar vermek için bunları karşılaştırır. Durum ne olursa olsun, iyi veya zayıf güneş ışığı koşullarında, MPPT şarj kontrol cihazı bu maksimum güç çıkış faktörünü kullanır ve bunu pil için en iyi şarj voltajına ve akımına dönüştürür. Güneş panelinden güç çıkışı düştüğünde, pil şarj akımı da azalır.
Böylece zayıf güneş ışığı koşullarında akü, güneş panelinin çıkışına göre sürekli olarak şarj olur. Normal solar şarj cihazlarında bu genellikle geçerli değildir. Çünkü her güneş paneli, maksimum çıkış akımı oranı ve kısa devre akımı oranıyla birlikte gelir. Güneş paneli uygun akım çıkışını sağlayamadığında, voltaj önemli ölçüde düşer ve yük akımı değişmez ve kısa devre akım derecesini geçerek güneş panelinin çıkış voltajını sıfır yapar. Bu nedenle, zayıf güneş ışığı koşullarında şarj tamamen durdurulur. Ancak MPPT, pil şarj akımını kontrol ederek pilin zayıf güneş ışığı koşullarında bile şarj olmasına izin verir.
MPPT'ler dönüşümde yaklaşık % 90-95 verimlidir. Bununla birlikte, verimlilik aynı zamanda güneş sürücü sıcaklığına, pil sıcaklığına, güneş paneli kalitesine ve dönüştürme verimliliğine de bağlıdır. Bu projede, lityum piller için bir Solar MPPT şarj cihazı yapacağız ve çıkışı kontrol edeceğiz. Ayrıca, bir Güneş Sistemine takılı bir lityum pilin bazı kritik pil parametrelerini izlediğimiz IoT Tabanlı Güneş pili izleme Projesine de göz atabilirsiniz.
MPPT Şarj Kontrol Cihazı - Tasarım Hususları
MPPT şarj kontrol cihazı devresi biz bu projede tasarım olduğunu aşağıdaki özellikleri eti olacaktır.
- 2P2S pili (6.4-8.4V) şarj edecek
- Şarj akımı 600mA olacaktır
- Bir adaptör kullanarak ek bir şarj seçeneğine sahip olacaktır.
MPPT Denetleyicisini Oluşturmak için Gerekli Bileşenler
- LT3652 Sürücüsü
- 1N5819 - 3 adet
- 10k pot
- 10 uF Kapasitörler - 2 adet
- Yeşil LED
- Turuncu LED
- 220k direnç
- 330k direnç
- 200k direnç
- 68uH İndüktör
- 1 uF kapasitör
- 100 uF kapasitör - 2 adet
- Batarya - 7.4V
- 1k direnç 2 adet
- Namlu soketi
MPPT Solar Charger Devre Şeması
Tam Solar Şarj Regülatörü Devre aşağıdaki resimde bulunabilir. Daha iyi görünürlük elde etmek için tam sayfa görünümü için üzerine tıklayabilirsiniz.
Devre, 4,95V ila 32V giriş voltajı aralığında çalışan tam bir monolitik kademeli pil şarj cihazı olan LT3652'yi kullanır. Bu nedenle, maksimum giriş aralığı hem güneş enerjisi hem de adaptör için 4,95V ile 32V arasındadır. LT3652, sabit akım / sabit voltaj şarj özellikleri sağlar. Maksimum 2A şarj akımı için akım algılama dirençleri ile programlanabilir.
Çıkış bölümünde, şarj cihazı 3.3V şamandıralı voltaj geri besleme referansı kullanır, bu nedenle 14.4V'a kadar istenen herhangi bir akü tampon voltajı bir direnç bölücü ile programlanabilir. LT3652 ayrıca basit bir kapasitör kullanan programlanabilir bir güvenlik zamanlayıcısı içerir. İstenilen zamana ulaşıldıktan sonra ücretin sonlandırılması için kullanılır. Pil arızalarını tespit etmek faydalıdır.
LT3652, MPPT noktasını ayarlamak için bir potansiyometrenin kullanılabileceği MPPT kurulumu gerektirir. LT3652 bir güneş paneli kullanılarak çalıştırıldığında, giriş düzenleme döngüsü paneli en yüksek çıkış gücünde tutmak için kullanılır. Düzenlemenin nereden korunduğu, MPPT kurulum potansiyometresine bağlıdır.
Bütün bunlar şematik ile bağlantılı. VR1, MPPT noktasını ayarlamak için kullanılır. R2, R3 ve R4, 2S akü şarj voltajını (8.4V) ayarlamak için kullanılır. Akü voltajını ayarlamak için formül şu şekilde verilebilir:
RFB1 = (VBAT (FLT) • 2.5 • 10 5) /3.3 ve RFB2 = (RFB1 • (2.5 • 10 5)) / (RFB1 - (2.5 • 10 5))
C2 kondansatörü, şarj zamanlayıcısını ayarlamak için kullanılır. Zamanlayıcı aşağıdaki formül kullanılarak ayarlanabilir.
tEOC = CTIMER • 4.4 • 10 6 (Saat Olarak)
D3 ve C3, destek diyotu ve yükseltme kapasitörleridir. Dahili anahtarı çalıştırır ve anahtar transistörünün doygunluğunu kolaylaştırır. Takviye pimi 0V ile 8.5V arasında çalışır.
R5 ve R6, paralel bağlanmış bir akım algılama dirençleridir. Şarj akımı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir -
RSENSE = 0.1 / ICHG (MAX)
Şematikteki akım algılama direnci 0.5 Ohm ve 0.22 Ohm olarak seçilir ve paralel olarak 0.15 Ohm oluşturur. Yukarıdaki formülü kullanarak, neredeyse 0,66A şarj akımı üretecektir. C4, C5 ve C6, çıkış filtre kapasitörleridir.
DC varil jakı, adaptör soketine bir adaptör jakı takıldığında güneş paneli bağlantısı kesilecek şekilde bağlanır. D1, şarj durumu olmadığında güneş panelini veya adaptörü ters akım akışından koruyacaktır.
Solar Şarj Kontrol Cihazı PCB Tasarımı
Yukarıda tartışılan MMPT devresi için, aşağıda gösterilen MPPT şarj cihazı kontrolör devre kartını tasarladık.
Tasarım, gerekli GND bakır düzlemine ve uygun bağlantı yollarına sahiptir. Bununla birlikte, LT3652 yeterli PCB ısı emicisi gerektirir. Bu, GND bakır düzlemi kullanılarak ve bu lehim düzlemine yolların yerleştirilmesi kullanılarak oluşturulur.
PCB siparişi
Artık şemaların nasıl çalıştığını anlıyoruz, MPPT Solar Şarj Cihazı Projemiz için PCB oluşturmaya devam edebiliriz. Yukarıdaki devre için PCB düzeni, bağlantıdan Gerber olarak indirilebilir.
- MPPT Solar Charger için GERBER'i indirin
Artık tasarımımız hazır, onları Gerber dosyası kullanarak üretme zamanı. PCB'yi PCBGOGO'dan yapmak oldukça kolaydır, aşağıdaki adımları uygulamanız yeterlidir.
Adım 1: www.pcbgogo.com'a girin, ilk seferinizse kayıt olun. Ardından PCB Prototype sekmesinde PCB'nizin boyutlarını, katman sayısını ve ihtiyacınız olan PCB sayısını girin. PCB'nin 80cm × 80cm olduğunu varsayarsak, boyutları aşağıda gösterildiği gibi ayarlayabilirsiniz.
Adım 2: Şimdi Alıntı Yap düğmesine tıklayarak devam edin. Kullanılan malzeme izi aralığı gibi gerekirse birkaç ek parametrenin ayarlanacağı bir sayfaya yönlendirileceksiniz. Ancak çoğunlukla varsayılan değerler iyi çalışacaktır. Burada dikkate almamız gereken tek şey fiyat ve zamandır. Gördüğünüz gibi, Yapım Süresi sadece 2-3 gündür ve PCB için maliyeti sadece 5 $ 'dır. Ardından, ihtiyacınıza göre tercih edilen bir gönderim yöntemi seçebilirsiniz.
3. Adım: Son adım, Gerber dosyasını yüklemek ve ödemeye devam etmektir. İşlemin sorunsuz olduğundan emin olmak için PCBGOGO, ödemeye devam etmeden önce Gerber dosyanızın geçerli olup olmadığını doğrular. Bu şekilde, PCB'nizin imalat dostu olduğundan ve kararlı bir şekilde size ulaşacağından emin olabilirsiniz.
PCB'nin montajı
Tahta sipariş edildikten sonra, birkaç gün sonra düzgünce etiketlenmiş, iyi paketlenmiş bir kutuda kuryeyle bana ulaştı ve her zaman olduğu gibi PCB'nin kalitesi harikaydı. Tarafımdan alınan PCB aşağıda gösterilmiştir. Gördüğünüz gibi, hem üst hem de alt katman beklendiği gibi çıktı.
Via'lar ve pedlerin hepsi doğru boyuttaydı. Çalışan bir devre elde etmek için PCB kartına monte etmem yaklaşık 15 dakika sürdü. Montajı yapılan kart aşağıda gösterilmiştir.
MPPT Solar Şarj Cihazımızı Test Etme
Devreyi test etmek için 18V.56A değerine sahip bir güneş paneli kullanılır. Aşağıdaki resim, güneş panelinin ayrıntılı teknik özellikleridir.
Şarj için 2P2S pil (8.4V 4000mAH) pil kullanılır. Tüm devre, orta derecede güneş koşullarında test edilir.
Her şeyi bağladıktan sonra, MPPT, Güneş durumu uygun olduğunda ayarlanır ve potansiyometre, şarj LED'i yanmaya başlayana kadar kontrol edilir. Devre oldukça iyi çalıştı ve ayrıntılı çalışma, kurulum ve açıklama aşağıda bağlantısı verilen videoda bulunabilir.
Umarım projeden zevk almışsınızdır ve faydalı bir şeyler öğrenmişsinizdir. Herhangi bir sorunuz varsa, lütfen aşağıdaki yorum bölümüne bırakın. Diğer teknik sorularınıza yanıt almak için forumlarımızı da kullanabilirsiniz.