ARDUINO PWM सोलर चार्ज कंट्रोलर (V 2.02): 25 स्टेप्स (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

यदि आप बैटरी बैंक के साथ ऑफ-ग्रिड सौर प्रणाली स्थापित करने की योजना बना रहे हैं, तो आपको सोलर चार्ज नियंत्रक की आवश्यकता होगी। यह एक उपकरण है जिसे सौर पैनल और बैटरी बैंक के बीच रखा जाता है ताकि बैटरी में जाने वाले सौर पैनलों द्वारा उत्पादित विद्युत ऊर्जा की मात्रा को नियंत्रित किया जा सके। मुख्य कार्य यह सुनिश्चित करना है कि बैटरी ठीक से चार्ज हो और ओवरचार्जिंग से सुरक्षित हो। जैसे ही सौर पैनल से इनपुट वोल्टेज बढ़ता है, चार्ज कंट्रोलर किसी भी ओवरचार्जिंग को रोकने के लिए बैटरी को चार्ज को नियंत्रित करता है और बैटरी के डिस्चार्ज होने पर लोड को डिस्कनेक्ट कर देता है।

आप मेरी वेबसाइट: www.opengreenenergy.com और यूट्यूब चैनल: ओपन ग्रीन एनर्जी पर मेरे सोलर प्रोजेक्ट देख सकते हैं

सौर चार्ज नियंत्रकों के प्रकार

वर्तमान में PV पावर सिस्टम में आमतौर पर दो प्रकार के चार्ज कंट्रोलर का उपयोग किया जाता है:

1. पल्स चौड़ाई मॉडुलन (पीडब्लूएम) नियंत्रक

2. अधिकतम पावर प्वाइंट ट्रैकिंग (एमपीपीटी) नियंत्रक

इस निर्देश में, मैं आपको PWM सोलर चार्ज कंट्रोलर के बारे में बताऊंगा। मैंने पहले भी पीडब्लूएम चार्ज कंट्रोलर्स पर कुछ लेख पोस्ट किए हैं। मेरे सौर चार्ज नियंत्रकों का पुराना संस्करण इंटरनेट पर काफी लोकप्रिय है और दुनिया भर के लोगों के लिए उपयोगी है।

मेरे पिछले संस्करणों की टिप्पणियों और प्रश्नों पर विचार करके, मैंने अपने मौजूदा V2.0 PWM चार्ज कंट्रोलर को नया संस्करण 2.02 बनाने के लिए संशोधित किया है।

V2.02 w.r.t V2.0 में निम्नलिखित परिवर्तन हैं:

1. कम कुशल रैखिक वोल्टेज नियामक को 5V बिजली की आपूर्ति के लिए हिरन कनवर्टर MP2307 द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

2. सौर पैनल से आने वाले करंट की निगरानी के लिए एक अतिरिक्त करंट सेंसर।

3. बेहतर प्रदर्शन के लिए MOSFET-IRF9540 को IRF4905 से बदल दिया गया है।

4. सटीक बैटरी तापमान निगरानी के लिए ऑनबोर्ड LM35 टेम्प-सेंसर को DS18B20 जांच से बदल दिया जाता है।

5. स्मार्ट उपकरणों को चार्ज करने के लिए यूएसबी पोर्ट।

6. दो की जगह सिंगल फ्यूज का इस्तेमाल

7. सौर ऊर्जा की स्थिति को दर्शाने के लिए एक अतिरिक्त एलईडी।

8. 3 चरणों चार्जिंग एल्गोरिदम का कार्यान्वयन।

9. चार्जिंग एल्गोरिथम में पीआईडी नियंत्रक का कार्यान्वयन

10. परियोजना के लिए एक कस्टम पीसीबी बनाया

विनिर्देश

1. चार्ज नियंत्रक के साथ-साथ ऊर्जा मीटर

2. स्वचालित बैटरी वोल्टेज चयन (6V/12V)

3. बैटरी वोल्टेज के अनुसार ऑटो चार्ज सेटपॉइंट के साथ पीडब्लूएम चार्जिंग एल्गोरिदम

4. चार्ज की स्थिति और लोड की स्थिति के लिए एलईडी संकेत

5. वोल्टेज, करंट, पावर, एनर्जी और तापमान को प्रदर्शित करने के लिए 20x4 कैरेक्टर का एलसीडी डिस्प्ले।

6. बिजली संरक्षण

7. रिवर्स वर्तमान प्रवाह संरक्षण

8. शॉर्ट सर्किट और अधिभार संरक्षण

9. चार्ज करने के लिए तापमान मुआवजा

10. गैजेट चार्ज करने के लिए यूएसबी पोर्ट

आपूर्ति

आप PCBWay से PCB V2.02 ऑर्डर कर सकते हैं

1. अरुडिनो नैनो (अमेज़ॅन / बैंगगूड)

2. P-MOSFET - IRF4905 (अमेज़ॅन / बैंगगूड)

3. पावर डायोड -एमबीआर 2045 (अमेज़ॅन / एलीएक्सप्रेस)

4.बक कन्वर्टर-MP2307 (अमेज़ॅन / बैंगगूड)

5. तापमान सेंसर - DS18B20 (अमेज़ॅन / बैंगगूड)

6.वर्तमान सेंसर - ACS712 (अमेज़ॅन / बैंगगूड)

7. TVS डायोड- P6KE36CA (अमेज़न / Aliexpress)

8.ट्रांजिस्टर - 2N3904 (अमेज़ॅन / बैंगगूड)

9.रेसिस्टर्स (100k x 2, 20k x 2, 10k x 2, 1k x 2, 330ohm x 7) (अमेज़ॅन / बैंगगूड)

10.सिरेमिक कैपेसिटर (0.1uF x 2) (अमेज़ॅन / बैंगगूड)

11. 20x4 I2C एलसीडी (अमेज़ॅन / बैंगगूड)

12. RGB एलईडी (अमेज़ॅन / बैंगगूड)

13. द्वि-रंग एलईडी (अमेज़ॅन)

15. जम्पर तार / तार (अमेज़ॅन / बैंगगूड)

16. हैडर पिन (अमेज़ॅन / बैंगगूड)

17. हीट सिंक (अमेज़ॅन / अलीएक्सप्रेस)

18.फ्यूज धारक और फ़्यूज़ (अमेज़ॅन)

19.पुश बटन (अमेज़ॅन / बैंगगूड)

22. स्क्रू टर्मिनल 1x6 पिन (एलीएक्सप्रेस)

23.पीसीबी गतिरोध (बैंगगूड)

24. यूएसबी सॉकेट (अमेज़ॅन / बैंगगूड)

उपकरण:

1. सोल्डरिंग आयरन (अमेज़ॅन)

2. डीसोल्डरिंग पंप (अमेज़ॅन)

2.वायर कटर और स्ट्रिपर (अमेज़ॅन)

3. स्क्रू ड्राइवर (अमेज़न)

चरण 1: पीडब्लूएम चार्ज कंट्रोलर का कार्य सिद्धांत

PWM का मतलब पल्स चौड़ाई मॉडुलन है, जो चार्ज को विनियमित करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधि के लिए है। इसका कार्य सौर पैनल के वोल्टेज को बैटरी के करीब लाना है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि बैटरी ठीक से चार्ज हो। दूसरे शब्दों में, वे सोलर पैनल वोल्टेज को बैटरी वोल्टेज में लॉक कर देते हैं, सोलर पैनल Vmp को बैटरी सिस्टम वोल्टेज तक खींचकर करंट में कोई बदलाव नहीं करते हैं।

यह सौर पैनल को बैटरी से जोड़ने और डिस्कनेक्ट करने के लिए एक इलेक्ट्रॉनिक्स स्विच (MOSFET) का उपयोग करता है। MOSFET को उच्च आवृत्ति पर विभिन्न पल्स चौड़ाई के साथ स्विच करके, एक निरंतर वोल्टेज बनाए रखा जा सकता है। पीडब्लूएम नियंत्रक बैटरी को भेजे गए स्पंदों की चौड़ाई (लंबाई) और आवृत्ति को अलग-अलग करके स्व-समायोजित करता है।

जब चौड़ाई 100% होती है, तो MOSFET पूर्ण रूप से चालू होता है, जिससे सौर पैनल बैटरी को बल्क चार्ज कर सकता है। जब चौड़ाई 0% पर होती है तो ट्रांजिस्टर बंद हो जाता है और सौर पैनल को घुमाता है जिससे बैटरी पूरी तरह चार्ज होने पर किसी भी धारा को बैटरी में बहने से रोकता है।

चरण 2: सर्किट कैसे काम करता है?

चार्ज कंट्रोलर का दिल एक Arduino नैनो बोर्ड है। Arduino दो वोल्टेज विभक्त सर्किट का उपयोग करके सौर पैनल और बैटरी वोल्टेज को महसूस करता है। इन वोल्टेज स्तरों के अनुसार, यह तय करता है कि बैटरी को कैसे चार्ज किया जाए और लोड को कैसे नियंत्रित किया जाए।

नोट: उपरोक्त तस्वीर में पावर और कंट्रोल सिग्नल में टंकण त्रुटि है। रेड लाइन बिजली के लिए है और पीली लाइन नियंत्रण संकेत के लिए है।

पूरे योजनाबद्ध को निम्नलिखित सर्किट में विभाजित किया गया है:

1. विद्युत वितरण सर्किट:

X1 (MP2307) हिरन कनवर्टर द्वारा बैटरी (B+ और B-) से पावर को 5V तक कम किया जाता है। हिरन कनवर्टर से आउटपुट वितरित किया जाता है

1. अरुडिनो बोर्ड

2. संकेत के लिए एल ई डी

3. एलसीडी डिस्प्ले

4. गैजेट चार्ज करने के लिए यूएसबी पोर्ट।

2. इनपुट सेंसर:

प्रतिरोधों R1-R2 और R3-R4 से युक्त दो वोल्टेज विभक्त सर्किट का उपयोग करके सौर पैनल और बैटरी वोल्टेज को महसूस किया जाता है। C1 और C2 अवांछित शोर संकेतों को फ़िल्टर करने के लिए फ़िल्टर कैपेसिटर हैं। वोल्टेज डिवाइडर से आउटपुट क्रमशः Arduino एनालॉग पिन A0 और A1 से जुड़ा है।

दो ACS712 मॉड्यूल का उपयोग करके सौर पैनल और लोड धाराओं को महसूस किया जाता है। वर्तमान सेंसर से आउटपुट क्रमशः Arduino एनालॉग पिन A3 और A2 से जुड़ा है।

बैटरी का तापमान DS18B20 तापमान सेंसर का उपयोग करके मापा जाता है। R16 (4.7K) एक पुल-अप रोकनेवाला है। तापमान सेंसर का आउटपुट Arduino Digital pin D12 से जुड़ा है।

3. नियंत्रण सर्किट:

नियंत्रण सर्किट मूल रूप से दो p-MOSFETs Q1 और Q2 द्वारा बनाए जाते हैं। MOSFET Q1 का उपयोग बैटरी को चार्जिंग पल्स भेजने के लिए किया जाता है और MOSFET Q2 का उपयोग लोड को चलाने के लिए किया जाता है। दो MOSFET ड्राइवर सर्किट में दो ट्रांजिस्टर T1 और T2 होते हैं जिनमें पुल-अप रेसिस्टर्स R6 और R8 होते हैं। ट्रांजिस्टर के बेस करंट को प्रतिरोधक R5 और R7 द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

4. सुरक्षा सर्किट:

सोलर पैनल की तरफ से इनपुट ओवरवॉल्टेज को TVS डायोड D1 का उपयोग करके सुरक्षित किया जाता है। बैटरी से सौर पैनल में रिवर्स करंट एक Schottky डायोड D2 द्वारा सुरक्षित है। ओवरकरंट एक फ्यूज F1 द्वारा सुरक्षित है।

5. एलईडी संकेत:

LED1, LED2 और LED3 का उपयोग क्रमशः सौर, बैटरी और लोड स्थिति को इंगित करने के लिए किया जाता है। प्रतिरोधक R9 से R15 वर्तमान सीमित प्रतिरोधक हैं।

7. एलसीडी डिस्प्ले:

I2C LCD डिस्प्ले का उपयोग विभिन्न मापदंडों को प्रदर्शित करने के लिए किया जाता है।

8. यूएसबी चार्जिंग:

USB सॉकेट बक कन्वर्टर से 5V आउटपुट तक जुड़ा हुआ है।

9. सिस्टम रीसेट:

SW1 Arduino को रीसेट करने के लिए एक पुश बटन है।

आप नीचे संलग्न पीडीएफ प्रारूप में योजनाबद्ध डाउनलोड कर सकते हैं।

चरण 3: सौर चार्ज नियंत्रक के मुख्य कार्य

चार्ज कंट्रोलर को निम्नलिखित बातों का ध्यान रखते हुए बनाया गया है।

1. बैटरी ओवरचार्ज को रोकें: बैटरी के पूरी तरह चार्ज होने पर सौर पैनल द्वारा बैटरी को आपूर्ति की जाने वाली ऊर्जा को सीमित करने के लिए। यह मेरे कोड के चार्ज_साइकिल () में लागू किया गया है।

2. बैटरी ओवर-डिस्चार्ज को रोकें: बैटरी के कम चार्ज होने पर बैटरी को इलेक्ट्रिकल लोड से डिस्कनेक्ट करने के लिए। यह मेरे कोड के load_control() में लागू किया गया है।

3. लोड नियंत्रण कार्य प्रदान करें: एक निर्दिष्ट समय पर विद्युत भार को स्वचालित रूप से कनेक्ट और डिस्कनेक्ट करने के लिए। सूर्यास्त के समय लोड चालू रहेगा और सूर्योदय के समय बंद रहेगा। यह मेरे कोड के load_control() में लागू किया गया है। 4. शक्ति और ऊर्जा की निगरानी: लोड शक्ति और ऊर्जा की निगरानी और इसे प्रदर्शित करने के लिए।

5. असामान्य स्थिति से बचाएं: सर्किट को विभिन्न असामान्य स्थितियों जैसे बिजली, ओवरवॉल्टेज, ओवरकुरेंट, और शॉर्ट सर्किट इत्यादि से बचाने के लिए।

6. संकेत और प्रदर्शित करना: विभिन्न मापदंडों को इंगित करने और प्रदर्शित करने के लिए

7. सीरियल कम्युनिकेशन: सीरियल मॉनिटर में विभिन्न मापदंडों को प्रिंट करने के लिए

8. यूएसबी चार्जिंग: स्मार्ट उपकरणों को चार्ज करने के लिए

चरण 4: वोल्टेज मापन

वोल्टेज सेंसर का उपयोग सौर पैनल और बैटरी के वोल्टेज को समझने के लिए किया जाता है। इसे दो वोल्टेज विभक्त सर्किट का उपयोग करके कार्यान्वित किया जाता है। इसमें सोलर पैनल वोल्टेज को सेंस करने के लिए दो रेसिस्टर्स R1=100k और R2=20k होते हैं और इसी तरह बैटरी वोल्टेज के लिए R3=100k और R4=20k होते हैं। R1and R2 से आउटपुट Arduino एनालॉग पिन A0 से जुड़ा है और R3 और R4 से आउटपुट Arduino एनालॉग पिन A1 से जुड़ा है।

वोल्टेज मापन: Arduino के एनालॉग इनपुट का उपयोग 0 और 5V (मानक 5V एनालॉग संदर्भ वोल्टेज का उपयोग करते समय) के बीच DC वोल्टेज को मापने के लिए किया जा सकता है और वोल्टेज डिवाइडर नेटवर्क का उपयोग करके इस सीमा को बढ़ाया जा सकता है। वोल्टेज विभक्त Arduino एनालॉग इनपुट की सीमा के भीतर मापा जा रहा वोल्टेज को नीचे ले जाता है।

वोल्टेज विभक्त सर्किट के लिए Vout = R2/(R1+R2) x Vin

विन = (R1+R2)/R2 x वाउट

एनालॉग रीड () फ़ंक्शन वोल्टेज को पढ़ता है और इसे 0 और 1023. के बीच की संख्या में परिवर्तित करता है

कैलिब्रेशन: हम Arduino के एनालॉग इनपुट और इसके एनालॉग रीड () फ़ंक्शन में से एक के साथ आउटपुट वैल्यू को पढ़ने जा रहे हैं। वह फ़ंक्शन 0 और 1023 के बीच एक मान आउटपुट करता है जो प्रत्येक वृद्धि के लिए 0.00488V है (5/1024 = 0.00488V के रूप में)

विन = वाउट*(R1+R2)/R2; R1=100k और R2=20k

विन = एडीसी गिनती * 0.00488 * (120/20) वोल्ट // हाइलाइट किया गया हिस्सा स्केल फैक्टर है

नोट: इससे हमें विश्वास होता है कि 1023 की रीडिंग ठीक 5.0 वोल्ट के इनपुट वोल्टेज से मेल खाती है। व्यावहारिक रूप से आपको Arduino pin 5V से हमेशा 5V नहीं मिल सकता है। तो अंशांकन के दौरान पहले एक मल्टीमीटर का उपयोग करके Arduino के 5v और GND पिन के बीच वोल्टेज को मापें, और नीचे दिए गए सूत्र का उपयोग करके स्केल फैक्टर का उपयोग करें:

स्केल फैक्टर = मापा वोल्टेज/1024

चरण 5: वर्तमान मापन

वर्तमान माप के लिए, मैंने हॉल इफेक्ट करंट सेंसर ACS 712 -5A वैरिएंट का उपयोग किया। इसके करंट सेंसिंग की रेंज के आधार पर ACS712 Sensor के तीन वेरिएंट हैं। ACS712 सेंसर वर्तमान मूल्य को पढ़ता है और इसे एक प्रासंगिक वोल्टेज मान में परिवर्तित करता है, दो मापों को जोड़ने वाला मान संवेदनशीलता है। सभी प्रकार के लिए आउटपुट संवेदनशीलता इस प्रकार है:

ACS712 मॉडल -> वर्तमान रेंज-> संवेदनशीलता

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

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

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

इस परियोजना में, मैंने 5A संस्करण का उपयोग किया है, जिसके लिए संवेदनशीलता 185mV/A है और मध्यम संवेदन वोल्टेज 2.5V है जब कोई करंट नहीं होता है।

अंशांकन:

एनालॉग रीड वैल्यू = एनालॉग रीड (पिन);

Value = (5/1024)*एनालॉग रीड वैल्यू // अगर आपको Arduino 5V पिन से 5V नहीं मिल रहा है तो, amp में करंट = (मान - ऑफसेट वोल्टेज) / संवेदनशीलता

लेकिन डेटा शीट के अनुसार ऑफसेट वोल्टेज 2.5V है और संवेदनशीलता 185mV/A है

amp में करंट = (मान-२.५)/०.१८५

चरण 6: तापमान माप

तापमान निगरानी की आवश्यकता क्यों है?

तापमान के साथ बैटरी की रासायनिक प्रतिक्रियाएं बदलती हैं। जैसे-जैसे बैटरी गर्म होती है, गैसिंग बढ़ती जाती है। जैसे-जैसे बैटरी ठंडी होती जाती है, यह चार्जिंग के लिए अधिक प्रतिरोधी होती जाती है। बैटरी का तापमान कितना भिन्न होता है, इस पर निर्भर करते हुए, तापमान परिवर्तन के लिए चार्जिंग को समायोजित करना महत्वपूर्ण है। इसलिए तापमान प्रभावों को ध्यान में रखते हुए चार्जिंग को समायोजित करना महत्वपूर्ण है। तापमान सेंसर बैटरी के तापमान को मापेगा, और सोलर चार्ज कंट्रोलर इस इनपुट का उपयोग चार्ज सेट पॉइंट को आवश्यकतानुसार समायोजित करने के लिए करता है। क्षतिपूर्ति मूल्य है - लीड-एसिड प्रकार की बैटरी के लिए 5mv/degC/cell। (-12V के लिए -30mV/ºC और 6V बैटरी के लिए 15mV/ºC)। तापमान मुआवजे का नकारात्मक संकेत इंगित करता है कि तापमान में वृद्धि के लिए चार्ज सेटपॉइंट में कमी की आवश्यकता होती है। अधिक जानकारी के लिए आप इस लेख का अनुसरण कर सकते हैं।

DS18B20. द्वारा तापमान मापन

मैंने बैटरी के तापमान को मापने के लिए बाहरी DS18B20 जांच का उपयोग किया है। यह माइक्रोकंट्रोलर के साथ संचार करने के लिए एक-तार प्रोटोकॉल का उपयोग करता है। इसे बोर्ड के पोर्ट-जे4 में जोड़ा जा सकता है।

DS18B20 तापमान सेंसर के साथ इंटरफेस करने के लिए, आपको वन वायर लाइब्रेरी और डलास तापमान लाइब्रेरी स्थापित करने की आवश्यकता है।

DS18B20 सेंसर के बारे में अधिक जानकारी के लिए आप इस लेख को पढ़ सकते हैं।

चरण 7: यूएसबी चार्जिंग सर्किट

बिजली आपूर्ति के लिए उपयोग किया जाने वाला हिरन कनवर्टर MP2307 3A तक का करंट डिलीवर कर सकता है। तो इसमें USB गैजेट्स को चार्ज करने के लिए पर्याप्त मार्जिन है। USB सॉकेट VCC 5V से जुड़ा है और GND GND से जुड़ा है। आप उपरोक्त योजनाबद्ध का उल्लेख कर सकते हैं।

नोट: जब लोड करंट 1A से अधिक हो जाता है तो USB आउटपुट वोल्टेज 5V तक नहीं बना रहता है। इसलिए मैं USB लोड को 1A से नीचे सीमित करने की सलाह दूंगा।

चरण 8: एल्गोरिदम चार्ज करना

जब नियंत्रक बैटरी से जुड़ा होता है, तो प्रोग्राम ऑपरेशन शुरू कर देगा। प्रारंभ में, यह जांचता है कि बैटरी चार्ज करने के लिए पैनल वोल्टेज पर्याप्त है या नहीं। यदि हाँ, तो यह आवेश चक्र में प्रवेश करेगा। चार्ज साइकिल में 3 चरण होते हैं।

चरण 1 थोक शुल्क:

Arduino सोलर पैनल को सीधे बैटरी (99% कर्तव्य चक्र) से जोड़ेगा। बैटरी वोल्टेज धीरे-धीरे बढ़ेगा। जब बैटरी वोल्टेज 14.4V तक पहुंच जाता है, तो चरण 2 शुरू हो जाएगा।

इस अवस्था में धारा लगभग स्थिर रहती है।

स्टेज 2 अवशोषण शुल्क:

इस चरण में, Arduino एक घंटे के लिए वोल्टेज स्तर को 14.4 पर बनाए रखते हुए चार्जिंग करंट को नियंत्रित करेगा। कर्तव्य चक्र को समायोजित करके वोल्टेज को स्थिर रखा जाता है।

स्टेज 3 फ्लोट चार्ज:

13.5V पर वोल्टेज स्तर बनाए रखने के लिए नियंत्रक ट्रिकल चार्ज उत्पन्न करता है। यह चरण बैटरी को पूरी तरह चार्ज होने के लिए रखता है। यदि बैटरी वोल्टेज 10 मिनट के लिए 13.2V से कम है।

चार्ज चक्र दोहराया जाएगा।

चरण 9: लोड नियंत्रण

शाम/सुबह और बैटरी वोल्टेज की निगरानी करके लोड को स्वचालित रूप से कनेक्ट और डिस्कनेक्ट करने के लिए, लोड नियंत्रण का उपयोग किया जाता है।

लोड कंट्रोल का प्राथमिक उद्देश्य बैटरी से लोड को डीप डिस्चार्जिंग से बचाने के लिए डिस्कनेक्ट करना है। डीप डिस्चार्जिंग से बैटरी खराब हो सकती है।

डीसी लोड टर्मिनल को कम बिजली डीसी लोड जैसे स्ट्रीट लाइट के लिए डिज़ाइन किया गया है।

पीवी पैनल का उपयोग स्वयं प्रकाश संवेदक के रूप में किया जाता है।

सौर पैनल वोल्टेज मानते हुए> 5V का अर्थ है भोर और जब <5V शाम।

ऑन कंडीशन: शाम को, जब पीवी वोल्टेज का स्तर 5 वी से नीचे गिर जाता है और बैटरी वोल्टेज एलवीडी सेटिंग से अधिक हो जाता है, तो कंट्रोलर लोड को चालू कर देगा और लोड ग्रीन एलईडी चमक जाएगा।

ऑफ कंडीशन: लोड निम्नलिखित दो स्थितियों में कट जाएगा।

1. सुबह जब पीवी वोल्टेज 5v से बड़ा होता है, 2. जब बैटरी वोल्टेज LVD सेटिंग से कम हो तो लोड रेड एलईडी ऑन इंगित करता है कि लोड कट गया है।

LVD को लो वोल्टेज डिस्कनेक्ट के रूप में जाना जाता है

चरण 10: शक्ति और ऊर्जा

पावर: पावर वोल्टेज (वोल्ट) और करंट (एम्पी) का उत्पाद है

P=VxI शक्ति की इकाई वाट या किलोवाट है

ऊर्जा: ऊर्जा शक्ति (वाट) और समय (घंटे) का उत्पाद है

E= ऊर्जा की Pxt इकाई वाट घंटा या किलोवाट घंटा (kWh) है

ऊपर की शक्ति और ऊर्जा की निगरानी के लिए सॉफ्टवेयर में तर्क को लागू किया जाता है और मापदंडों को 20x4 चार एलसीडी में प्रदर्शित किया जाता है।

छवि क्रेडिट: इम्गोएट

चरण 11: सुरक्षा

1. सौर पैनल के लिए रिवर्स पोलरिटी और रिवर्स करंट प्रोटेक्शन

रिवर्स पोलरिटी और रिवर्स करंट फ्लो प्रोटेक्शन के लिए एक Schottky डायोड (MBR2045) का उपयोग किया जाता है।

2. ओवरचार्ज और डीप डिस्चार्ज प्रोटेक्शन

सॉफ्टवेयर द्वारा ओवरचार्ज और डीप डिस्चार्ज प्रोटेक्शन को लागू किया जाता है।

3. शॉर्ट सर्किट और अधिभार संरक्षण

शॉर्ट सर्किट और अधिभार संरक्षण एक फ्यूज F1 द्वारा महसूस किया जाता है।

4. सौर पैनल इनपुट पर ओवरवॉल्टेज संरक्षण

कई कारणों से बिजली प्रणालियों में अस्थायी ओवरवॉल्टेज होते हैं, लेकिन बिजली सबसे गंभीर ओवरवॉल्टेज का कारण बनती है। यह विशेष रूप से पीवी सिस्टम के लिए सच है क्योंकि उजागर स्थान और सिस्टम कनेक्टिंग केबल। इस नए डिज़ाइन में, मैंने PV टर्मिनलों पर बिजली और ओवरवॉल्टेज को दबाने के लिए 600-वाट द्विदिश टीवीएस डायोड (P6KE36CA) का उपयोग किया।

छवि क्रेडिट: फ्रीइमेज

चरण 12: एलईडी संकेत

1. सोलर एलईडी: LED1 एक द्वि-रंग (लाल/हरा) एलईडी का उपयोग सौर ऊर्जा की स्थिति यानी शाम या भोर को इंगित करने के लिए किया जाता है।

सौर एलईडी ------------------- सौर स्थिति

हरित दिवस

लाल ------------------------ रात

2. बैटरी स्टेट ऑफ चार्ज (एसओसी) एलईडी: LED2

बैटरी की ऊर्जा सामग्री को परिभाषित करने वाला एक महत्वपूर्ण पैरामीटर स्टेट ऑफ चार्ज (एसओसी) है। यह पैरामीटर बताता है कि बैटरी में कितना चार्ज उपलब्ध है। आरजीबी एलईडी का उपयोग बैटरी की स्थिति को इंगित करने के लिए किया जाता है। कनेक्शन के लिए उपरोक्त योजनाबद्ध देखें।

बैटरी एलईडी ---------- बैटरी की स्थिति

लाल ------------------- वोल्टेज कम है

हरा ------------------- वोल्टेज स्वस्थ है

नीला ------------------- पूरी तरह से चार्ज

2. लोड एलईडी: LED3

लोड स्थिति संकेत के लिए एक द्वि-रंग (लाल/हरा) एलईडी का उपयोग किया जाता है। कनेक्शन के लिए उपरोक्त योजनाबद्ध देखें।

लोड एलईडी ------------------- लोड स्थिति

हरा ----------------------- जुड़ा हुआ (चालू)

लाल ------------------------ डिस्कनेक्ट (बंद)

चरण 13: एलसीडी डिस्प्ले

सौर पैनल, बैटरी और लोड मापदंडों की निगरानी के लिए 20X4 चार एलसीडी का उपयोग किया जाता है।

सादगी के लिए, इस परियोजना के लिए एक I2C LCD डिस्प्ले चुना गया है। Arduino के साथ इंटरफेस करने के लिए इसे केवल 4 तारों की आवश्यकता है।

कनेक्शन नीचे है:

एलसीडी अरुडिनो

वीसीसी 5 वी, जीएनडीजीएनडी, एसडीएए4, SCLA5

रो-1: सोलर पैनल वोल्टेज, करंट और पावर

पंक्ति -2: बैटरी वोल्टेज, तापमान और चार्जर की स्थिति (चार्जिंग / चार्जिंग नहीं)

पंक्ति-3: लोड करेंट, पावर और लोड की स्थिति

रो-4: सोलर पैनल से इनपुट एनर्जी और लोड द्वारा खपत की गई एनर्जी।

आपको लिक्विड क्रिस्टल_आई2सी से लाइब्रेरी डाउनलोड करनी होगी।

चरण 14: प्रोटोटाइप और परीक्षण

1. ब्रेडबोर्ड:

सबसे पहले, मैंने सर्किट को ब्रेडबोर्ड पर बनाया। सोल्डरलेस ब्रेडबोर्ड का मुख्य लाभ यह है कि यह सोल्डरलेस है। इस प्रकार आप केवल आवश्यक घटकों और लीड को अनप्लग करके डिज़ाइन को आसानी से बदल सकते हैं।

2. छिद्रित बोर्ड:

ब्रेडबोर्ड परीक्षण करने के बाद, मैंने एक छिद्रित बोर्ड पर सर्किट बनाया। इसे बनाने के लिए नीचे दिए गए निर्देश का पालन करें

i) पहले सभी भागों को छिद्रित-बोर्ड के छेद में डालें।

ii) सभी कंपोनेंट पैड्स को मिलाएं और अतिरिक्त पैरों को नीपर से ट्रिम करें।

iii) योजनाबद्ध के अनुसार तारों का उपयोग करके सोल्डरिंग पैड को कनेक्ट करें।

iv) सर्किट को जमीन से अलग करने के लिए गतिरोध का उपयोग करें।

छिद्रित बोर्ड सर्किट वास्तव में मजबूत है और इसे स्थायी रूप से एक परियोजना में तैनात किया जा सकता है। प्रोटोटाइप का परीक्षण करने के बाद, अगर सब कुछ पूरी तरह से काम करता है तो हम अंतिम पीसीबी को डिजाइन करने के लिए आगे बढ़ सकते हैं।

चरण 15: पीसीबी डिजाइन

मैंने ईज़ीईडीए ऑनलाइन सॉफ्टवेयर का उपयोग करके योजनाबद्ध रूप से तैयार किया है जिसके बाद पीसीबी लेआउट में स्विच किया गया है।

आपके द्वारा योजनाबद्ध में जोड़े गए सभी घटक वहां होने चाहिए, एक दूसरे के ऊपर स्टैक्ड, रखे जाने के लिए तैयार और रूट किए जाने के लिए। घटकों को इसके पैड पर पकड़कर खींचें। फिर इसे आयताकार बॉर्डरलाइन के अंदर रखें।

सभी घटकों को इस प्रकार व्यवस्थित करें कि बोर्ड न्यूनतम स्थान घेर ले। बोर्ड का आकार जितना छोटा होगा, पीसीबी निर्माण लागत उतनी ही सस्ती होगी। यह उपयोगी होगा यदि इस बोर्ड पर कुछ बढ़ते छेद हैं ताकि इसे एक बाड़े में लगाया जा सके।

अब आपको रूट करना होगा। रूटिंग इस पूरी प्रक्रिया का सबसे मजेदार हिस्सा है। यह एक पहेली को सुलझाने जैसा है! ट्रैकिंग टूल का उपयोग करके हमें सभी घटकों को जोड़ने की आवश्यकता है। आप दो अलग-अलग ट्रैक के बीच ओवरलैप से बचने और ट्रैक को छोटा बनाने के लिए ऊपर और नीचे दोनों परतों का उपयोग कर सकते हैं।

बोर्ड में टेक्स्ट जोड़ने के लिए आप सिल्क लेयर का उपयोग कर सकते हैं। इसके अलावा, हम एक छवि फ़ाइल सम्मिलित करने में सक्षम हैं, इसलिए मैं बोर्ड पर मुद्रित होने के लिए अपनी वेबसाइट के लोगो की एक छवि जोड़ता हूं। अंत में, कॉपर एरिया टूल का उपयोग करके, हमें पीसीबी का ग्राउंड एरिया बनाना होगा।

अब पीसीबी निर्माण के लिए तैयार है।

चरण 16: Gerber फ़ाइलें डाउनलोड करें

पीसीबी बनाने के बाद, हमें उन फाइलों को जेनरेट करना होता है जिन्हें पीसीबी फैब्रिकेशन कंपनी को भेजा जा सकता है जो आने वाले समय में हमें कुछ असली पीसीबी वापस भेज देगा।

EasyEDA में आप दस्तावेज़> Generate Gerber के माध्यम से, या टूलबार से Generate Gerber बटन पर क्लिक करके निर्माण फ़ाइलें (Gerber फ़ाइल) आउटपुट कर सकते हैं। उत्पन्न Gerber फ़ाइल एक संपीड़ित पैकेज है। डीकंप्रेसन के बाद, आप निम्नलिखित 8 फाइलें देख सकते हैं:

1. निचला कॉपर:.gbl

2. टॉप कॉपर:.gtl

3. बॉटम सोल्डरिंग मास्क:.gbs

4.टॉप सोल्डरिंग मास्क:.gts

5. बॉटम सिल्क स्क्रीन:.gbo

6. शीर्ष सिल्क स्क्रीन:.gto

7. ड्रिल:.drl

8. रूपरेखा:.रूपरेखा

आप PCBWay से Gerber फाइलें डाउनलोड कर सकते हैं

जब आप PCBWay से ऑर्डर देते हैं, तो मुझे अपने काम में योगदान के लिए PCBWay से 10% का दान मिलेगा। आपकी एक छोटी सी मदद मुझे भविष्य में और भी शानदार काम करने के लिए प्रोत्साहित कर सकती है। आपके सहयोग के लिए धन्यवाद।

चरण 17: पीसीबी विनिर्माण

अब एक पीसीबी निर्माता का पता लगाने का समय आ गया है जो हमारी गेरबर फाइलों को एक वास्तविक पीसीबी में बदल सकता है। मैंने अपने पीसीबी के निर्माण के लिए जेएलसीपीसीबी को अपनी गेरबर फाइलें भेजी हैं। उनकी सेवा बहुत अच्छी है। मुझे भारत में अपना पीसीबी 10 दिनों के भीतर मिल गया है।

परियोजना के लिए बीओएम नीचे संलग्न है।

चरण 18: घटकों को मिलाप करना

पीसीबी फैब हाउस से बोर्ड प्राप्त करने के बाद, आपको घटकों को मिलाप करना होगा।

सोल्डरिंग के लिए, आपको एक अच्छा सोल्डरिंग आयरन, सोल्डर, नीपर, डीसोल्डरिंग विक्स या पंप और एक मल्टीमीटर की आवश्यकता होगी।

घटकों को उनकी ऊंचाई के अनुसार मिलाप करना अच्छा अभ्यास है। पहले कम ऊंचाई वाले घटकों को मिलाएं।

आप घटकों को मिलाप करने के लिए निम्नलिखित चरणों का पालन कर सकते हैं:

1. घटक पैरों को उनके छेदों के माध्यम से धक्का दें, और पीसीबी को उसकी पीठ पर घुमाएं।

2. टांका लगाने वाले लोहे की नोक को पैड के जंक्शन और घटक के पैर से पकड़ें।

3. सोल्डर को जोड़ में खिलाएं ताकि यह सीसे के चारों ओर बहे और पैड को ढक दे। एक बार जब यह चारों ओर बहने लगे, तो टिप को दूर ले जाएँ।

4. एक निपर का उपयोग करके अतिरिक्त पैरों को ट्रिम करें।

सभी घटकों को टांका लगाने के लिए उपरोक्त नियमों का पालन करें।

चरण 19: ACS712 करंट सेंसर को माउंट करना

मुझे जो ACS712 करंट सेंसर मिला है, उसमें कनेक्शन के लिए प्री-सोल्डर स्क्रू टर्मिनल है। पीसीबी बोर्ड पर सीधे मॉड्यूल को मिलाप करने के लिए, आपको पहले स्क्रू टर्मिनल को हटाना होगा।

जैसा कि ऊपर दिखाया गया है, मैं एक डिसोल्डरिंग पंप की मदद से स्क्रू टर्मिनल को हटाता हूं।

फिर मैंने ACS712 मॉड्यूल को उल्टा कर दिया।

Ip+ और Ip- टर्मिनल को PCB से जोड़ने के लिए, मैंने डायोड टर्मिनल लेग्स का उपयोग किया।

चरण 20: बक कनवर्टर जोड़ना

बक कन्वर्टर मॉड्यूल को मिलाप करने के लिए, आपको ऊपर दिखाए गए अनुसार 4 सीधे हेडर पिन तैयार करने होंगे।

X1, 2 पर 4 हेडर पिन मिलाप आउटपुट के लिए हैं और शेष दो इनपुट के लिए हैं।

चरण 21: Arduino नैनो जोड़ना

जब आप सीधे हेडर खरीदते हैं, तो वे Arduino Nano के लिए बहुत लंबे होंगे। आपको उन्हें उचित लंबाई तक ट्रिम करना होगा। इसका मतलब है प्रत्येक 15 पिन।

महिला हेडर के टुकड़ों को ट्रिम करने का सबसे अच्छा तरीका है कि 15 पिनों को गिनें, 16 वें पिन को खींचे, फिर 15 वें और 17 वें पिन के बीच के अंतर को काटने के लिए एक नीपर का उपयोग करें।

अब हमें पीसीबी पर महिला हेडर स्थापित करने की जरूरत है। अपनी महिला हेडर लें और उन्हें Arduino Nano बोर्ड पर पुरुष हेडर पर रखें।

फिर महिला हेडर पिन को चार्ज कंट्रोलर पीसीबी में मिलाएं।

चरण 22: MOSFETs तैयार करना

MOSFETs Q1 Q2 और डायोड D1 को PCB पर टांका लगाने से पहले, पहले उन्हें हीटसिंक संलग्न करना बेहतर होता है। डिवाइस के तापमान को कम बनाए रखने के लिए हीट सिंक का उपयोग डिवाइस से गर्मी को दूर करने के लिए किया जाता है।

MOSFET मेटल बेस प्लेट पर हीटसिंक कंपाउंड की एक परत लगाएं। फिर थर्मल कंडक्टिव पैड को MOSFET और हीट सिंक के बीच में रखें और स्क्रू को कस लें। आप इस लेख को पढ़ सकते हैं कि हीट सिंक क्यों जरूरी है।

अंत में, उन्हें चार्ज कंट्रोलर पीसीबी पर मिलाप करें।

चरण 23: गतिरोध बढ़ाना

सभी भागों को मिलाप करने के बाद, 4 कोनों पर गतिरोध को माउंट करें। मैंने M3 ब्रास हेक्स स्टैंडऑफ़ का इस्तेमाल किया।

गतिरोध का उपयोग टांका लगाने वाले जोड़ों और तारों को जमीन से पर्याप्त निकासी प्रदान करेगा।

चरण 24: सॉफ्टवेयर और पुस्तकालय

सबसे पहले, संलग्न Arduino कोड डाउनलोड करें। फिर निम्नलिखित पुस्तकालयों को डाउनलोड करें और उन्हें स्थापित करें।

1. एक तार

2. डलासतापमान

3. लिक्विड क्रिस्टल_I2C

4. पीआईडी पुस्तकालय

लचीलेपन के लिए पूरे कोड को छोटे कार्यात्मक ब्लॉक में तोड़ा जाता है। मान लीजिए कि उपयोगकर्ता एलसीडी डिस्प्ले का उपयोग करने में दिलचस्पी नहीं रखता है और एलईडी संकेत से खुश है। फिर बस LCD_display () को शून्य लूप () से अक्षम करें। बस इतना ही। इसी तरह, उपयोगकर्ता की आवश्यकता के अनुसार, वह विभिन्न कार्यक्षमताओं को सक्षम और अक्षम कर सकता है।

उपरोक्त सभी पुस्तकालयों को स्थापित करने के बाद, Arduino कोड अपलोड करें।

नोट: मैं अब बेहतर चार्जिंग एल्गोरिथम को लागू करने के लिए सॉफ्टवेयर पर काम कर रहा हूं। नवीनतम संस्करण प्राप्त करने के लिए कृपया संपर्क में रहें।

02.04.2020 को अपडेट करें

एक बेहतर चार्जिंग एल्गोरिथम के साथ एक नया सॉफ्टवेयर अपलोड किया और इसमें पीआईडी नियंत्रक का कार्यान्वयन।

चरण 25: अंतिम परीक्षण

चार्ज कंट्रोलर बैटरी टर्मिनल (BAT) को 12V बैटरी से कनेक्ट करें। सुनिश्चित करें कि ध्रुवीयता सही है। कनेक्शन के बाद, एलईडी और एलसीडी तुरंत काम करना शुरू कर देंगे। आप एलसीडी डिस्प्ले की दूसरी पंक्ति पर बैटरी वोल्टेज और तापमान भी देखेंगे।

फिर सोलर पैनल को सोलर टर्मिनल (SOL) से कनेक्ट करें, आप LCD डिस्प्ले की पहली पंक्ति पर सोलर वोल्टेज, करंट और पावर देख सकते हैं। मैंने सोलर पैनल का अनुकरण करने के लिए लैब पावर सप्लाई का उपयोग किया है। मैंने एलसीडी डिस्प्ले के साथ वोल्टेज, करंट और पावर वैल्यू की तुलना करने के लिए अपने पावर मीटर का इस्तेमाल किया।

परीक्षण प्रक्रिया इस डेमो वीडियो में दिखाई गई है

भविष्य में, मैं इस परियोजना के लिए एक 3डी प्रिंटेड एनक्लोजर डिजाइन करूंगा। संपर्क में रहना।

यह परियोजना पीसीबी प्रतियोगिता में एक प्रविष्टि है, कृपया मुझे वोट दें। इस तरह की और उपयोगी परियोजनाओं को लिखने के लिए और अधिक मेहनत करने के लिए आपके वोट मेरे लिए एक वास्तविक प्रेरणा हैं।

मेरा इंस्ट्रक्शनल पढ़ने के लिए धन्यवाद। अगर आपको मेरा प्रोजेक्ट पसंद आया, तो इसे शेयर करना न भूलें।

टिप्पणियों और प्रतिक्रिया का हमेशा स्वागत है।

पीसीबी डिजाइन चैलेंज में उपविजेता