ARDUINO सोलर चार्ज कंट्रोलर (संस्करण -1): 11 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

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अपने पिछले निर्देशों में मैंने एक ऑफ ग्रिड सौर प्रणाली की ऊर्जा निगरानी के विवरण का वर्णन किया है। मैंने उसके लिए 123D सर्किट प्रतियोगिता भी जीती है। आप इस ARDUINO ENERGY METER को देख सकते हैं।

अंत में मैं अपना नया संस्करण -3 चार्ज नियंत्रक पोस्ट करता हूं। नया संस्करण अधिक कुशल है और एमपीपीटी एल्गोरिदम के साथ काम करता है।

आप मेरे सभी प्रोजेक्ट यहां देख सकते हैं:

आप इसे निम्न लिंक पर क्लिक करके देख सकते हैं।

ARDUINO MPPT सोलर चार्ज कंट्रोलर (संस्करण-3.0)

आप मेरा वर्जन-1 चार्ज कंट्रोलर नीचे दिए गए लिंक पर क्लिक करके देख सकते हैं।

ARDUINO सोलर चार्ज कंट्रोलर (संस्करण 2.0)

सौर ऊर्जा प्रणाली में, चार्ज कंट्रोलर सिस्टम का दिल होता है जिसे रिचार्जेबल बैटरी की सुरक्षा के लिए डिज़ाइन किया गया था। इस निर्देश में मैं पीडब्लूएम चार्ज कंट्रोलर की व्याख्या करूँगा।

भारत में अधिकांश लोग ग्रामीण क्षेत्र में रह रहे हैं जहां राष्ट्रीय ग्रिड ट्रांसमिशन लाइन अब तक नहीं पहुंची है। मौजूदा विद्युत ग्रिड उन गरीब लोगों को बिजली की आपूर्ति करने में सक्षम नहीं हैं। इसलिए अक्षय ऊर्जा स्रोत (फोटो वोल्टाइक पैनल और पवन- जनरेटर) मुझे लगता है कि सबसे अच्छा विकल्प हैं। मैं ग्रामीण जीवन के दर्द के बारे में बेहतर जानता हूं क्योंकि मैं भी उस क्षेत्र से हूं। इसलिए मैंने इस DIY सोलर चार्ज कंट्रोलर को दूसरों की मदद करने के साथ-साथ अपने घर के लिए भी डिजाइन किया है। आप विश्वास नहीं कर सकते, मेरे घर का बना सोलर लाइटिंग सिस्टम बहुत मदद करता है हाल ही में चक्रवात फेलिन के दौरान।

सौर ऊर्जा में कम रखरखाव और प्रदूषण मुक्त होने का लाभ है लेकिन उनकी मुख्य कमियां उच्च निर्माण लागत, कम ऊर्जा रूपांतरण दक्षता है। चूंकि सौर पैनलों में अभी भी अपेक्षाकृत कम रूपांतरण दक्षता है, इसलिए एक कुशल सौर चार्ज नियंत्रक का उपयोग करके समग्र सिस्टम लागत को कम किया जा सकता है जो पैनल से अधिकतम संभव शक्ति निकाल सकता है।

चार्ज कंट्रोलर क्या है?

एक सोलर चार्ज कंट्रोलर आपके सोलर पैनल से आने वाले वोल्टेज और करंट को नियंत्रित करता है जिसे सोलर पैनल और बैटरी के बीच रखा जाता है। इसका उपयोग बैटरी पर उचित चार्जिंग वोल्टेज को बनाए रखने के लिए किया जाता है। जैसे ही सौर पैनल से इनपुट वोल्टेज बढ़ता है, चार्ज कंट्रोलर किसी भी ओवर चार्जिंग को रोकने के लिए बैटरी को चार्ज को नियंत्रित करता है।

चार्ज कंट्रोलर के प्रकार:

1.ऑन ऑफ

2. पीडब्लूएम

3. एमपीपीटी

सबसे बुनियादी चार्ज नियंत्रक (चालू / बंद प्रकार) बस बैटरी वोल्टेज की निगरानी करता है और सर्किट को खोलता है, चार्जिंग को रोकता है, जब बैटरी वोल्टेज एक निश्चित स्तर तक बढ़ जाता है।

3 चार्ज कंट्रोलर में एमपीपीटी की दक्षता सबसे अधिक है लेकिन यह महंगा है और जटिल सर्किट और एल्गोरिदम की आवश्यकता है। मेरे जैसे शुरुआती शौक़ीन के रूप में मुझे लगता है कि पीडब्लूएम चार्ज कंट्रोलर हमारे लिए सबसे अच्छा है जिसे सौर बैटरी चार्जिंग में पहली महत्वपूर्ण प्रगति के रूप में माना जाता है।

पीडब्लूएम क्या है:

पल्स चौड़ाई मॉडुलन (पीडब्लूएम) स्विच (एमओएसएफईटी) के कर्तव्य अनुपात को समायोजित करके निरंतर वोल्टेज बैटरी चार्जिंग प्राप्त करने का सबसे प्रभावी साधन है। पीडब्लूएम चार्ज कंट्रोलर में सोलर पैनल से करंट बैटरी की कंडीशन और रिचार्जिंग जरूरतों के हिसाब से कम हो जाता है। जब एक बैटरी वोल्टेज विनियमन सेट बिंदु तक पहुंच जाता है, तो पीडब्लूएम एल्गोरिथ्म बैटरी के हीटिंग और गैसिंग से बचने के लिए चार्जिंग करंट को धीरे-धीरे कम कर देता है, फिर भी चार्जिंग कम से कम समय में बैटरी को अधिकतम ऊर्जा वापस करना जारी रखती है।

पीडब्लूएम चार्ज कंट्रोलर के लाभ:

1. उच्च चार्जिंग दक्षता

2. लंबी बैटरी लाइफ

3. बैटरी को गर्म करने पर कम करें

4. बैटरी पर तनाव कम करता है

5. बैटरी को डीसल्फेट करने की क्षमता।

इस चार्ज कंट्रोलर का उपयोग इसके लिए किया जा सकता है:

1. सोलर होम सिस्टम में प्रयुक्त बैटरियों को चार्ज करना

2. ग्रामीण क्षेत्र में सौर लालटेन

3. सेल फोन चार्जिंग

मुझे लगता है कि मैंने चार्ज कंट्रोलर की पृष्ठभूमि के बारे में बहुत कुछ बताया है। कंट्रोलर बनाना शुरू करते हैं।

अपने पहले के इंस्ट्रक्शंस की तरह मैंने ARDUINO को माइक्रो कंट्रोलर के रूप में इस्तेमाल किया जिसमें ऑन-चिप PWM और ADC शामिल हैं।

चरण 1: आवश्यक भाग और उपकरण:

भाग:

1. ARDUINO UNO (अमेज़ॅन)

2. 16x2 कैरेक्टर एलसीडी (अमेज़ॅन)

3. MOSFETS (IRF9530, IRF540 या समकक्ष)

4.ट्रांसिस्टर्स (2N3904 या समकक्ष NPN ट्रांजिस्टर)

5. प्रतिरोधी (अमेज़ॅन / 10k, 4.7k, 1k, 330ohm)

6. संधारित्र (अमेज़ॅन / 100uF, 35v)

7. डायोड (IN4007)

8. जेनर डायोड 11v (1N4741A)

9. एल ई डी (अमेज़ॅन / लाल और हरा)

10. फ्यूज (5ए) और फ्यूज होल्डर (अमेजन)

11. ब्रेड बोर्ड (अमेज़न)

12. छिद्रित बोर्ड (अमेज़ॅन)

13. जम्पर तार (अमेज़ॅन)

14. परियोजना बॉक्स

15.6 पिन स्क्रू टर्मिनल

16. स्कॉच माउंटिंग स्क्वायर (अमेज़ॅन)

उपकरण:

1. ड्रिल (अमेज़ॅन)

2. गोंद बंदूक (अमेज़ॅन)

3. हॉबी नाइफ (अमेज़न)

4. सोल्डरिंग आयरन (अमेज़ॅन)

चरण 2: चार्ज कंट्रोलर सर्किट

मैं बेहतर समझ के लिए पूरे चार्ज कंट्रोलर सर्किट को 6 खंडों में विभाजित करता हूं

1. वोल्टेज संवेदन

2. पीडब्लूएम सिग्नल जनरेशन

3. MOSFET स्विचिंग और ड्राइवर

4.फ़िल्टर और सुरक्षा

5. प्रदर्शन और संकेत

6. लोड ऑन/ऑफ

चरण 3: वोल्टेज सेंसर

चार्ज कंट्रोलर में मुख्य सेंसर वोल्टेज सेंसर होते हैं जिन्हें वोल्टेज डिवाइडर सर्किट का उपयोग करके आसानी से कार्यान्वित किया जा सकता है। हमें सौर पैनल और बैटरी वोल्टेज से आने वाले वोल्टेज को समझना होगा।

चूंकि ARDUINO एनालॉग पिन इनपुट वोल्टेज 5V तक सीमित है, मैंने वोल्टेज डिवाइडर को इस तरह से डिज़ाइन किया है कि इससे आउटपुट वोल्टेज 5V से कम होना चाहिए। मैंने 5W (Voc = 10v) सौर पैनल और 6v और 5.5Ah का उपयोग किया। पावर स्टोर करने के लिए SLA बैटरी। इसलिए मुझे दोनों वोल्टेज को 5V से कम करना होगा। मैंने दोनों वोल्टेज (सौर पैनल वोल्टेज और बैटरी वोल्टेज) को सेंस करने में R1 = 10k और R2 = 4.7K का उपयोग किया। R1 और R2 का मान एक कम हो सकता है लेकिन समस्या यह है कि जब प्रतिरोध कम होता है तो इसके माध्यम से उच्च धारा प्रवाहित होती है जिसके परिणामस्वरूप बड़ी मात्रा में बिजली (P = I^2R) गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है। तो अलग प्रतिरोध मूल्य चुना जा सकता है लेकिन प्रतिरोध के पार बिजली के नुकसान को कम करने के लिए देखभाल की जानी चाहिए।

मैंने इस चार्ज कंट्रोलर को अपनी आवश्यकता (6V बैटरी और 5w, 6V सोलर पैनल) के लिए डिज़ाइन किया है, उच्च वोल्टेज के लिए आपको डिवाइडर रेसिस्टर्स वैल्यू को बदलना होगा। सही रेसिस्टर्स चुनने के लिए आप ऑनलाइन कैलकुलेटर का भी उपयोग कर सकते हैं

कोड में मैंने सोलर पैनल से वोल्टेज के लिए वेरिएबल "solar_volt" और बैटरी वोल्टेज के लिए "bat_volt" नाम दिया है।

वाउट=R2/(R1+R2)*V

तेज धूप के दौरान पैनल वोल्टेज = 9V होने दें

R1=10k और R2=4.7 k

Solar_volt =4.7/(10+4.7)*9.0=2.877v

बैटरी वोल्टेज 7V होने दें

बैट_वोल्ट = 4.7/(10+4.7)*7.0=2.238v

वोल्टेज डिवाइडर से दोनों वोल्टेज 5v से कम हैं और ARDUINO एनालॉग पिन के लिए उपयुक्त हैं

एडीसी अंशांकन:

आइए एक उदाहरण लेते हैं:

वास्तविक वोल्ट/डिवाइडर आउटपुट = 3.127 2.43 V, eqv से 520 ADC. है

1 बराबर है.004673V

सेंसर को कैलिब्रेट करने के लिए इस विधि का उपयोग करें।

आर्डिनो कोड:

for(int i=0;i<150;i++) {नमूना1+=analogRead(A0); // सौर पैनल से इनपुट वोल्टेज पढ़ें

नमूना २+=एनालॉगरीड(ए१); // बैटरी वोल्टेज पढ़ें

देरी(2);

}

नमूना1=नमूना1/150;

नमूना २ = नमूना २/१५०;

Solar_volt=(नमूना1*4.673*3.127)/1000;

बैट_वोल्ट = (नमूना २ * ४.६७३ * ३.१२७)/१०००;

एडीसी अंशांकन के लिए मेरे पिछले अनुदेशों को देखें जहां मैंने गहराई से समझाया है।

चरण 4: Pwm सिग्नल जनरेशन:

Arduino प्रतियोगिता में उपविजेता

ग्रीन इलेक्ट्रॉनिक्स चैलेंज में उपविजेता