Controlador de carga solar DIY Arduino PWM5 (arquivos PCB e software incluídos): 9 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Há alguns anos, Julian Ilett projetou o controlador de carga solar "PWM5" baseado em microcontrolador PIC original. Ele também experimentou uma versão baseada no Arduino. Você pode encontrar seus vídeos aqui:

de acordo com o esquema Julians, arduined.eu projetou uma versão muito pequena, baseada no 5V, 16MHz Arduino Pro Mini:

Depois de já ter projetado e construído dois carregadores solares MPPT buck, eu queria experimentar esse design muito simplista.

Etapa 1: Desenhar o esquema

O esquema é baseado em um desenhado à mão de Julian. Tentei torná-lo o mais fácil de entender possível. Também será a base para um PCB adequado.

Etapa 2: projetar um PCB adequado

O esquema Eagle foi a base para este layout PCB. As pistas são de um só lado e muito largas. Isso permite que você grave suas placas facilmente, caso não queira encomendá-las de um fabricante.

Etapa 3: Preparando a Placa de Protótipo

Antes de fazer o pedido das placas, eu queria verificar o design de um pedaço de placa protótipo. Seu tamanho é 0,8 x 1,4 polegadas.

Etapa 4: preenchendo o quadro

Como a placa deve ter o mesmo tamanho do Pro Mini, os componentes ficam muito próximos. Claro que também poderíamos usar componentes SMD, mas eu queria manter o design o mais amigável possível para o DIY. Os nomes dos componentes podem ser encontrados no esquema. Todos os resistores têm tamanho de 1/4 Watt.

BTW: Esta foi a minha primeira tentativa de soldagem sem chumbo. Para que pareça mais limpo;-)

Etapa 5: Testar o circuito da bomba de carga Dickson

Como eu queria manter o consumo de energia o mais baixo possível (é em torno de 6 mA), usei a versão de 3,3 V, 8 MHz do Arduino Pro Mini. Portanto, por causa da alimentação de 3,3 V (em vez de 5 V), não tinha certeza se a bomba de carga seria capaz de gerar a tensão de porta necessária para o MOSFET IRF3205. Então, fiz um pequeno experimento com diferentes frequências PWM e capacitores de bomba. Como você pode ver, a tensão de cerca de 5,5 V não foi suficiente para acionar um MOSFET de nível não lógico. Então decidi usar um IRLZ44N. Este é o chamado MOSFET de nível lógico e funciona bem com 5V.

Etapa 6: soldando os componentes e fios restantes

Então era hora de soldar os componentes restantes, bem como os fios e o diodo externo anti-back. Este diodo é muito importante! Certifique-se de que ele é capaz de lidar com sua corrente máxima.

Etapa 7: testes de software

Como o software original era um pouco como você, decidi escrever o meu próprio. Você pode baixá-lo (e os arquivos Eagle PCB, bem como o Gerbers) no meu GitHub. O link está no final deste Instructable.

Um passo importante foi descobrir a frequência máxima de chaveamento dos circuitos do driver Julians MOSFET. Como você pode ver, 15kHz parece horrível (medido na porta MOSFET) e produziria muito calor. 2kHz, por outro lado, parece aceitável. Você pode ver as diferenças no vídeo na primeira página deste artigo.

Para fazer as medições necessárias, usei meu osciloscópio de bolso DSO201 barato, um multímetro e um medidor de potência Arduino DIY.

Etapa 8: conclusão, links para download

Então, qual é a conclusão desse pequeno projeto? Funciona bem, mas é claro que não pode ser usado para tensões nominais de bateria abaixo de 12V. Pelo menos seria muito ineficiente neste caso, porque é apenas um carregador PWM em vez de um conversor de dinheiro. Também não possui rastreamento MPPT. Mas pelo seu tamanho é bastante impressionante. Também funciona com painéis solares muito pequenos ou com luz solar muito fraca.

E, claro, é muito divertido construir isso. Também gostei de brincar com meu osciloscópio e visualizar o circuito do driver do MOSFET.

Espero que este pequeno Instructable tenha sido útil para você. Também dê uma olhada em meus outros vídeos de eletrônicos no meu canal do YouTube.

Software, arquivos Eagle CAD e arquivos Gerber no meu GitHub:

github.com/TheDIYGuy999/PWM5

Carregadores MPPT no meu GitHub:

github.com/TheDIYGuy999/MPPT_Buck_Converte…

github.com/TheDIYGuy999/MPPT_Buck_Converte…

Meu canal no YouTube:

www.youtube.com/channel/UCqWO3PNCSjHmYiACD…

Etapa 9: Onde solicitar suas pranchas

As placas podem ser encomendadas aqui:

jlcpcb.com (com os arquivos Gerber anexados)

oshpark.com (com o arquivo da placa Eagle)

claro que também existem outras alternativas