Контроллер солнечной батареи своими руками ардуино

Что мы будем делать?

Солнечный контроллер своими руками — UNO версия

Если вы пришли по прямой ссылке на эту страницу, например из поисковика, то я рекомендую, в начале вам ознакомится с этой статьей «контроллер солнечного коллектора на Arduino MEGA». В данной же статье, речь пойдет об его модификации, т.е контроллере, построенном на базе Arduino UNO. Это очень популярная модель плат ардуино, но менее «навороченная», если так можно выразиться.

Вид готового контроллера солнечных коллекторов Arduino UNO, в сборе

Чтобы вместить прошивку в Arduino UNO пришлось оставить все самое основное и убрать много красивостей. Ниже приведена сводная таблица с основными отличиями:

Как видно из таблицы, ни энкодер, ни слот SD карты, ни дисплей 20×04 в данной версии не поддерживаются. Это очень простой и недорогой контроллер, выполняющий свои функции.

Зато, контроллер на базе Arduino UNO собирается гораздо проще, потому что применяется готовый LCD Shield. Его надо лишь аккуратно вставить над основной платой и получаем практически готовый контроллер. Нам остается только подключить часы, реле и температурные датчики и все! В статье, ссылку на которую я разместил в начале этой страницы, подробно описано подключение всех компонентов. У нас подключение почти «такое же», за исключением номеров контактов. На плате Arduino UNO они немного другие.

Компоненты	Контакты Arduino UNO
Датчик TO	D11
Датчик Tk	D1
Датчик T2	D0
Датчик T3	D3
Реле Р1	A1
Реле Р2	A2
Расходомер	D2
Датчик солнца	A5
Часы, контакт SDA	SDA
Часы, контакт SLC	SLC

Это и есть все наше подключение. Для минимальной работы не обязательно иметь/подключать все 4 датчика. Контроллеру будет выполнять свои функции при наличии двух датчиков – Tk и T2. Это минимум.

Подключение к LCD shield — температурные датчики, реле

Подключение модуля часов DS1307

Думаю, что больше пояснений не требуется.

Страница загрузки прошивки для этого контроллера на той же странице, где и прошивка для Arduino MEGA – просто выберите нужный тип UNO/MEGA во время скачивания. Если вы оставите ваш email, то позже вам придет уведомление о выходе новой версии прошивки или каких либо аппаратных улучшений.

Источник

Как создать дешевый и эффективный контроллер заряда аккумулятора от солнечной батареи

Это автоматически включающаяся схема, которая контролирует зарядку аккумулятора от солнечных панелей и других источников питания. Она основана на интегральных схемах 555 и заряжает батарейку, когда её заряд становится ниже заданного уровня, а затем останавливает зарядку во время того, когда батарейка достигает верхнего лимита по вольтажу.

Шаг 1: Моя цель

«Создать дешевый и эффективный контроллер заряда солнечной батареи»

Шаг 2: Схема

Для сборки контроллера заряда аккумулятора от солнечной батареи своими руками понадобятся:

• Интегральная схема NE555 IC с сокетом IC
• Один транзистор 2N2222 или PN222a
• Три резистора на 1K Ом
• Один резистор на 330 Ом и один на 100 Ом
• Два резистора на 330 Ом 1/5 w (опционально)
• Два потенциометра на 10K
• Два светодиода (зеленый и красный)
• Диод 1N4007
• Реле 5V SPDT
• Два трехпиновых коннектора для макетной платы
• Провода
• Макетная плата
• LM7805 (тип TO-220)
• Два конденсатора(я использую на .1uF, можете использовать любой)
• МОП-транзисторами IRF 540 (MOSFET)

На рисунке вы увидите завершенную схему контроллера . 5V реле — главный компонент схемы, это Ключ (SPDT, Single Pole Double Throw). У него одна обычная клемма и два контакта разных конфигураций. Один — обычно открыт (NO), второй — обычно закрыт (NC).

В нашем случае мы подключаем плюс солнечной панели на полюс реле (обычную клемму) и плюс батарейки на обычно открытый контакт; когда батарейка подключена к контроллеру солнечной зарядки, схема проверяет вольтаж батарейки. Если вольтаж меньше или равен обычному, то ток начинает поступать на батарейку, и она заряжается. Когда вольтаж батарейки начинает превышать верхний предел, реле активируется и ток перенаправляется в обычно закрытый контакт.

Шаг 3: Калибровка

После завершения схемы, нужно настроить нижний и верхний пороги. Калибровка батарейки нужна, чтобы предотвратить чрезмерную разрядку или зарядку. Я использую 12V в качестве нижнего предела и 14.9V в качестве верхнего. Это означает, что когда заряд батареи понижается до 12V, начинается зарядка и когда вольтаж поднимается до 14.9V, реле активируется, и схема перестает заряжать батарейку.

Чтобы настроить лимиты, вам понадобится мультиметр и два источника питания на 12V и 15V, или один универсальный. Сначала нужно установить нижний порог. Для этого установите вольтаж на 12V и подключите его к схеме. Соедините землю с мультиметром и замерьте показатель на пине 2 схемы 555. Настройте вольтаж так, чтобы получить 1.66V. Затем переключите вольтаж на 14.9V и возьмите замер на пине 6 схемы 555. Настройте вольтаж на 3.33V. Теперь контроллер готов к работе.

Шаг 4: Соединение

Приложенная картинка показывает электрическую схему устройства. Сначала соедините плюс от солнечной панели к центральному полюсу реле, затем соедините красный провод от батарейки с NO на реле. Соедините минус от солнечной панели с минусом на схеме, а затем присоедините минус батарейки к схеме.

Шаг 5: Работа

Когда вольтаж батарейки меньше, чем 14.9V, она начинает заряжаться путём передачи тока через NO на реле. Когда вольтаж батарейки достигает 14.9 вольт, реле автоматически переключается на NC.

Шаг 6: Момент истины

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Источник

Контроллер солнечной батареи своими руками ардуино

Используемый список деталей выглядит следующим образом:

• x1 Arduino Uno ( Arduino UNO R3 CH340G (Без Кабеля) )
• x1 Механизм Поворота и Наклона (Uno Servo Driver Shield V2 )
• x1 Механизм поворота и наклона (https://www.servocity.com/spt200) (https://www.servocity.com/spt200) Платформа Наклона и поворота с серводвигателями)
• x1 Батарея и панель солнечных батарей (комплект 17W https://www.voltaicsystems.com/17-watt-kit) ( 20W 12V Солнечная панель + PWM 10A Контроллер заряда аккумулятора Зарядное устройство )
• x4 аналоговые световые датчики (https://www.adafruit.com/product/1384) ( Фоторезистор для Ардуино)
• Достаточное кол-во провода для подключения датчиков к Motor Shield.

Я использовал два двигателя с высоким крутящим моментом, поэтому я могу отключить их, когда они не используются. Это предотвращает падение панели, когда двигатели не используются!

Шаг 2: Код Arduino.

Здесь вы можете скачать Arduino Code. Я документировал большую часть строк, чтобы дать понять, что делает каждая часть кода. Короче говоря, он усредняет показания двух вертикальных и двух горизонтальных датчиков освещенности и соответственно перемещает сервоприводы. Для экономии заряда аккумулятора сервомоторы отключены, когда они не используются.

Источник

Солнечный трекер

Солнечный трекер — система, предназначенная для слежения за перемещением солнца, чтобы получить максимальный КПД от солнечных батарей.
Концепция трекера предельно проста — по двум датчикам контроллер заставляет серводвигатель поворачивать платформу с солнечной батареей в ту сторону, где больше света.
Домашний прототип рабочего трекера показан на фото ниже:

В проекте используется два датчика-фоторезистора, которые направлены в разные стороны от плоской поверхности на 45°, т.е. относительно друг-друга фоторезисторы сориентированы на 90°. На сами датчики надеты колпачки, чтобы поток света, падающий на них был узконаправленным.

В проекте используется контроллер Arduino. Контроллер периодически считывает значения с двух датчиков и сравнивает их. Если значения с датчиков одинаковы, значит панель наведена на солнце. В случае, если значение одного из датчиков отличается от другого, контроллер дает команду на серводвигатель для поворота платформы. Команда на серво работает до тех пор, пока значения с датчиков не сравняются.

Для предотвращения чрезмерного поворота платформы присутствуют программные лимиты поворота, которые в случае необходимости можно отключить. Также, в коде программы предусмотрена константа deadband, при разности с датчиков меньше значения этой константы, контроллер не будет давать команду на поворот серводвигателя. Т.о. предотвращается дергание платформы (джиттер).
Также, на всякий случай добавлено 2 переменные позволяющие сгладить значения от датчиков. Это помогает отфильтровать «выбросы» и шум.

Скетчи для Arduino

В начальной секции программы описываются подключаемые библиотеки (в нашем случае servo.h), определяются пины и константы

В следующей части кода описывается функция Setup(). Данная функция выполняется только один раз при запуске программы или после сброса контроллера. Здесь вы можете вывести в Serial Monitor какие либо данные для отладки, или как в приведенном ниже примере сделать «прогон» серводвигателя по всей траектории до лимитов.

Финальная часть кода выполняется в циклической функции loop(). Здесь считываются значения с датчиков, производятся все расчеты и выдаются команды на серводвигатель.

Также, в программе используется вспомогательная функция getTravel(), которая используется для вычисления, куда поворачивать серво — влево, вправо или вообще ничего не делать. Функция просто возвращает значение: 0 — ничего не происходит, -1 поворот влево, +1 поворот право.

Конечно, это простой солнечный трекер и может служить основой для более сложных устройств. К примеру можно сделать более лучшую фильтрацию входных переменных, добавить ПИД-регулирование, в схему добавить второй сервопривод для перемещения солнечной панели по вертикали и получения максимального КПД.

Источник

Самодельный трекер для солнечных батарей на Arduino

Чтобы получить максимальную пользу от использования солнечных батарей применяют трекер. Его задача состоит в том, чтобы следить за нахождением солнца. Эту функцию выполняет серводвигатель, который выполняет свои вращательные движения благодаря двум датчикам. За счет своей простоты достигается высокий коэффициент полезности.

Данный вид прибора оснащен двумя датчиками-фоторезисторами, которые расположены в разных сторонах от ровной поверхности под наклоном. Если рассматривать их по отношению к друг другу, то они располагаются под прямым углом. Сверху датчиков прикреплены специальные колпачки, которые делают падающие лучи света узконаправленными.

Трекер оснащен специальным контроллером фирмы Arduino, который служит для приема показаний с датчиков и их анализ. Эти значения показывают направленность к солнцу. Если они одинаковые, значит платформа правильно повернута на солнечную сторону. Когда они отличаются друг от друга, Arduino воздействует на серводвигатель, заставляя его поворачиваться в нужную светлую сторону. Платформа выполнят вращательные движения до тех пор, пока значения двух датчиков не будут равны между собой.

Чтобы не происходил чрезмерное вращение платформы, установлены специальные программные требования, которые в случае возникновения такой ситуации произведут ее остановку. В данной программе присутствует постоянная deadband , которая не дает платформе дергаться в разные стороны. Это может произойти из-за разных показателей. Константа позволит контроллеру не давать никаких указаний двигателю.

Также, конструкторами были разработаны две переменные, которые помогаю датчиками давать четкие значения.

Скетчи для Arduino

На начальном этапе установленные программы описывают библиотеки и определяют пины и константы.

Далее будет произведена расшифровка функции Setup. Данный вид работы происходит только один раз при включении или выключении контролера. На монитор высвечиваются все данные, которые можно настраивать до получения желаемого результата. К примеру, произведем проверку двигателя по всей траектории.

Настройка заключительной части кода происходит с помощью функции loop. Благодаря ей показатели с датчиков поступают в контроллер, и только потом после тщательных расчетов выдается команда серводвигателю.

Программа обладает такой функцией как getTravel, которая определяет сторону поворота платформы.

Такой прибор как солнечный трекер может использоваться и в других устройствах. Например, применить его для улучшения показателей фильтрации. Для этого необходимо только добавить соответствующие программы и еще один серводвигатель.

Прикрепленные файлы – Lighttracker , СКЕТЧ

Автор: Симонов Константин. Россия, Москва.

Источник