طرح زیر برای شارژر باتری خورشیدی است که توسط آردوینو نانو اجرا می شود. این می تواند یک باتری استاندارد اسید سرب 12 ولتی، مانند یک اسکوتر یا ماشین را اداره کند. علاوه بر این طراحی آزمایش شده است و با بازده 90 درصد در دمای 70 درجه سانتیگراد (158 درجه فارنهایت) اجرا می شود. می تواند تا 20 ولت در محل ورودی شارژر مصرف کند. همچنین به منظور بهبود کارایی یک ردیاب MPPT در کد پیاده سازی شده است تا اطمینان حاصل شود که حداکثر توان پنل استفاده می شود.
مرحله 1: اصل اساسی عملیات
عملیات اصلی مدار انتخابی ما را می توان با نمودار بلوکی نشان داد. طراحی شامل یک مبدل باک است که توسط آردوینو تنظیم می شود که ولتاژ و جریان در سیستم و ولتاژ باتری را اندازه گیری می کند. بر اساس اندازهگیریها، آردوینو چرخه کاری که مبدل باک با آن رانده میشود را کنترل میکند و بنابراین جریان خروجی به باتری را محاسبه میکند.
مرحله 2: مدار
مدار (مقدمه)
نشان دادن توسط 4 LED انجام می شود که در شماتیک مدار قابل مشاهده است. همچنین یک دکمه تنظیم مجدد روی برد جلو کشیده شده است تا در صورت گیر کردن کد، به راحتی به آن دسترسی داشته باشید. این دکمه در آزمایش اولیه بسیار مفید بود.
همچنین در این سازه برای اندازه گیری جریان از OP-AMP سنجش جریان AD8212 استفاده شده است. ثابت شد که این دستگاه برای برنامه غیرقابل اعتماد است و توصیه می شود با برد ACS712 جایگزین شود.
شرح عملکرد مدار (به مدار شارژر V1.pdf مراجعه کنید)
Q2 ماسفت سوئیچینگ اصلی برای مبدل باک و Q3 ماسفت سوئیچینگ سنکرون است. ماسفت ها توسط U2 هدایت می شوند که درایور ماسفت IR2104 است. IR2104 سیگنال PWM (Digital_pin_9) را از ورودی آردوینو روی پایه 2 می گیرد و از آن برای راه اندازی ماسفت های سوئیچینگ استفاده می کند. IR2104 همچنین می تواند با پایه تنظیم 3 به پایین خاموش شود. از آنجایی که Q2 یک NFET است، به یک ولتاژ درایو گیت نیاز دارد که 10 ولت بیشتر از ولتاژ منبع که ورودی خورشیدی است، باشد. بنابراین IR2104 از مدار پمپ شارژ ساخته شده از D2 و C6 برای تقویت ولتاژ درایو گیت استفاده می کند تا ماسفت سمت بالا را روشن کند. D3 یک دیود سوئیچینگ سریع است که باید قبل از Q3 شروع به هدایت کند و از این طریق راندمان را افزایش دهد (افزایش 1-2٪).
Q1 از تخلیه باتری در شب جلوگیری می کند. Q1 زمانی روشن می شود که Q2 از ولتاژ تا D1 روشن است. R4 ولتاژ را از گیت Q1 تخلیه می کند بنابراین هنگامی که Q2 خاموش می شود خاموش می شود.
L1 سلف اصلی است که جریان سوئیچینگ را صاف می کند و همراه با C8 صاف ولتاژ خروجی را صاف می کند.
به منظور اندازه گیری باتری و ولتاژ پنل خورشیدی R2، R3، C1 و R6، R7، C9 به عنوان تقسیم کننده ولتاژ تنظیم شده است. در این حالت خازن های C1 و C9 هر پالس در سیگنال را صاف می کنند و اندازه گیری تمیزی را به ADC می دهند. C4 خازن فیلتر ورودی است که هر پالس جریان ورودی را صاف می کند.
برای خواندن جریان در سیستم یک مقاومت Rshunt وجود دارد. افت ولتاژ در عرض 100 بار توسط U1 تقویت می شود و به ADC آردوینو تغذیه می شود.