Quyoshli 12V SLA batareyali zaryadlovchi: 6 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:25

Bir muncha vaqt oldin, men yonma-yon ATV "Limon" ga egalik qildim. Bunda juda ko'p xato borligini aytish kifoya. Bir payt men shunday qarorga keldim: "HEY, men faralar ishlayotganda eshikdan mixga o'ralgan arzon batareyani ushlab turish uchun faqat o'zimning yuqori quvvatli quyosh batareyasi zaryadlovchisini yasashim kerak!" Oxir -oqibat, bu fikrga aylandi: "XA, men batareyaning turtki bilan men rejalashtirgan ba'zi uzoq loyihalarni quvvatlantirishim kerak!"

Shunday qilib, "Lead Buddy" quyosh batareyasini zaryadlovchi qurilmasi tug'ildi.

Dastlab men o'z dizaynimni Sparkfunning "Quyoshli do'sti" dan chiqarishga qaradim (shuning uchun men bu nomni oldim), lekin men tasodifan men boshqa loyihada ishlatayotgan komponentni, aslida, qo'llanma yozuvi borligini payqadim. quyosh batareyasini zaryadlovchi sifatida (ma'lumotlar jadvalini siljitish paytida men o'tkazib yuborganman) - Analog Device LTC4365! Unda MPPT yo'q, lekin Sparkfunning "Quyoshli do'sti" ham yo'q (hech bo'lmaganda haqiqiy MPPT emas …). Xo'sh, buni qanday aniq tuzatamiz? Xo'sh, aziz o'quvchi, siz ilova yozuvlarini ko'rib chiqasiz !!! Xususan, Microchipning AN1521 "Quyosh paneli MPPT algoritmlarini amalga oshirish bo'yicha amaliy qo'llanma". Bu, aslida, juda qiziq o'qish va sizga MPPT boshqaruvini amalga oshirishning turli xil usullarini taqdim etadi. Sizga faqat ikkita datchik, kuchlanish sensori (kuchlanish bo'luvchi) va oqim sensori kerak bo'ladi va sizga aynan bitta chiqish kerak. Men tasodifan International Rectifier-dan IR25750 deb nomlangan N-Channel MOSFET bilan ishlatilishi mumkin bo'lgan maxsus oqim sensori haqida bildim. Ularning IR25750-dagi AN-1199 modellari ham qiziqarli o'qiladi. Nihoyat, hamma narsani bir -biriga bog'laydigan mikrokontroller kerak va bizga faqat 3 ta pin kerak bo'lgani uchun ATtiny10 -ga kiring!

1 -qadam: qismlarni tanlash, sxemalarni chizish

Endi bizda 3 ta asosiy qism bor, biz IC -larimizga kerak bo'lgan boshqa komponentlarni tanlashni boshlashimiz kerak. Bizning keyingi muhim tarkibiy qismimiz-bu MOSFET-larimiz, xususan, ushbu versiya uchun (bu haqda qo'shimcha ma'lumot olish uchun oxirgi bosqichga qarang), men ikkita SQJB60EP Dual N-Channel MOSFET-dan foydalanishni tanladim. Bitta MOSFET faqat LTC4365 tomonidan boshqariladi, ikkinchisi esa MOSFET-ni shunday o'rnatadiki, bitta FET teskari kirishni himoyalash uchun mo'ljallangan "ideal past-yon diod" vazifasini bajaradi (agar siz buni google-da qidirsangiz, TI va Maksimning mavzu bo'yicha qo'llanma yozuvlari, men buni qazishim kerak edi.), boshqa FET esa ATtiny10-ning 16-bitli PWM taymerlari tomonidan boshqariladi (yoki siz xohlagan qaror …). Keyingi navbatda bizning passivlarimiz keladi, ularni ro'yxatga olish unchalik muhim emas. Ular kuchlanish taqsimlagichlari/zaryadlovchini dasturlash uchun rezistorlar va har xil bypass/saqlash kondansatkichlaridan iborat, faqat sizning rezistorlaringiz ular orqali tarqalgan quvvatni boshqarishi va kondansatkichlaringizning o'rtacha haroratga bardoshliligiga (X5R yoki undan yuqori) ishonch hosil qiling. Shuni ta'kidlash kerakki, bu qanday ishlab chiqilganligi sababli batareyani taxtaga ulash lozim.

Men LTC4365 -ni ulagichni almashtirish orqali 12 yoki 24 V batareyalarni zaryadlash imkoniyatiga ega bo'lish uchun o'rnatdim (12V batareyalar uchun batareya taxminan 2,387V/xujayraga zaryadlanganda 0,5 V bilan zaryadlovchining OV pinini ta'minlash uchun). Zaryadlovchining kuchlanish taqsimlagichi, shuningdek, 2,54 mm sarlavha orqali taxtaga ulanadigan va batareyaning yon tomoniga termal o'tkazgichli sopol idishlar yoki hatto yopishqoq lenta bilan ulanadigan 5k PTC qarshilik orqali haroratni qoplaydi. Dizayn davomida biz bir nechta zenerlardan foydalanishimiz kerak, ya'ni teskari MOSFET kuchlanishini (shuningdek, MPPT komponentlarini o'tish moslamasi orqali o'rnatmagan bo'lsangiz, boshqa FETni quvvat bilan ta'minlash) va LTC4365 -ni himoya qilish uchun. pinlar haddan tashqari kuchlanishdan. Biz ATtiny10 -ni 40V kirish uchun mo'ljallangan 5V avtomobil regulyatori bilan ta'minlaymiz.

Sigortalar…

Shuni ta'kidlash kerakki, batareyani zaryadlovchi qurilmalarida har doim kirish va chiqishlarda sigortalar bo'lishi kerak va har doim yuqori oqimli kirishlarda (IE- batareya) OV himoyasidan foydalanish kerak. Kam oqimli kirishlar OVPni (IE-tsilindrli zanjirlar) osonlikcha amalga oshira olmaydi, chunki ular tez-tez to'xtatuvchini/sug'urtani o'chirish uchun etarli oqim ishlab chiqara olmaydi. Bu halokatli vaziyatga olib kelishi mumkin, agar sizning TRIAC/SCR haddan tashqari qizib keta boshlasa, u ishlamay qolishi mumkin, bu sizning tarkibiy qismlaringizni shikastlanishiga yoki loyihangizning alangalanishiga olib kelishi mumkin. Siz sigortani o'z vaqtida puflash uchun etarlicha tok etkazib bera olishingiz kerak (bizning 12V akkumulyatorimiz buni qila oladi). Sigortalarga kelsak, men Littlefuse tomonidan 0453003. MR bilan borishga qaror qildim. Bu juda kichik SMD paketidagi ajoyib sug'urta. Agar siz kattaroq sigortalar bilan, masalan, 5x20 mm sigortalar bilan borishga qaror qilsangiz, iltimos, iltimos, ibodat qiling. Shisha sigortalar portlashi bilan parchalanib ketishi mumkin, bu esa issiq eritilgan metall va o'tkir oynalarni butun taxtangizga yuborib, bu jarayonga har xil zarar keltiradi. Har doim keramik sigortalardan foydalaning, ularning aksariyati qum bilan to'ldirilgan, shunda ular sizning taxtangizni ham, uyingizni ham qovurmaydi (keramikaning o'zi ham ishlatilgan keramik zirhga o'xshab himoya qilishda yordam berishi kerak). zamonaviy jangovar transport vositalarini shaklli zaryadli o'qlardan himoya qilish uchun/ Haqiqatdan ham issiq samolyotlar plazmasi). Kichkina simni sigortangizda "ko'rish" qobiliyatiga ega bo'lish (siz ko'rmasligingiz mumkin, ayniqsa ko'r bo'lsangiz), sizning uyingiz yonib turgan ko'mirga arzimaydi. Agar siz sug'urta sinovini o'tkazmoqchi bo'lsangiz, uning qarshiligini tekshirish uchun multimetrdan foydalaning.

ESD himoyasi

Biz elektron loyihalarimizni himoya qilish uchun faqat 5-10 dollarlik qimmat varistorlarga tayanadigan kunlar o'tdi. Siz har doim diodli televizorlarni yoki vaqtinchalik kuchlanishni o'chirishingiz kerak. Bo'lmaslikka hech qanday asos yo'q. Har qanday kirish, ayniqsa quyosh panelli kirish ESDdan himoyalangan bo'lishi kerak. Agar sizning quyosh panellaringiz/simlar uzaytirilishi yaqinida chaqmoq urilsa, kichik TVS diodasi, sug'urta bilan birgalikda, sizning loyihangizni ESD/EMPning har qanday turidan shikastlanishining oldini oladi. ish tashlash, shunday …). Ular MOVniki kabi deyarli bardoshli emas, lekin ular, albatta, ko'pincha ishni bajarishlari mumkin.

Bu bizni keyingi element - Spark bo'shliqlariga olib keladi. "Uchqun bo'shliqlari nima?!" Xo'sh, uchqun bo'shliqlari - bu sizning kirish pimlaringizdan birining er tekisligiga cho'zilgan izi, undan lehim niqobi va mahalliy er tekisligidan olib tashlanadi va ochiq havoga chiqariladi. Oddiy qilib aytganda, bu ESDga sizning tekisligingizga (eng kam qarshilik yo'li) to'g'ri burilish imkonini beradi va umid qilamanki, sizning davringizni qutqaradi. Ularni qo'shish hech narsaga arzimaydi, shuning uchun ularni har doim iloji boricha qo'shish kerak. Paschen qonuni orqali kuchlanishdan himoyalanish uchun siz iz va er tekisligi orasidagi masofani hisoblashingiz mumkin. Men buni qanday hisoblashni muhokama qilmoqchi emasman, lekin hisoblash haqida umumiy ma'lumot berishni maslahat berish kifoya. Aks holda, iz va tuproq o'rtasida 6-10 millik bo'sh joy bo'lishi kerak. Dumaloq izdan foydalanish ham maqsadga muvofiqdir. Buni qanday amalga oshirish kerakligi haqidagi fikr uchun men joylashtirgan rasmga qarang.

Er samolyotlari

Ko'pgina elektronika loyihalarida bitta katta tuproqni ishlatmaslik uchun hech qanday sabab yo'q. Bundan tashqari, er osti chig'anoqlarini ishlatmaslik juda isrofgarchilikdir, chunki bu misning hammasini qirib tashlash kerak bo'ladi. Siz allaqachon mis uchun pul to'layapsiz, balki uni Xitoy suv yo'llarini (yoki qayerda) ifloslantirmasligingiz va uni samolyot sifatida ishlatishingiz mumkin. Chiqarilgan quymalar zamonaviy elektronikada juda cheklangan maqsadlarda qo'llaniladi va kamdan -kam hollarda, agar qattiq tuproqli quyish yuqori chastotali signallar uchun yaxshiroq fazilatlarga ega bo'lsa -da, ular sezgir izlarni himoya qilishda yaxshiroqdir va ba'zi bypassni ta'minlay oladi. Agar ko'p qatlamli taxtadan foydalansangiz, "jonli" tekislik bilan sig'im. Shuni ham ta'kidlash kerakki, agar siz qayta ishlaydigan pech yoki issiq havoni qayta ishlash stantsiyasidan foydalansangiz, passiv komponentlarga er osti tekisligi ulanishi tavsiya etilmaydi, chunki ular qayta tushirilganda "mozor toshi" bo'lishi mumkin, chunki er tekisligi ko'proq issiqlik massasiga ega. Lehim erishi uchun uni qizdirish kerak. Agar siz ehtiyot bo'lsangiz, buni albatta qilishingiz mumkin, lekin siz passiv komponentning tuproqli yostig'ini ulash uchun termal yostiqchalarni yoki EasyEDA "Spokes" deb ataydigan vositalarni ishlatishingiz kerak. Mening taxtam termal yostiqchalarni ishlatadi, garchi men qo'l bilan lehimlayotgan bo'lsam ham, bu har qanday holatda ham muhim emas.

Issiqlik tarqalishida …

Bizning quyosh zaryadlovchi qurilmamiz maksimal issiqlik oqimini 3A (sigortaga bog'liq holda) ham tarqatmasligi kerak. Eng yomoni, bizning SQJB60EP qarshiligimiz - 8A da 4,5V da 0,016mOhm (mening ikkinchi reviziyadagi SQJ974EP, 0,0325mOhm, qo'shimcha ma'lumot uchun oxiridagi yozuvlarimga qarang). Ohms qonunidan foydalanib, P = I^2 * R, bizning kuch sarflashimiz 3 A da 0,144 Vt (Endi nima uchun men MPPT va teskari kuchlanishli "diodli" davr uchun N kanalli MOSFETlardan foydalanganimni tushunasiz). Bizning 5V avtomobil regulyatorimiz ham haddan tashqari ko'payib ketmasligi kerak, chunki biz ko'pi bilan o'nlab milliamperni chizamiz. 12V yoki hatto 24V akkumulyator bilan, biz regulyatorda issiqlik yo'qotilishi haqida tashvishlanish uchun etarli quvvat yo'qotilishini ko'rmasligimiz kerak, lekin TIning bu boradagi ajoyib qo'llanmasiga ko'ra, sizning kuchingizning katta qismi issiqlik kabi tarqaladi. PCBga qaytaring, chunki bu eng kam qarshilik yo'li. Masalan, bizning SQJB60EP drenaj yostig'iga 3,1C/Vt issiqlik qarshiligiga ega, plastik paket esa 85C/Vt issiqlik qarshiligiga ega. Issiqlik cho'kishi tenglikni o'zi orqali amalga oshirilganda ancha samaraliroq bo'ladi, masalan, sizning komponentlaringiz uchun juda katta issiqlikni tarqatadigan yaxshi samolyotlarni yotqizish (shu bilan sizning tenglikni boshga sepgichga aylantirish) yoki taxtaning qarama-qarshi qismiga ixcham dizaynga ruxsat berish uchun tepada kichikroq tekislik. (Termal viyalarni taxtaning qarama -qarshi tomonidagi samolyotga yo'naltirish, shuningdek, taxtaning orqa tomoniga sovutgichni/shlyuzni osonlik bilan ulashga yoki bu issiqlik boshqa taxtaning er tekisligida tarqalib ketishiga imkon beradi. Modul.) Komponentdan qancha quvvatni xavfsiz ajratish mumkinligini hisoblashning tez va iflos usuli (Tj - Tamb) / Rθja = Quvvat. Qo'shimcha ma'lumot olish uchun men sizni TI ilovasi yozuvini o'qishni qat'iy tavsiya qilaman.

Va nihoyat …

Agar siz o'z loyihangizni konteyner ichida bo'lishni xohlasangiz, masalan, men buni tashqarida ishlatishni rejalashtirgan bo'lsam, taxtani qo'yishdan oldin har doim konteyneringizni/qutingizni tanlashingiz kerak. Menimcha, men Polycase EX-51 ni tanladim va o'z taxtamni shunday dizayn qildim. Men "old panel" taxtasini ham ishlab chiqdim, u quyosh nuri kiradigan "teshiklari" ga, aniqrog'i, uyalariga (qalinligi 1,6 mm bo'lgan taxtaga to'g'ri keladi) ulanadi. Ularni lehimlang, shunda siz borasiz. Ushbu panelda Switchcraft suv o'tkazmaydigan ulagichlari mavjud. Men hali "old panel" yoki "orqa panel" dan foydalanishim to'g'risida qaror qabul qilmadim, lekin nima bo'lishidan qat'i nazar, menga kirish yoki chiqish uchun, shuningdek batareyali termistorimiz uchun "suv o'tkazmaydigan simi korpusi" kerak bo'ladi. Bundan tashqari, mening zaryadlovchimni taxtaga modul sifatida o'rnatish mumkin (shuning uchun teshiklari quyiladi).

2 -qadam: ehtiyot qismlarni olish

Qanchalik sotuvchilar borligini va vaqti-vaqti bilan kichik qismlar (rezistorlar, kondansatkichlar) yo'qolishini hisobga olib, ehtiyot qismlarga buyurtma berish juda qiyin vazifa bo'lishi mumkin. Aslida, men 24V batareyani zaryad qilish davri uchun rezistorlarni yo'qotdim. Yaxshiyamki, men 24V zaryadlovchi sxemasidan foydalanmayman.

Men PCB -ni JLCPCB -dan buyurtma qilishni tanladim, chunki uning axloqsizligi arzon. Ular, shuningdek, men oxirgi marta buyurtma berganimdan buyon chiroyli, ipak ekranlarni (va soldermaskalarni) qoldiradigan "tasvirni tasvirlash" jarayoniga o'tgandek tuyuldi. Afsuski, ular endi bepul etkazib berishni ta'minlamaydilar, shuning uchun siz uni olish uchun bir yoki ikki hafta kutishingizga to'g'ri keladi, yoki DHL orqali jo'natilishi uchun 20 dollar to'lashingiz kerak bo'ladi. Komponentlarimga kelsak, men Arrow bilan bordim, chunki ular bepul etkazib berish imkoniyatiga ega. Menga faqat O'qda bo'lmaganidek, Digisteydan termistorni sotib olish kerak edi.

Odatda, 0603 o'lchamli passivlar lehim uchun A-OK. 0402 o'lchamli komponentlar qiyin bo'lishi mumkin va osongina yo'qoladi, shuning uchun sizga kerak bo'lganidan kamida ikki marta buyurtma bering. Sizga har doim sizning barcha komponentlaringizni yuborganligini tekshiring. Agar ular sizning buyurtmangizni mustahkamlamasa va sizga FedEx orqali 20 xil quti yuborsa, bu ayniqsa muhimdir.

3 -qadam: Tayyorgarlik …

Lehimlashga tayyorgarlik ko'rilmoqda …. Lehimlash uchun sizga juda ko'p vositalar kerak emas. Arzon, o'rtacha quvvatli lehimlantiruvchi temir, oqim, lehim, cımbız va snips, sizga kerak bo'lgan narsadir. Sizda ham o't o'chirish moslamasi bo'lishi kerak va siz doimo niqobga ega bo'lishingiz kerak, chunki u havodan chiqadigan ifloslantiruvchi moddalarni filtrlaydi, bu saraton/toksik.

4 -qadam: uni birlashtirish

PCB -ni yig'ish juda oddiy. Bu shunchaki "bitta yostiqni qalaylab, bitta pinni o'sha yorliqqa lehimlang, so'ngra qolgan pinlarni" tortib lehimlang ". SMD komponentlarini lehimlash uchun sizga mikroskop yoki chiroyli qayta ishlash stantsiyasi kerak emas. Sizga kattaroq va 0603 (va ba'zan 0402) komponentlar uchun kattalashtirish oynasi kerak emas. Ko'prikli pinlar yo'qligiga va sizda sovuq bo'g'inlar yo'qligiga ishonch hosil qiling. Agar siz "kulgili" narsani ko'rsangiz, unga ozgina oqim qo'ying va uni temir bilan urib qo'ying.

Oqim haqida gap ketganda, siz, ehtimol, toza bo'lmagan oqimdan foydalanishingiz kerak, chunki bortingizda qoldirish xavfsiz. Afsuski, uni taxtadan tozalash juda og'riqli. "Tozalanmagan" oqimni tozalash uchun, 90% dan yuqori konsentratsiyali spirtli ichimliklar va paxta chig'anoqlari bilan iloji boricha ko'proq narsalarni olib tashlang. Keyin, eski tish cho'tkasi bilan yaxshilab tarang (eski elektr tish cho'tkalari/tish cho'tkasi boshlari yaxshi ishlaydi). Nihoyat, issiq suvli hammom uchun distillangan suvni qizdiring. Agar xohlasangiz, idishlarni yuvish vositasini ishlatishingiz mumkin (bu sizning taxtangizni shohona tarzda burab qo'ymasligiga ishonch hosil qiling, bu sizning tenglikni bo'sh joylariga zarar etkazmasligi kerak, chunki idishlarni yuvish vositalari organik komponentlarga hidrofob orqali "biriktirish" uchun mo'ljallangan. Gidrofob-hidrofilik ta'sir uning molekulalarining qutbli/qutbsiz uglevodorod/gidroksidi tuzilishi bilan ta'minlanadi va ularni hidrofil komponent orqali yuvish mumkin. Haqiqatan ham, yagona muammo shundaki, u to'g'ri yuvilmagan. distillangan suv bilan yoki juda korroziy bo'lsa). IFF qandaydir mo''jiza bilan siz spirtli ichimliklar bilan to'la-to'kis tozalanasiz va siz, ehtimol, taxtangizni yuvib tashlay olmaysiz.

Taxminan 30 daqiqadan so'ng, issiq suv taxtangizda qolgan yopishqoq qoldiqlarni parchalab tashlashi kerak, keyin siz tish cho'tkasi bilan shaharga borib, qolgan qismini olib tashlashingiz mumkin. Yaxshilab yuvib tashlang va uni eng past darajadagi pechda quriting yoki kamida 24 soat ochiq havoda quriting. Ideal holda, siz nonni tushirish pechini yoki Harbor Freight -dan arzon issiq havo qurolidan hech narsa qovurmaslik uchun ishlatishingiz kerak. Xuddi shu ta'sir uchun siz siqilgan havodan ham foydalanishingiz mumkin.

Qoida tariqasida, PCB -laringizni tozalashda ehtiyot bo'ling, chunki siz komponentlarni bo'shashtira olasiz. Qattiq tuklarni komponentlar orasiga kiritish uchun etarli darajada bosishning hojati yo'q.

5 -qadam: Quyosh panellari …