Как сделать контроллер своими руками
Обновлено: 07.07.2024
Как говорят, “Большому кораблю — большое плавание”, так и “К серьезному проекту — научный и тщательный расчет!” :)
Естественно, все блоки для солнечного электроснабжения можно купить. (Да и вообще, можно купить в этом мире практически все. Ну, кроме, наверное, самих денег. Но тогда вообще скучно жить).
Так что, дайте попробуем максимально все сделать самостоятельно.
Итак, Солнечная панель (далее по тесту СП) и аккумулятор (далее в тексте АКБ) — ничего не попишешь… Сэкономить не удастся.
Эти компоненты придется купить.
(Небольшая поправка насчет СП. Изначально я думал собрать ее самостоятельно, из отдельных панелек (0.5 вольта при стоимости около 3 у.е.). Получалось, что как минимум мне понадобиться порядка 30 панелек. Плюс ровные руки и куча терпения и аккуратности. Но, к счастью, нашел людей продающих готовые панели для наружного применения и не очень дорого-80 у.е. Ее параметры: 20 вольт холостого хода и ток КЗ порядка 3-х Ампер. Мощность 50 Ватт. Прямо, то, что мне и нужно. Заказал, пока жду).
А вот инвертор и контроллер — все в наших руках ;)
ИНВЕРТОР.
Для преобразования электроэнергии из 12 вольт АКБ в переменные 220 Вольт, обычно используются инверторы. Естественно, идеально для такого применения подойдет автомобильный инвертор. Но… Любимый принцип Ивановича: “используй то, что под рукою и не ищи себе другого”. Попробуем в качестве инвертора использовать UPS. Он же бесперебойник.
Думаю, в каждом офисе найдется парочка исправных ИБП (источник бесперебойного питания) с высаженными АКБ. Вот с ним то и попробуем замутить. Интернет просто кишит материалом о таком варианте. К счастью, бесперебойники у меня были ДАЖЕ на выбор. Однако я остановился на Vivaldi 800VA. Попробую пояснить почему. Что тоже важно:
1. он оказался самым мощным (800 ватт)
2. у него включение просто кнопка с двумя состояниями (а не сенсорная или интеллектуальная, типа нужно нажать и подержать пару секунд)
3. он выключается в зависимости от состояния АКБ (а не по заданному интервалу времени). Что тоже важно: он сам контролирует степень разряда аккумулятора.
4. у него на задней пенили две обычные розетки.
5. он оказался полностью рабочим и был в металлическом корпусе ;)
В качестве доработки я сделал:
— Установил небольшую плату переходник с предохранителем на 25 ампер
— Убрал сетевой шнур. Вместо него вывел мощные провода (сечением 4 мм2) с клеммами для подключения АКБ.
— Выпаял на фиг раздражающую пищалку-буззер
— Усилил самый горячий радиатор дополнительным медным
— Установил принудительный вентилятор и насверлил в корпусе под него отверстия
Провел “ходовые испытания”. Обычный ПЭВМ с ЭЛТ монитором (да, я нашел такой монитор) чудесно отработал 2 часа. Вполне хороший результат.
Мои “хотелки”:
— плата-шилд (стандартного размера)
— плата должна быть односторонней
— возможность быстрого подключения проводов (т.е., клеммники)
— вывод полезной информации на двухстрочный LCD 16х2
— LCD сделать выносным (вдруг понадобится разместить в корпус) и отключаемым (на разъемах)
— дополнительная светодиодная индикация (что бы издалека понимать, что происходит)
— автономная работа устройства (т.е., без дополнительных батарей и аккумуляторов)
— безопасность работы устройства без присмотра
Схема контроллера — это фактически компиляция кусков из разных схем. В окончательном виде она выглядит так.
Обратите внимание, в схеме отсутствует узел управления нагрузкой. Дело в том, что изготовленный мною самодельный “ИНВЕРТОР” сам контролирует этот момент.
Условно эту схему можно разбить на следующие узлы:
Узел питания. На рисунке под №5.
Чуть-чуть лирики. На работе многие коллеги обзавелись видео регистраторами. И для подключения к бортовой сети многие отказались от штатного подключения в прикуриватель. В связи с этим, нашей радиолюбительской братией был довольно плотно проштудирован вопрос DC-DC преобразователей. Для этих целей из Китая были получены чудесные STEP-DOWN преобразователи LM2576 в достаточно большом количестве. Ниже кусочек из даташита:
Согласитесь, что грешно пропадать полученным таким образом полезным наработкам и микросхемам :). Итак, для питания Arduino в автономном режиме я разместил на шилде такой преобразователь. Он будет запитываться (через диоды) и от СП и от АКБ (в темное время суток).
Что нам дает такое подключение? Пусть Анод первого диода подключен а АКБ (Аакб), анод второго диода подключен к СП (Асп), Катоды соединены вместе и подключены к преобразователю (К).
Имеем в худшем случае: Аакб = 14В, Асп = 18В. Падение на диоде пусть в худшем случае 1В,
тогда на общем катоде будет К = 18 — 1 = 17В. А, заметь, на Аакб = 14В, т.е. диод заперт обратным напряжением.
Посему с СП будет течь ток, потребляемый стабилизатором (сколько-то там ампер), а через диод АКБ будет лишь обратный ток утечки (он будет _в_ АКБ, типа зарядный) в несколько там микроампер, т.е. НОЛЬ. Ток будет потребляться с обоих источников — АКБ и СП — только когда их напряжения примерно равны. Когда напряжение на СП упадет ниже напряжения на АКБ примерно на 0.7-1В, ток будет потребляться только с АКБ.
Были небольшие сомнения, при выборе напряжения преобразователя 5 вольт или 9. Однако, решив, что двойное преобразование (на самой Arduino есть линейный стабилизатор) неэффективно, остановил свой выбор на 5-ти вольтовом варианте.
Контроль напряжения на АКБ и на СП. (Узлы №1 и 3 соответственно)
Берем с запасом, максимальные напряжения на выводах солнечной панели 25 вольт, на АКБ — 15 Вольт. Естественно такие напряжения напрямую подавать на Ардуино — смерти подобно.
Воспользуемся on-line калькулятором для делителя напряжения (он же Voltage Divider). Кому лень (или нет интернета :)), расчет ведется по формуле
Vout=(Ra*Vin)/(Ra+Rb).
Чтобы не “плодить номенклатуру”, резистор Ra возьмем 100 kOm.
Получаем такие величины
Для СП:
Input Voltage=25V
Ra=100kOm
Output Voltage=4.5V
=> Rb=22 kOm
Для АКБ:
Input Voltage=15V
Ra=100kOm
Output Voltage=4.5V
=> Rb=42 kOm (у меня под рукой был на 47 kOm)
Для пересчета значения “из попугаев” на входе АЦП в реальные вольты пришлось высчитать нужные коэффициенты.
Индикация состояния: два светодиода и LCD дисплей.
Светодиоды — ничего нового. А подключение LCD — “дудка в дудку” в соответствии с описанием на официальном ресурсе
Сам дисплей сделан выносным и к шилду подключается двумя шлейфами: питание и сигнальная линия.
Обычно PWM контроллеры работают с частотой 50/100 Герц. А у Ардуино по умолчанию на 6-ом пине ШИМ с частотой 976.5625 Герц. Короче, для изменения частоты ШИМа просто изменим значение предделителя на 1024 (вместо 64).
TCCR0B = TCCR0B & 0b11111000 | 0x05; // prescaling 1024
И получим что-то около 61 Герца. Пока так. Естественно, при этом перестают корректно работать функции delay() и тому подобные. К счастью, в данном скетче это не критично.
В целях защиты, на плате дополнительно установлен предохранитель на 3 Ампера. (Хотя, более удобно было бы его установить в разрыв соединительных проводов).
Итак, печатная плата:
Далее, классическая цепочка: ЛУТим — ТРАВИМ — ЛУДИМ — ПАЯЕМ…
Фу, Готово. Готовый контроллер выглядит примерно вот так:
Обратная сторона (предохранитель по цепи питания от преобразователя (на всякий пожарный случай) и SMD-диодик)
Вид “сбоку” с установленным на “полевик” радиатором:
Назначение узлов, перемычек и разъемов на плате
Перемычка №3 — питание Ардуино от СП и АКБ (при использовании внешнего БП или батарейки, перемычку нужно снять)
№2 — индикатор работы преобразователя (можно отключить перемычкой №1)
№4 — регулировка контрастности LCD дисплея
№5 — делители напряжения
№6 — светодиодные индикаторы заряда батареи и состояния
Для отладки системы я пользовался “полудохлым” АКБ из авто (как раз один коллега купил новый, а старый отдал на опыты) и блоком питания 15 Вольт (3 Ампера) -(т.к., пока у меня нету реальной солнечной панели).
Теперь переходим к софтверной части.
Над кодом я трудился несколько недель… (период отпусков, и все такое. ). При тестировании с блоком питания (вместо солнечной панели, никак не довезут) — все очень даже красиво и хорошо.
Честно говоря, я пока не могу уверенно сказать, что КАЧЕСТВО заряда — ИДЕАЛЬНОЕ! Время покажет :)
Естественно, данный код можно приспособить для зарядки других аккумуляторов и реализации других алгоритмов. Как Ваша душа пожелает.
Для всех заинтересовавшихся и желающих повторить, весь материал одним архивом — ТУТ .
Сегодня разберёмся что такое ШИМ и с чем его едят, а также как сделать контроллер в домашних условиях.
Что такое ШИМ?
ШИМ (широтно-импульсная модуляция, англ. pulse—width modulation (PWM)) — это способ управления мощностью путём импульсной подачи питания. Мощность меняется в зависимости от длительности подаваемых импульсов.
ШИМ в современной электронике применяется повсеместно, для регулировки яркости подсветки вашего смартфона, скорости вращения кулера в компьютере, для управления моторами квадрокоптера или гироскутера. Cписок можно продолжать бесконечно.
В любительской электронике ШИМ контроллеры часто используются для управления яркостью светодиодных лент и для управления мощными двигателями постоянного тока.
Принцип работы ШИМ
В отличии от линейных систем, где мощность регулируется путём снижения электрических параметров (тока или напряжения), при использовании ШИМ мощность, передаваемая потребителю, регулируется временем импульсов, что существенно повышает эффективность работы контроллера. В аналоговых системах остаточная мощность рассеивалась в виде тепла, здесь же при снижении потребления остаточная мощность просто не используется.
Основная характеристика ШИМ – СКВАЖНОСТЬ (процент заполнения) – процентное соотношение длительности импульсов к периоду. На рисунке ниже изображено 5 степеней скважности прямоугольного ШИМ сигнала:
Скважность ШИМ
ПЕРИОД — это время за которое происходит полный цикл колебания сигнала. Измеряется в секундах. Он линейно зависит от частоты сигнала и рассчитывается по формуле:
f(частота) = 1/ T(перод)
Частота ШИМ – это количество периодов (или если хотите, циклов колебаний) в единицу времени. Частота измеряется в Герцах (Гц), 1 Гц это одно колебание в 1 секунду.
Если сигнал делает 100 колебаний в секунду, значит частота равняется 100 Гц. Чем выше частота тем меньше период.
Откуда берётся ШИМ
Вариант 1 — аналоговый
ШИМ сигнал создаётся специально сконструированными устройствами – генераторами ШИМ сигнала или генераторами прямоугольных импульсов. Они могут быть собраны как на аналоговой базе, так и на основе микроконтроллеров, как в виде схемы из нескольких транзисторов, так и в виде интегральной микросхемы.
Самый простой вариант это микросхема NE555, собирается всё по схеме:
Схема ШИМ генератора на NE555
Но если лень разбираться и паять, то китайцы за нас всё уже давно сделали.
ШИМ генератор на NE555
Стоит $0,5, работает стабильно при питании от 5 до 16 вольт. Выдаёт ШИМ сигнал амплитудой в 5 вольт, скважность можно менять подстроечным резистором (вон та синяя штуковина с вырезом под отвертку). При желании можно заменить подстроечный резистор на переменный и получим удобную ручку регулировки.
Вариант 2 – цифровой
Более сложный для новичка – использование микроконтроллера, но вместе с тем более интересный и дающий широкие возможности. Звучит страшно, но самом деле реализуется довольно просто.
В качестве микроконтроллера удобнее всего взять отладочную плату ардуино.
Как с ней работать написано вот здесь. Подключаем ардуинку к компьютеру и заливаем в неё вот такой наисложнейший код:
Далее цепляемся осциллографом к пину D3 и видим:
ШИМ скважность 30%
Сигнал частотой (Freq) -526 Гц, амплитудой (Vmax)- 5 вольт и скважностью (duty) – 30.9 %.
Меняем скважность в коде — меняется и скважность на выходе. Добавляем датчик температуры или освещённости, прописываем зависимость скважности на выходе от показаний датчиков и — готова регулировка с обратной связью.
Как подключить к нагрузке
Напрямую генератор ШИМ сигнала к нагрузке подключать не следует, потому как он слаботочный и скорее все сразу же сгорит. Для того, чтобы управлять нагрузкой необходим ключ на мосфет-транзисторе. Берём N-канальный мосфет-транзистор IRF3205 и собираем всё по схеме:
Ардуино ШИМ на IRF3205
Резистор R1 нужен для защиты пина ардуинки от выгорания, а резистор R2 для того, чтобы транзистор полностью закрывался, когда ардуина не даёт выходного сигнала.
Как видно ничего сложного. Четыре элемента и ШИМ-контроллер готов. Он уже может управлять одноцветной светодиодной лентой или каким-нибудь моторчиком.
Если нужна трехцветная лента или больше лент (делаем многоканальный ШИМ), просто добавляем ключи на пины D3, D5, D6, D9, D10, D11 (только на них работает ШИМ). Итого, Ардуина способна управлять мощностью 6-ти устройств одновременно.
IRF3205 способен выдерживать токи до 70 Ампер при напряжении до 55 Вольт, таких характеристик вполне достаточно для решения большинства бытовых задач.
Если нужно управлять плюсовым контактом
В таком случае нам понадобится другой мосфет- транзистор — P-канальный. Схема аналогична, только подтягивающий резистор подключен к плюсу.
Также нужно будет инвертировать сигнал на выходе ардуино, ведь при подаче 5 вольт транзистор будет закрываться, а при 0 — открываться, значит шим скважностью в 30% выдаст 70% мощность на выходе схемы.
ШИМ на irf4905, питание5 v
Стоит оговориться такая схема будет работать только при питании не выше 5 вольт, так как для полного закрытия P-канального транзистора необходимо подтянуть его затвор к плюсу питания, а ардуина способна выдавать на цифровой пин только 5 вольт. Значит, при питании хотя бы чуть-чуть выше напряжения выдаваемого на цифровой пин транзистор будет не полностью закрываться при верхней части импульса ШИМ и БУДЕТ СИЛЬНО ГРЕТЬСЯ. Полностью отключить нагрузку он тоже не сможет.
Ардуино, управление ШИМ по плюсовому проводу IRF4905
Контроллер ШИМ для RGB светодиодной ленты
В качестве примера приведу схему ШИМ контроллера для RGB светодиодной ленты на ардуино. В ней используется трёхканальный ШИМ для управления тремя цветами ленты. Ниже будет ссылка на готовое устройство, собранное на этой схеме управления.
ШИМ контроллер RGB ленты на ардуино
Соединяется всё вот так:
В схеме я добавил ещё кнопку, она нам поможет в будущем переключать цвета и регулировать яркость.
Вот простой код, позволяющий засветить ленту различными цветами. Чтобы изменить цвет подставьте цифры в значения для R, G и B из комментария ниже.
Забегая наперёд замечу, что радиаторы на тиристорные ключи не требуются. На самом контроллере написано, что рабочий ток нагрузки до 10 ампер. При испытании, за целый день работы схемы, нагрева не ощущается, так температура их не больше 30-ти градусов. Промышленный RGB контроллер обычно идёт с пультом дистанционного управления, но здесь мы не будем усложнять схему. Блок питания для двух светодиодных лент и контроллера, был стоваттный.
Большую часть начинки берём готовую - от небольшой коробочки, управляющей китайской гирляндой. Хотя количество режимов переключения выходов в таком контроллере будет невелико, простота изготовления схемы оправдывает дело.
По типовой схеме контроллера обычными гирляндами видно, что сеть 220В питает саму микросхему контроллера, а уже с выходов её сигналы подаются на тиристорные ключи.
В промышленной схеме RGB контроллера используют на выходе мощные тиристоры по нижеприведённой схеме. На их входа и подадим сигналы с микросхемы управления китайской гирляндой.
Как видите собрать самодельный RGB контроллер для светодиодных лент вполне простая задача. При этом общая экономия от такого решения, особенно используя не специальный покупной импульсный блок питания, а стандартный компьютерный ATX, будет сотню долларов.
Форум по обсуждению материала САМОДЕЛЬНЫЙ СВЕТОДИОДНЫЙ RGB КОНТРОЛЛЕР
В каком направлении течет ток - от плюса к минусу или наоборот? Занимательная теория сути электричества.
Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры - краткий обзор и сравнение технологий.
Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.
Переделываем игрушку обычный трактор в радиоуправляемый - фотографии процесса и получившийся результат.
Механическая конструкция ветрогенератора в чистом её виде представляет собой только часть полноценной ветряной энергетической установки. Полностью пригодная к эксплуатации система, помимо механической конструкции, имеет ещё ряд электронных узлов.
Так, например, обязательно необходим контроллер для ветрогенератора – устройство, функционально предназначенное для стабилизации параметров заряда АКБ в процессе работы ветряка.
Разберемся, какие функции выполняет прибор, и приведем схемы сборки контроллера своими руками. Кроме того, обозначим особенности работы и целесообразность покупки китайского электронного агрегата для ветряка.
Ветрогенераторы и контроллеры заряда АКБ
Если механический ветряк вполне возможно сделать самостоятельно, можно ли сделать своими руками ещё и контроллер ветряка?
Чтобы иметь какое-то представление о контроллерах ветрогенераторов и успешно воспроизводить такую технику своими руками, не лишними будут базовые сведения об этих приборах.
Ветряки - генерирующие ток установки, предоставляющие возможность получать энергию в удаленных от инфраструктуры местах: горных турбазах, неэлектрифицированных поселках, временных стоянках
Различающиеся по конструктивным решениям установки вырабатывают энергию, используя неисчерпаемый потенциал движения атмосферных масс
К сожалению, поставщики "зеленой" энергии пока не вырабатывают объема энергии, достаточного для покрытия всех потребностей жителей дома. Потому они используются как дополнительные источники как в комплексе, так и отдельно
Для питания рядя бытовых приборов ветряк можно подключать непосредственно к потребителям. Однако это решение нерационально, т.к. силу ветра нельзя контролировать. Чтобы стабилизировать поставки тока нужен контроллер
Если для покрытия энергозатрат дома устанавливается комплекс "зеленых" систем, применяется общий набор оборудования, включая контроллер, обслуживающий и солнечный панели, и ветряк
Работа контроллера в комплексе оборудования заключается в балластном регулировании величины заряда. Он ограничивает напряжение при его превышении и переключает систему на АБК в случае падения
Контроллер предотвращает закипание аккумуляторов, защищает оборудование от перегрева и преждевременного выхода из строя
Для того чтобы контролировать работу автономной электростанции и следить за состоянием оборудования, в схему рекомендовано включить ваттметр
Контроллер, обслуживающий аккумуляторные батареи, призван в первую очередь управлять процессом заряда АКБ. Это его основная функция, но ее условно следует разделить ещё на целый ряд подфункций.
Например, одним функционалом отслеживается ток заряда и ток саморазряда. Другой функционал реализует действия, направленные на измерение температуры и давления. Третий отвечает за компенсацию разницы энергетических потоков, когда одновременно с потреблением тока нагрузкой осуществляется заряд АКБ.
Контроллер заряда аккумуляторной батареи для ветрогенератора небольшой мощности. Контроль некоторых параметров системы осуществляется через встроенный в конструкцию жк-дисплей
Приборы промышленного изготовления наделены полноценным функционалом. А вот относительно любительских конструкций такого не скажешь. Устройства, выполненные на базе простейших схемных решений в домашних условиях своими руками – это контроллеры, далёкие от совершенных моделей.
Тем не менее, они работают и достаточно продуктивно позволяют эксплуатировать разные виды ветрогенераторов. Как правило, в самодельных конструкциях реализована лишь одна функция – защита от перенапряжения и от глубокой разрядки.
Одна из многочисленных вариаций контроллеров для ветряков, изготовленных своими руками. Такие конструкции отличаются незамысловатыми техническими решениями и простейшим исполнением монтажа
Почему внедрение контроллера в систему ветряка является обязательным моментом?
Потому что в режиме энергетической подпитки АКБ без применения контроллера следует ожидать неприятных последствий:
- Деградацию структуры аккумулятора по причине неконтролируемых химических процессов.
- Неконтролируемый рост давления и температуры электролита.
- Утрату аккумулятором свойств подзарядки в связи с имеющим место долговременным разрядом.
Контроллер заряда для схемы ветрогенераторной установки выполняется, как правило, в виде отдельного электронного модуля. Этот модуль съёмный и быстро отключаемый. Приборы промышленного изготовления обязательно оснащаются индикацией режимов и состояний – световой или визуально передаваемой через дисплей.
На практике могут применяться два вида устройств – встраиваемые непосредственно в корпус ветрогенератора и подключаемые к аккумуляторной батарее.
Схемные решения для сборки своими руками
За всё время с момента появления первых самодельных ветряков количество схемных решений контроллеров выросло многократно. Многие из схемных разработок далеко не совершенны, но есть и такие варианты, на которые следует обратить внимание.
Для бытового применения, конечно же, актуальными являются простые схемы, требующие небольших финансовых вложений, эффективные и надёжные.
Отталкиваясь от этих требований, начать можно с контроллера для ветрогенератора, созданного на базе реле-регуляторов автомобилей. В схеме применимы как реле с минусовым управляющим контактом, так и реле с плюсовым управляющим контактом.
Этот вариант привлекает малым количеством деталей и простейшим монтажом. Потребуется всего одно реле, один силовой транзистор (полевой), один резистор.
Схема контроллера, вычерченная неким электронщиком своими руками. Здесь всё просто и понятно без лишних слов. Собственно, как и в самой технологичности решения. Минимум деталей – максимум сбережений (+)
Используется автомобильная лампа (или несколько ламп) на 12 вольт в зависимости от мощности системы. Также вместо этого элемента допустимо применять нагрузочное сопротивление иного типа: мощный резистор, электронагреватель, вентилятор и т.п.
Действие автомобильного реле-регулятора напрямую связано с уровнем заряда аккумуляторной батареи. Если напряжение на клеммах АКБ поднимается выше 14.2 вольт, реле срабатывает и размыкает минусовую цепь силового транзистора.
В свою очередь на транзисторе открывается переход, подключающий лампу прямого накала к аккумулятору. В итоге зарядный ток сбрасывается через нить лампы накаливания. При понижении напряжения на клеммах АКБ – обратный процесс. Так осуществляется поддержка стабильного уровня напряжения батареи.
Отличие от предыдущей схемы – применение твердотельного реле, например, GTH6048ZA2 на ток 60A вместо транзистора. Преимущества очевидны: схема выглядит ещё проще и при этом обладает большей надёжностью и эффективностью.
Ещё одно простейшее схемотехническое решение под сборку контроллера заряда АКБ ветрогенератора. Эффективность и надёжность схемы повышается за счёт применения в ней твердотельного реле (+)
По факту обе этих части схемы никак не связаны между собой. Напряжение с ветрогенератора подаётся на батарею постоянно. Когда напряжение на клеммах АКБ достигает значения 14.2 Вт, твердотельное реле подключает нагрузку для сброса. Так аккумулятор защищается устройством от перезаряда.
Здесь балластной нагрузкой может выступать не только лампа накаливания. Вполне реально подключить любое иное устройство, рассчитанное на ток до 60 А. Например, электрический трубчатый нагреватель.
Что ещё важно в этой схеме – действие твердотельного реле характеризуется плавно нарастающей амплитудой. По сути, налицо эффект профессионально изготовленного ШИМ-контроллера.
Усложнённый вариант схемы контроллера
Если предыдущий вариант схемного решения контроллера заряда АКБ только лишь напоминает устройство ШИМ (широтно-импульсная модуляция), здесь данный принцип реализуется конкретно.
Эта схема контроллера для ветряка с трёхфазным генератором отличается некоторыми сложностями, так как предполагает использование микросхем – в частности, операционных усилителей на полевых транзисторах в составе сборки TL084.
Однако на монтажной плате всё выглядит не так сложно, как на бумажном листе.
Схемное решение для сборки контроллера своими руками, где используется микросборка TL084. Принцип работы также выстроен с применением реле для переключения режимов, но есть возможность регулировать точки отсечки (+)
Так же, как и в предыдущих решениях, используется реле в качестве коммутационного элемента для балластной нагрузки. Реле рассчитано на работу с 12-вольтовым аккумулятором, но при желании можно подобрать модель на 24 Вт.
Балластный резистор сделан в виде мощного сопротивления (намотка на керамике нихром). Для регулировки рабочего диапазона напряжений (11.5-18 Вт) в схеме используются переменные резисторы, включенные в цепь управления микроэлектронной сборки TL084.
Работает такой контроллер заряда аккумулятора ветряка следующим образом. Трёхфазный ток, полученный от ветрогенератора, выпрямляется силовыми диодами.
На выходе диодного моста образуется постоянное напряжение, которое подаётся на вход схемы через контакты реле, дополнительный диод, аккумулятор и дальше на внутрисхемный стабилизатор (78L08) и на вход сборки TL084.
Момент переключения триггера в одно из состояний определяется значениями переменных резисторов (Low V и High V) нижнего и верхнего порога напряжений.
Пока на клеммах аккумуляторной батареи присутствует напряжение, не превышающее 14.2 вольта (удовлетворяющее значению настройки R High V), выполняется заряд. Как только значения изменяются в сторону увеличения, операционный усилитель TL084 подаёт сигнал на базу транзистора, которым управляется реле.
Реализованный своими руками продукт по схеме с микросборкой TL084. Всё предельно просто, даже вместо качественной печатной платы выбрана плата под навесной монтаж. Такими моментами всегда радуют самодельные конструкции
Происходит срабатывание реле, цепь питания схемы разрывается и замыкается на балластный резистор. Сброс по балласту проходит до момента разряда аккумулятора, близкого к значению настройки переменного резистора Low V.
Как только это значение достигнуто, вторым операционным усилителем TL084 схема переключается в обратное состояние. Так осуществляется работа контроллера.
Китайская электронная альтернатива
Изготовление контроллера ветрогенератора своими руками – дело престижное. Но учитывая скорость развития электронных технологий, нередко смысл самостоятельной сборки теряет свою актуальность. К тому же большая часть предлагаемых схем уже морально устарела.
Получается дешевле купить уже готовый продукт, сделанный профессионально, с высоким качеством монтажа, на современных электронных компонентах. Например, приобрести подходящее устройство по разумной стоимости можно на Aliexpress.
Ассортимент предложений на китайском сайте впечатляет. Контроллеры для ветрогенераторов под различный уровень мощности продаются по цене от 1000 руб. Если отталкиваться от этой суммы, в плане сборки аппарата своими руками игра явно не стоит свеч.
Так, например, среди предложений китайского портала есть модель для 600-ваттного ветряка. Устройство стоимостью 1070 руб. пригодно для работы с аккумуляторами 12/24 вольта, в режиме рабочего тока до 30 А.
Вполне приличный, рассчитанный на 600-ваттный ветрогенератор, контроллер заряда в китайском исполнении. Такое устройство можно заказать из Китая и получить через почту примерно за месяц-полтора
Спрашивается, какой резон тратить время и силы на сборку простенькой конструкции своими руками, если есть реальная возможность купить нечто подобное и технически серьёзное?
Китайский продукт из списка нового прихода. Обеспечивает контроль заряда батарей, работая в паре с ветрогенератором мощностью 2 кВт. Принимает на входе напряжение до 96 вольт
Правда, стоимость этого контроллера уже в пять раз дороже предыдущей разработки. Но опять же, если соизмерять затраты на производство нечто подобного своими руками, покупка выглядит рациональным решением.
Единственное что смущает в китайских продуктах – они имеют свойство неожиданно прекращать работу в самых неподходящих случаях. Поэтому купленное устройство часто приходится доводить до ума – естественно, своими руками. Но это значительно легче и проще, чем делать контроллер заряда ветрогенератора своими руками с нуля.
Для любителей самоделок на нашем сайте есть серия статей, посвященная изготовлению ветрогенераторов:
Выводы и полезное видео по теме
Желание сделать оборудование для домашнего применения своими руками иногда сильнее более простого решения — покупки недорогого устройства. Что из этого получилось, смотрите в видеоролике:
Рынок перенасыщен готовыми электронными устройствами и модульными комплектующими практически под каждый бытовой продукт. Электронщикам-любителям теперь остаётся единственное дело – заниматься сборкой домашних конструкторов.
Есть, что дополнить, или возникли вопросы по теме сборки и использования контроллеров для ветрогенератора? Можете оставлять комментарии, задавать вопросы и добавлять фотографии своих самоделок — форма для связи находится в нижнем блоке.
В этой статье мы расскажем, как своими руками собрать Arduino на обычной макетной плате.
Для этого нам понадобится микроконтроллер ATmega328 — такой же, как и в оригинальной Arduino Uno.
Распиновка ATmega328
В начале работы с любым микроконтроллером необходимо изучить его распиновку. После этого уже можно приступать к сборке необходимой обвязки. Ниже представлена распиновка микроконтроллера ATmega328.
Сборка Arduino на макетной плате
Необходимые компоненты
Для работы с микроконтроллером понадобятся:
Схема сборки
Соберите на макетной плате компоненты по следующей схеме:
Добавьте к схеме светодиод на 13 пине. Для этого повторите первый эксперимент из набора Матрёшка Z — маячок.
Обратите внимание, 13 пин Arduino — это не 13-я ножка микроконтроллера. Чтобы найти нужный пин, воспользуйтесь распиновкой ATmega328
Схема эксперимента собрана. Осталось прошить нашу Arduino.
Прошивка ATmega328
У микроконтроллера нет собственного USB-порта. К компьютеру его можно подключить одним из двух способов:
Рассмотрим их подробнее.
Прошивка ATmega328 через USB-UART преобразователь
Для сборки программатора нам понадобится:
Соберите следующую схему
Аппаратная часть готова. Теперь скачайте и установите на компьютер интегрированную среду разработки Arduino IDE и прошейте свой контроллер.
Прошивка ATmega328 через Arduino Uno
Для сборки программатора нам понадобится:
Аккуратно извлеките из платы Arduino Uno микросхему ATMega328P. Не беспокойтесь, вы сможете вставить её обратно позднее.
Аппаратная часть готова. Теперь скачайте и установите на компьютер интегрированную среду разработки Arduino IDE и прошейте свою плату.
Если не указано иное, содержимое этой вики предоставляется на условиях следующей лицензии: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International
Читайте также: