Самодельный MPPT-контроллер для СБ

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

В выходные забрал с дачи 1 экземпляр. Показывал uptime 14 дней. Но скорее всего не работал. Так как аккумулятора был разряжен менее 7В.
Оставил второй прибор на других аккумуляторах, с крайней прошивкой (13.01). Когда уезжал, было 9,8В
Первый дорабатываю, в части температуры и т. д. И продолжим тесты...

 

Очень жаль. Сейчас понимаю, что вторые версии без доработок вполне могли так делать. Ну будем надеяться, что этот баг мы отловили и исправили.

WIFI свисточек-переходник в принципе работает (на отображение параметров), но для того чтобы высвободить по это память надо снести половину стандартной прошивки. У меня раньше была мысль довести такую ветку до конца, но потом понял, что это путь в никуда. Надо переходить на качественно новый уровень. Сейчас думаю потихонечку доделывать простенькую текущую версию (для новичков) и параллельно с этим думать о портировании на ESP32 с расширением функционала. Обсчитывать узлы, отрисовывать модули. К отрисовке силовой приступлю только после доделки текущей версии. Ибо даже в текущей до сих пор наступаю на огромные грабли. Версия на ESP32 будет по умолчанию на 24 вольта, c WIFI, с экранчиком (уже по i2C), возможностью выводить лог в Serial, защитой от переполюсовки АКБ, защитой от КЗ по входу, возможностью каскадирования и надеюсь более качественным режимом БП. Но это все после того, как в текущей версии не останется темных пятен при работе до 20-30А.
Сегодня выложу новую прошивку с измененным MPPT алгоритмом. Вроде все работает как задумывалось.
Если у кого-то есть идеи по схемотехнике компоновке или разводке прошу высказываться.

 

А если в текущей версии экранчик убрать на i2с, WiFi влезет? Отображения в принципе достаточно, для того что бы мониторить процесс и облегчить отладку меньшей беготней под крышу/в мастерскую... Самое интересное ведь начнется летом
По ESP32.
В какой среде планируется вести разработку?
У него структура проприетарная.
Может, все таки, STM32 или мощные атмеги...
А радиотракт на любом модуле...

 

Я часть передачи параметров в сеть написал. Но есть одно но, которое до сих пор не решено. И имя ему PUYA. В новых модулях китайцы вместо флэша от Winbond воткнули чип от Puya. После этого из-за неправильного обращения к памяти 8266я виснет при попытке обращения к SPIFS внутри программы. То есть полноценный WebServer на нем организовать затруднительно ибо негде хранить страницы. Исходя из этого факта можно отрисовать несложную мордочку прямо в теле программы и выдать по стуку в ай пи. Но это мне напоминает скорее вальс на костылях. Можно еще запускать страничку на компе или телефоне, а уж она будет стучаться на WebSocket и получать оттуда данные. Но и это на любителя. В ESP32 все работает без всех этих заморок. Потому есть смысл не распыляться и двинуть мимо 8266, сделать контроллер на ESP32 и выгоняять данные в эфир прямо из нее. Заодно имеем целую кучу памяти для программирования и статистики.
В Атмеге я балансирую на последнем проценте памяти. Если удалить все упоминания о КТЦ и статистике выработки СП, то I2C + WiFi выгонят массив из 4х параметров в эфир. Можно увеличить до 10-30 параметров. Нужны ли такие полумеры - не знаю. Можно было бы выпилить всю индикацию полностью, но новички тогда могут вообще никогда ничего не настроить. Все таки когда видно как ведет себя устройство - попроще.
Если хотите выложу тестовую прошивку wifi- адаптера, страничку, код и схему подключения. Чисто побаловаться. Плату свисточка не разводил. Пока все на проводках с тем переходником, что засветился в печатке.

У меня больше чем на Ардуино IDE не хватает мозгов. Пробовал завести платформио, но это просто ахтунг какой-то. Я все же не профессиональный программер. И контроллеры понюхал в первый раз относительно недавно.

Может и STM. Но его у меня нет. А ESP есть. Ардуино IDE с ним дружит. Планировал освоить 32 бита проторенной дорожкой. Все таки везде и все переходят на ARM и по этой причине не хочу тормозить на AVRках теряя драгоценное время. Хотя конечно с 256й мегой было бы попроще.

Меня ESP32 подкупает тем, что я ответы на многие вопросы спокойно нахожу на форумах. Информации много и куча людей набила шишки до меня. Осваивать незнакомые мне (и остальным) радиомодули - не уверен справлюсь ли...

 

Безусловно, что самая лучшая платформа та, на которой, комфортно работать. Профессионалы, в том числе у нас, гребут в сторону STM32, но там IDE куплена...
Пусть будет ESP32, но не паять же QFN... Надо какой-то ходовой модуль выбрать?

Пока так поработаем, если прижмет - попрошу. Хорошо?

По силовой части. Стандартная схема Step-down все равно останется, есть мысль вынести мощные компоненты с платы, т. к. они требуют толстой фольги, "прошитых" полигонов и т. д. Получается, качественную плату только заказывать...
Есть неплохие компоненты с винтовым соединением, а соединить шинками из меди 1-1,5мм.
Место под кондеры лучше побольше, следующие уже большого диаметра и snap-in или винты на выводах.
Может быть мост для постоянного тока? (четыре ключа, два дросселя)
Диоды, например как в пдф'ке...

Ключи:
https://www.semikron.com/products/product-classes/mosfet-modules/detail/skm-180-a020-21911460.html
цена конечно не очень демократичная. Зато параметры... Подумаем ещё.
Мост интересней, в TO-247х корпусах... Может силовую часть отдельно сделать, а управление и питание модулями...

Дроссель предлагаю на том колечке, что у меня... Вроде не редкое. Конечно не из БП компов, но в продаже есть... Можно чуть поменьше, тоже из распыленки.
http://ferrite.ru/
В части провода, лицендрат очень понравился. Но не всем доступен

Графический экран можно, но там возни много... Лучше эту часть через веб-морду украшать...

Корпус проситься из профиля, но тогда надо для wifi разъем внешней антенны. И профили алюминиевые не дешевые, и продаются метрами.
Проще радиатор в основание, на нем плата на стойках, сверху гнутая крышка...

 

Я вот такой заказал.
https://ru.aliexpress.com/item/ESP32-ESP-32-ESP32S-ESP-32S-CP2102-Wi-Fi-Bluetooth-Micro/32867696371.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.274233edyFMbD4
Полностью доволен. Подозреваю что разводить его будет попроще чем Atmega в планаре.

Конечно. Обращайтесь.

ИМХО для силовой техники выносить ключи не очень хорошо. Сказываются индуктивности проводников и броски тока фонят радиопомехами. Это я у Володина читал. Самый фонящий участок в степдауне - с истока до дросселя. Я его постарался сделать покороче. Еще я заметил что участок минусовой шины с конденсатора СБ до конденсатора АКБ тоже достаточно сильно фонит.

ИМХО я и так чутка борщнул. Эффективнее подкрепить быстрой керамикой входные и выходные электролиты вдоль подводящих дорожек, чем увеличивать емкость. Могу ошибаться конечно.

Чего то не припомню такого. Можете просветить?

В идеале поставить бы параллельно диоду шотки мосфет и включать его при увеличении выходной мощности выше определенного предела. Синхронно в противофазе с ключами.

Абсолютно согласен двустрочника более чем достаточно, все остальное понты и их нужно в вэбинтерфейс.

Вот уже несколько сообщений мы обсуждаем решение совершенно далекое от новичков. А я изначально всего лишь хотел зарядник с показометром сварганить. Знаний по микроконтроллерам было чуть больше чем нисколько. Затянуло это болото.

 

А может взять готовый протокол и согнать все в i2c, а через переходник в USB?
Софт верхнего уровня уже готовый...

Посмотрел ролики Epever, что внутри... Печаль... Аппаратная часть, на Вашем проекте не хуже
У них и дроссели маленькие, и ключи не сильно большие... На дисплее информации вообще можно сказать, что нет.
Но есть софт...
И даже так народ делает:
https://community.blynk.cc/t/epsolar-tracer-2210a-charge-controller-blynk-epic-solar-monitor/10596

По мостовой схеме:

Смотрел это кино, с 18 минуты...
Или
https://training.ti.com/how-design-multi-kw-dcdc-converters-electric-vehicles-evs-phase-shifted-full-bridge4
или
https://www.researchgate.net/figure/Transformerless-inverter-using-conventional-H-bridge-topology_fig2_276297616

 

Не вижу особого смысла. Если и делать какой-либо протокол - то он должен включать в себя все возможные устройства которые мы можем придумать. Быть кроссплатформенным и поддерживаемым многими стандартными web приложениями. Если интересно могу рассказать как я это вижу.

Спойлер

Возьмем для примера три устройства. Логгер, MPPT контроллер и тестер сопротивления аккумуляторов. Каждый из этих устройств имеет WIFI и вэбстраничку которая подгружается с внутренней флэш памяти. Код этой страницы устанавливает Websocket соединение с устройством и динамически отображает текущее состояние устройства. Обмен данными происходит json пакетами которые содержат заголовок с именем устройства. Связь двусторонняя и позволяет как считывать состояние устройства так и задавать новое.
Если вдруг в зоне видимости появляется некий сервер (у меня это логер) - то каждое из устройств начинает дублировать JSON пакет и ему. Сервер ретранслирует приходящие данные в эфир. Каждое из подключенных устройств (слушая логер) по заголовку пакета фильтрует все что приходит из эфира и выбирает нужные ему устройства с интересующими его данными. Ну по крайней мере у меня это все так задумано и наполовину работает...
Плюс - кросплатформенность и стандарт. Минус - размер пакетов данных. Так как JSON это текст - идентификатор параметра занимает относительно большой размер. Можно сократить пакет до минимума но тогда теряется нативность в программировании. В общем пока протокол связи между моими устройствами только в разработке и предмет отдельной темы

Тут в соседней ветке обсуждают Libre Solar Controller. У меня честно сказать большие сомнения о времени жизни входного и выходного электролитов в стоковой версии.
А я пытаюсь создать некий мини-сварочник.
По поводу FB DC/DC понял!
Пока (но только пока) это не наш метод. Я надеюсь до 24В обойтись все же стандартным stepdown. Поскольку у него потери распределяются на сопротивление открытого канала, открытого обратного диода (с хвостами тока), сопротивление дросселя и потери в порошке, он является более энергоэффективным, чем мостовой преобразователь, где потери делятся между двумя ключами двумя-тремя обмотками трансформатора, 2мя-4мя выпрямительными диодами (с полным значением тока) и сопротивлением дросселя (с его потерями в порошке). Ну и потери на перемагничивание трансформатора будут добавлять минимум 200-300мА к холостому ходу преобразователя.
Если (и когда) у нас будет задача делать MPPT с входным напряжением 200-500В - то для понижайки я бы использовал Push-Pool с драйвером на хардовом контроллере ключей с потактовой токовой защитой - типа UC3846.

По мне так надо добить текущую версию для новичков на Atmega324, с копеечными компонентами и минимумом обвязки. Заставить его выдавать 20 ампер не напрягаясь. Написать документацию и после этого успокоиться лишь устраняя выявленные баги.
А все хотелки закладывать в версию для профи, способных собрать серьезный модульный проект без ошибок и вопросов. Начать на мой взгляд стоит с ESP32. Не пойдет на ESP - перейдем на STM.
Кстати если у кого будет желание отрисовать двустороннюю плату для заказа у производителя (после завершения всех работ) - тоже может продвинуть проект и добавить плюсиков в карму.

PS Добавил в репозиторий прошивку 2018.01.16 с переработанным алгоритмом МППТ. Помимо этого там присутствует бета версия алгоритма зарядки САКБ от ув. @WatchCat. Его суть в том, что зарядка ведется постоянным током до прекращения роста напряжения. Затем будет следовать фаза кипячения и отключение в качели. Использовать этот режим не следует поскольку он только прощупывается и (пока) совершенно неработоспособен.

 

Проверил сейчас сопротивление открытого канала ключей IRF3205 - 15 мОм! То есть паленый китайский левак. Порылся в закромах - выудил IRF3205 с сопротивлением 6,3 мОма. Странный разброс... Поставил его на LOAD. Нагреваться на 14ти амперах он стал раза в два медленнее, но все равно этого явно не достаточно для работы с пассивным охлаждением. Либо надо его дублировать, либо искать мосфеты с меньшим сопротивлением. Попробую найти более подходящие - переразводить плату не хочется.

 

Параллелить не получится?
Какое Vgs выдаёт упр. логика?
Хотя... на токах порядка 10-15А увеличение Vgs не даёт заметного выигрыша, Rds_on ~ 10mΩ для диапазона Vgs-{5...15V}

 

Vgs - 13.6V. Сейчас пробежался по Чипу и Дипу. Можно раскошелиться на ключики 2-4 мОма. Но без их запараллеливания, токов по LOADу выше 20 Ампер вряд ли добиться. Не понимаю как дешевые PWM контроллеры из Китая на IRF3205 заявлются 20тиамперными. Не выдержат они такой перегрев. Там более 7 ватт рассеяния получается внутри маленькой коробочки.
Мне же остается либо нестандартный огромный радиатор лепить, либо батарею низкоомных ключей ставить, либо датчик температуры для принудительного охлаждения.
Посчитаю, поищу еще как лучше извернуться в этой ситуации.

 

Узнал тут о интересной программке Serial Oscilloscope. На ней мог бы получиться замечательный логгер. Она пишет данные из serial в файл и строит графики. Можно посмотреть как разряжалась АКБ в КТЦ, увидеть дневную выработку СБ, отлаживать действия алгоритмов и многое другое. Есть два ограничения - нехватка памяти для добавления Serial и занятые пины RX/TX LCD-дисплеем.
Память можно высвободить снеся меню статистики выработки за текущий и предыдущие дни. По началу это было интересно, но потом вроде как и не нужно стало. Набаловался.
Освободить пины RX/TX можно перебросив ножки дисплея на соседние свободные пины ATMEGи но для этого надо править печатку и программу (ПО и PCB станут несовместимы с предыдущими версиями). Как временный костыль, без переделки печатки - можно использовать выводы разъема для программирования (к примеру выводы MISO MOSI).
Нужно ли усекать статистику контроллера, ради терминала, логов и графиков?

 

УважаемыйSapienz! помогите запрограммировать запаянный контроллер с помощью программатора по шине ISP. В корпусе DIP все ок, а в корпусе tqfp-32 выдает ошибку. Программатор MiniPro Programmer.

 

Честно сказать, боюсь в деле именно перешивки камней - я тот еще нуб. У меня есть USBasp свисточек и Arduino UNO с четырьмя подпаянными проводочками. Ими и пользуюсь. На днях в очередной раз спалил микроконтроллер и экран. Уронил программатор на валяющийся под напряжением крокодил. Сдул микру, напаял новую. Начал шить через USBasp - не шьется. Обнаружил сопли между ногами процессора на кварцевый резонатор. Вычистил их зубочисткой - все равно не шьется. По фонарем осмотрел все еще раз внимательно - оказывается не до всех соплей зубочистка дотянулась. Взял иголку от шприца и вычистил все что там было. Получилось очень хорошо. Теперь этот метод у меня на вооружении.
Начал шить - шьется, но не стартует. Еще раз осмотрел ноги атмеги. Оказывается две в воздухе висят. Пропустил пока запаивал. Пропаял все еще раз, осмотрел на сопли меж ними и все прошилось и заработало на ура.
Итог - осмотрите выводы с пристрастием. Вполне возможно остались незапланированные контакты. может в них все дело? Если в диповом корпусе все шьется - должно по аналогии и в tqfp-32 работать.
Я вот такой переходничок для программатора спаял.

Накидываю его в два разъема при стартовой прошивке бутлоадера.

Очень удобно.
PS Обязательно подключайте VCC и GND программатора непосредственно к схеме контроллера. Я как то поленился VCC пробросить на ножку контроллера (понаделся на собственное питание) и долго искал причину того почему оно не шьется.

 

Спасибо! Прозвонил все ножки контроллера на замыкание между собой - не обнаружил. Уже хотел брать питание и землю от самого устройства, но по вашему совету - не буду. Остается выпаивать контроллер из схемы, впаивать на переходник 32-28 и прошивать. Но у учетом возможных доработок устройства это не есть гут. С огромным интересом читаю обсуждение этого устройства. Сначала собрал первоначальную плату в dip корпусе, но что то не пошло с индикацией, перешел на tqfp-32 и засада. Еще хотел поинтересоваться - датчик Холла на 20А, а вы пишете о 30А возможности устройства. В целом СПАСИБО за разработку! у меня уже давно китайский ШИМ контроллер СП. И хотелось повысить КПД СП, тем более что они установлены горизонтально на крыше домика-кемпера.