Самодельный MPPT-контроллер для СБ

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Терморезистор с 1% погрешностью зачем настраивать? Надо только чтобы аккумулятор не закипел.

 

Я глубоко не копал в терморезисторы. У них у всех кофициент температурного сопротивления одинаков или для каждого производителя и модели свой?

 

Число 3470 - постоянная "B" их передаточной характеристики, у всех производителей с таким кодом NTC будут выдавать одинаковое сопротивление от температуры при одинаковых номиналах.
http://giricond.ru/production/resistors/thermoresistors_negative_tcr/

 

Дописал индикацию температуры. Она отображается в градусах Цельсия с точностью до десятых. Обновляется раз в секунду. Поскольку датчиков температуры LM50CIM3 у меня пока нет - протестировать полноценно пока не могу. Оставляю это на откуп тестерам.
Как только будет подтверждена нормальная работа - начну рисовать модуль управления оборотами вентилятора охлаждения. Как показали тесты: самое греющееся звено на токе в 12 ампер - дроссель. Соответственно вентилятор лучше располагать напротив.
Алгоритм охлаждения будет работать следующим образом. Раз в секунду идет опрос датчика температуры. Если текущая температура дошла до целевой - ШИМ управления вентилятором будет увеличиваться на единицу. Если температура превышает целевую - ШИМ будет увеличиваться на разницу температур. Шаг нарастания ШИМа будет тем выше, чем превышение тепературы больше.
Конечное значение ШИМа будет высчитываться из напряжения батареи, так как вентилятор будет питаться от нее. К примеру конечное напряжение заряда щелочной батареи - 18В. Если выставить ШИМ равным 255 - можно спалить карлсона. В данном случае максимум ШИМа должен быть 170.
Если по ходу нарастания ШИМа текущая температура стала ниже целевой - ШИМ каждую секунду будет уменьшаться на единицу. Таким образом я надеюсь плавно регулировать обороты вентилятора достигая удержания целевой температуры.

Можно еще тупо пропорционально увеличивать значение ШИМа в диапазоне температур. Но мне кажется это будет не экономично как по затрачиваемой энергии, так по ресурсу двигателя, так и исходя из гигиены внутренних полостей контроллера.

Думаю делать ли опторазвязку управляющего порта. Обычные оптопары PC817 хороши для релейного режима работы. На частоте полкилогерца уже сильно валят фронты, сигнал на затворе ключа становится пилообразным. Увеличение тока управляющего светодиода до 5-10мА улучшает ситуацию, но снижает ресурс оптопары и энергетически не экономичен.
На сколько возможен пробой ключа-полевика со стока на затвор с повреждением порта процессора? Может зря я так загоняюсь?

 

Тестеры уже почти подтянулись
Будет минутка, набросаю отчёт.

 

Прежде всего, хочу поблагодарить Уважаемого Sapienz за замечательный проект и оперативную помощь при повторении.
Собрал за неделю, находясь на даче, при свете светодиодной ленты, 36 ваттным паяльником
По воле обстоятельств, контроллер сейчас там и остался. Заряжает посаженные мной АКБ.
Для экспериментов, делаю второй. Благо, основная часть комплектации, есть в втором экземпляре...
Предыдущую неделю контроллер успешно проработал, залив в АКБ 30 Ач. При температуре в помещении до -20 градусов.
Панели были чуть закрыты инеем. В эту субботу было солнечно, наблюдал ток до 3,5А. Но сейчас длинные провода, небольшого сечения. Начал переносить всё хозяйство ближе к крыше. Но в эти выходные не закончил
На вопросы, при сборке, автор мгновенно ответил, их было не много...
Надо собрать стенд. На стенде, планируется, проверить нагрев и измерение температуры. На очереди, корпус.

 

В общем подумал я подумал и решил для начала не изгаляться. Сделаю по простой схеме без опторазвязки. Защитой портов от перенапряжения, в случае пробоя ключа, будут служить стабилитроны. Для работы схемы потребуется полевой N- канальный транзистор с логическим уровнем управления. То есть он должен полностью открываться при 5 вольтах на затворе. Теперь нужно расчитать схему. Для этого использую любимый мною LTspise. Собираем простейшую конструкцию, чтобы посмотреть на режимы работы ключа.

На первой картинке показан график напряжения на затворе (синяя линия). Из него мы видим что источник импульсов V1 (порт атмеги) с частотой 500 герц и 50% заполнением ШИМ, через резистор R2 - заряжает затвор полевого транзистора (емкость затвора 30nC) с хорошим фронтом. Разряд идет тоже достаточно быстро. Мне все нравится. Пожалуй оставим все так.
Резистор R3 имитирует вентилятор. Зеленая линия показывает ток через него. Он составляет 300 мА чего более чем достаточно для нормальной работы вентилятора.

Далее нам нужно посмотреть справится ли порт с зарядом затвора, не превышает ли ток заряда 5мА? На следующей картинке график тока через резистор R1- красная линия.

В пике зарядки затвора ток порта не превышает 2мА (красная линия). Что тоже хорошо.
Зеленая линия показывает ток разрядки затвора (через R2). И тут все отлично.
Мы знаем что ключи горят всегда). Мосфеты часто пробиваются со стока на затвор. В этом случае на порт процессора через резистор R1 будет подаваться недопустимое напряжение батареи 15В. Посмотрим справится ли стабилитрон с защитной функцией в таком случае. Выберем его из самых ходовых с током стабилизации до 170мА - 1N4733A. Чуть дополним схему имитируя внештатный режим.

Итак, теперь напряжение батареи 15В через закороченный ключ и резистор R1 поступило бы на порт процессора, но стабилитрон, открываясь не позволяет напряжению превысить 5,1В. Ток через резистор R2 - составляет 3,6мА (синяя линия), напряжение на катоде стабилитрона (порт процессора) составляет 5,03В (зеленая линия), мощность выделяемая на резисторе составляет 36mW (бирюзовая линия), мощность выделяемая на стабилитроне составляет 18mW (красная линия).

Как видим все в пределах нормы. Можно приступать к отрисовке печатной платы.

Ах да. Чуть не забыл ток ключа в каждом такте составил около 8А в импульсе.

Что тоже с запасом и допустимо.

 

Индуктивность, размер катушки и её свист учли?
Многофазное и на >100 кГц "рулит", когда все кипящие или замерзающие электролиты захотите поменять на надёжную керамику. Но тогда нужен драйвер и толковая печатная плата с такими хитростями:

 

Предшествующий пост - это маленький модуль управления оборотами кулера с током 50-100мА. Он управляется шимом с порта атмеги. Чтобы плавно включать вентилятор когда дроссель перегревается. Работает на частоте 480 герц и индуктивности тут излишни ИМХО.

Основной силовой Stepdown преобразователь работает на частоте 50Кгц. На двух параллельных IRF3205. Драйверится оптикой A3120 (2,5А заряд/разряд). Потом дроссель 150мкГн. Пара шоток. Ничего не свистит. Все работает стабильно.
https://drive.google.com/open?id=1Kgep_YlWsfHnooftVGmdqu79iwVsnm1F

 

Хм... А ведь Вы оказались отчасти правы. На 500 герцах слушать покрехтывание и зуд вентилятора от несглаженных импульсов то еще удовольствие. Снижение частоты порта до 30 герц решало эту проблему лишь отчасти. Зуд превратился в стуки. Потому было решено перейти на частоты выше границы слышимости (30КГц).
Была выдумана вот такая схемка:

Нарисована вот такая печатка:

И незамедлительно собрано из хлама в шкафу.
Не буду вдаваться в подробности как я ее испытывал и настраивал, как я правил библиотеку головного шима (она мешала работать пину вентилятора), как горел проц от упавшего на него проводка... и многое другое.
Скажу лишь что оно работает.
Не обошлось и без мелких переделок силовой платы. Так для управления кулером теперь используется вывод D11 (а не D10, как предполагалось ранее). Для того чтобы при переводе на 24 вольта не переделывать по новой модуль - питать затворы решил от сепика (13,6В), а не аккумулятора. В результате - чтобы вкрячить этот модуль в ту печатку которая уже вытравлена - надо просверлить 1 дополнительную дырку (в силовой плате), пробросить 2 дополнительных провода (питание и соседний порт) и осадить модуль в термоусадку на всякий случай (очень близко к радиатору получилось). Соответственно скоро поправлю печатку чуть сдвинув посадочное и проброшу пару дорожек.
Прошивку с рабочим термоконтролем постараюсь выложить уже завтра.

 

Сегодня прошил второй экземпляр контроллера. Запустилось. Но отображение температуры проверить не смог. Клавиатура-то тоже осталась в полях... Сейчас что-нибудь придумаю и отпишусь.

 

Температура отображается. Точность пока не проверил. Нет под рукой эталона.

Можно управлять

 

Wifi в платах вижу А контроллера карлсона нет

 

Добавил в репозиторий плату и модуль управления кулером в ней. Силовая плата - пока черновой вариант с указанием какие проводки куда прокинуть (синие линии). Как руки дойдут - отрисую новое правильное расположение модулей на силовой плате.
Рассовал вспомогательные модули и старые версии по соответствующим вкладкам внутри файла LAY.
WiFi пока не трогаем - это просто случайно затесался переходник для быстрой прошивки и отладки ESP8266. Для использования WIFI в заряднике он будет совсем другим.
@Andrey Ekt, В изначальной LAYке было два сепика SEPIC MC34063 V2.0 и SEPIC MC34063 V2.1 (NotTested). Вы какой собрали? Второй более новый и правильный, но я его еще не собирал и не тестировал. Если он у вас заработал нормально - старый снесу в OLD-вкладку.
Сегодня постараюсь уже выложить прошивку с рабочимим термоконтролем.

 

В репозитории свежая прошивка. Действует по алгоритму из поста https://www.forumhouse.ru/posts/23019357/. Вроде с помощью переменного резистора проверил поведение - все работает как надо. На экране меню температуры оставил отладочную информацию для простоты вылавливания багов. Причешу и добавлю сохранение в епром при выключении - после тестирования.
Если есть какие нарекания - отписывайте - поправлю.
t= -текущая температура.
MaxC= -целевая температура.
PWM = -текущий PWM карлсона
Lim= -максимально возможный PWM, чтобы не превысить 12В питания карсона.