MPPT solar charge controller: Homemade, inexpensive and simple! (DIY)
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- Опубликовано: 30 июл 2024
- In this video, I will show you how I improvise a 300W (but can be more) MPPT solar charge controller from a Buck converter and an Arduino, for less than 20 €!
Here you can find the code and a wiring diagram: bit.ly/3SnPkKc.
If you want to know more about MPPT and PWM solar charge controllers: www.cleanenergyreviews.info/b...
More about voltage dividers: de.universaldenker.org/formel...
ps: The comparison (3:08) was made with three 220W panels on a shady day.
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Parts I used:
*Arduino Mini: ebay.us/HGtxW4
*Arduino UNO: ebay.us/eXxDiN
*300W Buck converter: ebay.us/GfVGlS (Note: Any buck converter can be used, but it must have a current limiting function!)
*Digital potentiometer: ebay.us/8tqQHk
*Small buck converter (to supply 5 V to the Arduino): ebay.us/6GGg90
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My video gear:
*My camera: ebay.us/cesn5Q
*Lens: ebay.us/Xc4GIo
*Micro: ebay.us/kbMuud
*Gimbal: ebay.us/Dgct2L
Timecodes
0:00 - Intro
0:20 - MPPT vs. PWM
0:50 - Why is MPPT better?
1:17 - Example
1:41 - Solution
3:08 - Test
3:29 - Conclusion
3:56 - Outro
#mppt #solar #homemade
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Наука
Wundert mich, das es so gut funktioniert hat. Die digitalen Potis sind nicht gerade die genausten - super, das es bei dir so einfach funktioniert hat.
Super erklärt, tolles Video, Wahnsinns Projekt 3x👍🏼 Erst dachte ich mir "voll cool", dann mitten unterm Video schauen "krass kompliziert", gleich darauf "mit Anleitung eigentlich ganz gut nachzubauen" 😉 Weiter so 👌🏼
Genial simpel und ehrlich erklärt. Mach weiter so, das Projekt wird defintiv gebaut. Habe nämlich ebenso eine mini Insel und möchte das Maximum rausholen. Arduino liegt noch hier rum.
That's awesome! Thank you
Ich bin eigentlich auf der Suche nach einer Idee für einen Laderegler für ein Windrad-Eigenbau, und denke, hier habe ich sie gefunden ;) Den Konverter kenne ich schon, bin aber nicht auf die Idee gekommen, ein Digitalpoti dort einzusetzen. Mit so einem Arduino kann ich auch gleich die Drehzahl vom Windrad überwachen.. Schön :)
Das freut mich, dass mein Video dir neue Ideen gegeben hat. 👍
schön gemacht:)
und auch ganz gut umgesetzt.
Großes Lob!
Ps: ähnlich habe ich das auch gemacht.
...gute idee nicht spannung UND strom zu messen....spart teile und erzeugt kaum größere verluste (meiner meinung nach sind die paar wenigen Prozent bei einer kleinanlage vernachlässigbar).
Dank für das teilen deiner Gedanken....wenn ich sowas seh hilft mir das, die Verzweiflung an der Menschheit zu verdrängen;)
Vielen Dank für deinen netten Kommentar!
Ich Teile meine Videos genau aus diesem Grund, um meine Ideen weiter zu geben. Es Freut mich zuwissen, dass es dir geholfen hat🙂. Solche Kommentare motivieren mich weiterzumachen, danke👍!
Der code für den Arduino gefällt mir sehr gut.
Das freut mich!
Gut erklärt 👍😊
Danke 😊
echt klasse!
Danke!👍
Super erklärt
Vielen Dank!
@@El1asF ich bin mir grad am überlegen ob ich sowas ähnliches kaufen soll nur größer😅
I also had such an idea awhile ago (as a simple straightforward approach), but such digital potentiometer (X9C) stores the configured resistance in internal memory and according to datasheet promises "Endurance, 100,000 Data Changes per Bit" so it implies a rare configuring, while with such frequent configuring it will apparently stop working at some point. Eventually I ended up implementing a buck converter manually
00:03 Homemade MPPT solar charge controller for inexpensive charging
00:37 MPPT charge controllers optimize both voltage and current for efficient battery charging.
01:03 Understand the impact of low sunshine on voltage in PWM charge controllers
01:31 Use of a buck converter in combination with an Arduino to regulate amperage for efficient charging.
02:05 Voltage divider using resistors
02:33 Programming Arduino for MPPT solar charge controller
03:19 Homemade solar charge controller works efficiently
03:48 Converter determines max watts for solar panels.
Crafted by Merlin AI.
Da mir die Idee gut gefallen hat, habe ich den Regler versuchsweise aufgebaut und möchte meine Erfahrungen kurz schildern. Die Regelfunktion ist gegeben, aber ich habe Probleme die Sollspannung am Solarmodul in einem akzeptablen Toleranzbereich zu halten. Nach meinem jetzigen Erkenntnisstand ist die Art der Widerstandsänderung des Digitalpotentiometers (zu große Sprünge) dafür ursächlich. Das wirkt sich bei mir so aus, dass die Spannung am Modul meist zwischen zwei Werten pendelt, wobei der erste Wert oberhalb der Sollspannung liegt und der zweite Wert unakzeptabel tief ist. Wenn die programmierte Sollspannung z.B. 36 V ( Toleranz +/- 0.4 V) beträgt, springt die Spannung am Modul zwischen Werten von ca. 25 und 41 V auf und ab. Das Poti führt dabei lediglich ein bis zwei Widerstandsänderungen (Poti-Schritte) aus. Ich überlege jetzt, wie man dem entgegen wirken könnte. Vielleicht könnte man die möglichen Regelschritte für einen engeren Regelbereich nutzen? In erster Linie würde mich aber natürlich interessieren, ob der Autor vielleicht noch eine andere Idee hat oder mir noch Tipps geben könnte. Vielen Dank!
Danke für deinen Kommentar!
Dieses Problem habe ich mittlerweile auch schon bemerkt. Da dieses Problem eigentlich nur auftaucht, wenn extrem wenig Sonne scheint (zB. Abends) (bei mir zumindest), ist es, glaube ich, nicht so schlimm, da die Paneele sowieso bei weniger als 10 % ihrer Leistung arbeiten.
Wenn das bei dir auch an einem normal hellen Tag vorkommt, ist das natürlich blöd.
1. Du könntest den Toleranzbereich vergrößern. (Ich weiß, es ist nicht so ideal ...)
2. Eine andere Lösung wäre es ein 10k digitalen Poti in Reihe mit dem 100k Poti zu benutzten und die Potis wie folgt, mit dem Arduino zu steuern: Wenn der 100k Poti (zB.) 4 Mal zwischen zwei Werte gependelt hat, übernimmt einfach das 10k Poti. Wenn das 10k Poti sein Maximum (oder sein Minimum) erreicht, schaltet das Arduino zurück auf dem 100k Poti.
Das wäre eine Idee, die ich aber noch nicht umgesetzt habe!
Man müsste natürlich den Code anpassen, wäre aber vollkommen machbar.
Ich hoffe, ich konnte dir damit weiter helfen.
El1as.F
@@El1asFVielen Dank für Deine ausführliche, hilfreiche Antwort! Bei weiteren Versuchen sind mir noch folgende, interessante Zusammenhänge aufgefallen. Das beschriebene Regelverhalten wird offensichtlich auch durch die Eigenschaften des Buck-Konverters begünstigt bzw. hervorgerufen. Ich habe mal mit einem unveränderten Buckkonverter den Maximal-Power-Point, mittels manueller Einstellung, gesucht und dabei einen ganz harten Knick in der Charakteristik festgestellt. Wenn man sich durch Betätigung des Spindelpotis (CC) immer weiter an den Max-Power-Point annähert, erreicht man, ganz dicht am Maximum, eine Stelle wo die Eingangspannung schlagartig einbricht. Das würde wahrscheinlich auch dann passieren, wenn die automatische Regelung nur ganz kleine Schritte ausführt. Ein weiteres ungünstiges Verhalten besteht darin, dass man dann relativ weit zurück gehen muss, bis man wieder in den Regelbereich kommt. Es ist dann so eine Art Einrasteffekt feststellbar. Der erhöhte Strom will weiter fließen und die Spannung weiter niedrig halten. Daraus habe ich zunächst geschlussfolgert, dass es helfen könnte, wenn man diesen kritischen Regelbereich möglichst meidet. Ich habe die Spannungswerte daraufhin so programmiert, dass sie sich deutlich oberhalb des Max-Power-Points bewegen. Dadurch geht natürlich die Effizienz etwas zurück. Es konnte aber verhindert werden, dass die Eingangsspannung unzulässig stark eingebrochen ist. Dann ist mir noch aufgefallen, dass der Buck-Konverter nicht rückspannungsfrei ist. Wenn von den Solarmodulen nichts kommt, liegt die Akkuspannung am Eingang an. Deshalb will ich zwischen die Module und den Konverter eine Diode einfügen (bringt natürlich auch wieder etwas Verlust). Vielleicht könnte auch ein größerer Kondensator, am Eingang, das Regelverhalten günstig beeinflussen? Deinem Vorschlag mit dem 10k-Poti werde ich auch nachgehen. Kleinere Regelschritte, bis kurz vor den kritischen Punkt, wären optimal. Es müsste irgendwie programmtechnisch verhindert werden, dass es wiederholt zu diesen unerwünschten Betriebszuständen kommt. Dass das Problem vorwiegend nur am Abend relevant wird, kann ich momentan noch nicht bestätigen. Es war heute der erste Versuch unter realen Bedingungen. Zuvor hatte ich einen Tag mit einer Modulnachbildung und einem kleinen Akku experimentiert. Nochmals besten Dank!
@@thomasgro7484 Stichwort "noch-ein-Poti": Wenn Du nicht vor hast den ganzen Bereich des originalen 100k Potis auszureitzen, kannst Du einfach einen Festwiderstand nehmen (z.b. 20kOhm). Wenn Du noch eine weiteren Festwiderstand parallel zum digitalen nimmst (z.b. 80kOhm), änderst Du die Schrittweite...
Podoba mi się wykorzystanie gotowych modułów. Też wykorzystuję konwerter do obniżenia napięcia panela ale bez sterowania. Jego napięcie wyjściowe ustaliłem na 14,3V i jest OK.
Cooles Projekt erstmal.
Was du gebaut hast ist eine super spanungsstabilisirung und bringt sicher mehr als ein pwm regler, allerdings frage ich mich wie du so eine überladung der akkus vermeiden kannst? PS der mppt ist je nach sonnenstand wariabel
Danke für deinen Kommentar!
Um eine Überladung der Akkus zu vermeiden, stellt man den Buck Konverter auf 14,4 V (Maximale Ladespannung des Akkus) (ohne, dass der Akku dabei angeschlossen ist) und wenn beim Laden die Akkuspannung 14,4 V erreicht lädt es einfach nicht mehr.
Ja, theoretisch wäre es besser die Leistung zu messen, und abhängig davon den Buck Konverter zu regeln, aber das fand ich zu kompliziert, ich wollte es einfach halten.
Klasse Video und eine tolle Idee.
Meine Frage wäre: Wie hoch ist der Energieverbrauch Deiner Arduino-Lösung?
Laut Google verbraucht ein Arduino 25mA pro Stunde.
Ich glaube aber, dass die Effizienz vom Buck Konverter deutlich wichtiger ist als der winzige Verbrauch vom Arduino.
Im Schaltplan ist die Spannungsmessung auf der falschen Seite (Ausgang) des Converters eingezeichnet.
Allerdings wäre eine zusätzliche Spannungsmessung an der Ausgangsseite auch sinnvoll. So könnte über den Arduino auch noch ein Lademanagement erfolgen.
Stimmt, danke für den Hinweis, werde das sofort korrigieren!
Hi, tolles video. Du schreibst in der Videobeschreibung, dass man jeden Buck Converter nehmen kann. Nur dass dieser eine Strombegrenzungsfunktion haben muss. Was genau meinst du damit? Vielen dank im Voraus.
Der Buck Konverter hat ein Potentiometer, um die Spannung einzustellen (Markiert mit "CV" (constant voltage)). Er muss auch einen weiteren haben, der die Spannung limitiert. (Markiert mit "CC" (constant current))
Dieser Potentiometer (CC) wird durch ein digitales Potentiometer ersetzt, dass vom Arduino gesteuert wird. Das Arduino misst die Spannung der Paneele und limitiert dem entsprechen die Stromstärke, um die Spannung der Solarpaneele bei ihrer Lastspannung zu halten.
Ich hoffe, ich konnte dir damit helfen!
@@El1asF vielen dank für die schnelle antwort.
Meine Frage an Dich. Der step down Konverter macht ja sowieso eine konstante Spannung am Ausgang. Diese Spannung wird relativ verlustarm konvertiert. Für was benötigst Du das Digital Poti? Eine Strom Begrenzung benötigst du meines Wissens nur wenn der Akku mit den 10 Amper nicht klar kommt.
Wie ich es im Video erkläre, brauch man den digitalen Poti, der die ausgehende Stromstärke limitiert, um die Spannung der solar Paneele bei ihrer Lastspannung zu halten, damit sie effektiver sind.
Zu 3:55 es reicht ein einziger Arduino für mehrere converter. Ein Arduino nano zb hat 8 analog eingänge und auch genügend Ausgänge (10 pins) um mehrere converter mit e-poti zu betreiben. Ich glaube es ist sogar besser pro Solarmodul einen eingenen converter einzubauen, damit sollte das ganze noch besser funktionieren, Vorallem wenn die Module in verschiedenen Winkeln angebracht sind.
Das sollte gehen. Der Code müsste aber angepasst werden.
Ja es ist auf jeden Fall besser für jedes Module ein converter zu nutzen.
Könnte man das auch mit 2000 Watt bauen und 48 Volt Batterie also maximalen Ladestrom um die 52 Volt
Ja, das könnte man, leider glaube ich nicht, dass es so einen leistungsfähigen Buck-Konverter gibt. Sonst, kann man im Code einfach die Werte ändern. Falls du so einen Buck Konverter finden solltest, dass nicht zu teuer ist, damit es sich überhaupt lohnt, teile es bitte hier in den Kommentaren (ich konnte noch keins finden...). Ich wäre zumindest daran interessiert.
Geht das auch für windkraft? Also generator -> mppt -> Batterie -> wechselrichter?
Ich vermute schon👍
Engels
your idea is great I just ordered 2x410 watt panels and a few boost inverters because I work with 36 volts.
First I will work with your idea and then I will work with an ads1115 with 2 schunt and 2 voltmeters in volt/amp and off volt/amp and try to achieve the highest possible efficiency with the potentiometer CC automatically and then the test, panel 1 your idea and panel 2 the upgrade and at the end of the day see what the best result is I will be able to view the results with Blynk
Thanks for the great video
off volt/amp must be out volt/amp
I also thought about measuring the actual wattage, but I wanted to make it as simple as possible. Let us know when you have tested, to see if it's worth the complications. (it should be better, but by how much?)
@@El1asF I hope the result is more than 5 percent in one day with the upgrade. The test will be after the winter because the 2 panels are in back order. Keep you posted later on the result
Okay, thanks!
Schon coole idee habe nur 200w 45v 2x20w mit42.7 wenn das Teil charge controller kann aber nur max 3-5 v kann könnte mann doch es an ein bms 12-24‐48 V 3v Schnittstelle is ja da und da irgendwie Daten abgreifen ubertragen
Hi. Find ich interessant. Kann man ja auch theoretisch feste Werte festlegen.
Überlege das für ein windrad zu nutzen nur bin ich absolut unerfahren.
Ja, man kann feste Werte festlegen, in dem man einfach den Arduino weglässt und die Stromstärke mit dem eingebauten Potentiometer limitiert.
Ich bin mir aber nicht sicher, ob das richtig ist für ein Windrad. Der Generator von Windrad hat auch eine Lastspannung, bei der es am effektivsten ist. Probier es einfach mal aus!
@@El1asF nein das hast falsch verstanden.
ich meinte das Windrad liefert ein gleichgerichtete Spannung und je schneller es dreht um so weiter geht die hoch und um so mehr Strom fliest. jetzt mein Gedanke ich messe auch die Eingangsspannung und lege feste werte fest für den Strom de fliesen soll. damit es nicht zu weit runter geht mit der Drehzahl.
Hoffe ich hab mich richtig ausgedrückt.
Ich weiß nicht, ob ich das richtig verstanden habe, aber die Drehzahl ist doch vom Wind abhängig? Nicht, wie viel Strom du maximal abnimmst...
@@El1asF naja ich werde einfach mein glück versuchen. muss nur schauen wie ich mit dem programieren klar komme.
Viel Erfolg!
Can you modify the code and schematics,for using with 3 or 4 buck szbk07?
I think it's the same I am using in the video it should work with it.
@@El1asF yes, is the same, but need a new code and schematics.
If you want to use more than one buck converter, you will need to use one Arduino per buck converter. So the code stays the same.
@@El1asF then is better to buy an industrial mppt for 20euro which of course exist!example: Cpy10/20a.
Kann man das Arduinoprohramm irgendwo laden?
Ja klar! Hier: bit.ly/3SnPkKc
@@El1asF vielen Dank 👍🏻
Hallo, jeder hat einen Stromzähler, was bei der Stromrechnung nicht egal ist, ob sich dein Stromzähler bei Strombezug gerade teuer dreht. Mit dem Dimmer bleibt dein Stromzähler stehen, den deine 2000W E-Heizer wird zum 500W E-Heizer, was deine Solar PV-Anlage oder Balkonkraftwerk halt so gerade schafft. Stehen bleiben heist, deine ganzen heizenden Geräte laufen so absolut kostenlos. Da spielt es auch keine Rolle, das der Aufwärmvorgang sich verlängert, denn besser als kostenlos geht es nicht. Schau auf das blaue Display im Video, dort wird der Netzbezug (Stromzähler) angezeigt. Mit 7...12W steht der Stromzähler quasi still. Der Verbraucher läuft also zu 100% über die kleine PV Anlage / Balkonkraftwerk ruclips.net/video/-71oL7z1kMU/видео.html . 600W ist viel Leistung, meine Kartoffeln haben gestern bei 200W gekocht. Ich habe einige Videos zu diesem Thema auf meinem Kanal, da wird der große Vorteil es Dimmers sichtbar. Der Dimmer bleibt bei 1000W kalt, erst bei 5000W 23A@230V wird er warm. Der Dimmer ist kein Widerstand, nicht im geringsten, er zerhackt nur die Energie in kleine Stücke... Der Wirkungsgrad ist besser als der, wenn man teure Akkus läd und anschießend entlädt. Der Dimmer geht nicht kaputt, teure Akkus irgendwann schon. Da ich seit min. 2 Jahren immer nur die interne 31 Ohm Heizung selber dimme, und wirklich NIE andere elektronische Netzteile, so kann es nie zu sehr harten Phasenanschnitt kommen. LG Christian ....... .......... ........ ......... ........ ....... ....... ....... ...... ........... ..........🌤
Der lm25116 (Haupt IC des Buck Converters) hat ein uvlo (under voltage lockout) signal, das bei unterschreiten den Ausgang deaktiviert.
Damit wäre es vielleicht auch ohne arduino möglich die Eingangsspannung auf Vmpp zu setzen
Das wäre richtig nice, wäre natürlich einfacher als mit einem Arduino. Schaue ich mir auch genauer an!🤝
Biite mach mal ein mit arduino nano
Der Code müsste mit einem Arduino nano auch funktionieren. Eventuell muss man die Pins anpassen.
Super Projekt und tolles Ergebnis.
Arbeitest du weiter daran?
Hier noch ein noch ein Hinweis aus einem RUclips Kommentar:
For safe operation as a battery charger, or in case where it's output is connected in parallel with other voltage sources, you have to enable "Diode Emulation Mode" in the LM25116 controller. Otherwise this buck converter might destabilize into feeding large reverse currents back into the input.
Steht unter diesem Video:
m.ruclips.net/video/JQtkF3qZd3o/видео.html
Ok, ich kenne mich da nicht so gut aus, werde mir das aber genauer anschauen. Danke!
Die 300W werden nur bei guter Kühlung mit einen Lüfter erreicht
Ja, ich benutze die Konverter sowieso mit einem Lüfter. Um die 300w Watt zu erreichen muss man aber wahrscheinlich auch noch einen anderen Alukühler verwenden.