なんでも作っちゃう、かも。

Arduino/Make/フィジカルコンピューティング/電子工作あたりで活動しています。スタバの空きカップを使ったスタバカップアンプなど製作。最近はもっぱらArduinoと3Dプリンタの自作に興味があります。

MPPT太陽電池充電(7)

Posted by arms22 on 2008年10月24日 43  1

MPPT基板表 MPPT基板裏
PCBCARTに発注していたMPPT基板が届きました(ほんとは10/14に届いていたんだけど、やっとこさ部品実装することができました)。発注から基板到着まで8日。OLIMEXと比べてずっと早いし、外形加工も綺麗です。大量に作れば(!)一枚辺りのコストも下がるし、これからどんどんPCBCARTを利用していきたい。基板は片面基板ですが両面レジストしてあります(オプションの設定を間違えただけ)。

部品の実装
MPPT部品実装1
実装開始。背の低い部品から実装します。今回抵抗はすべて立てちゃってるので、あんまり背の低い部品がありません。。まぁ、ダイオード、抵抗、コンデンサの順で実装。

MPPT部品実装2
次に背の低いIC、コンデンサ、トランジスタ、ICソケットを実装します。ここで基板のミスを発見!IC2の3端子レギュレータのVIN、VOUTが逆さまに。。幸いVIN、VOUT端子が左右対称に位置していたので、向きを逆にして取り付ければ問題なしでした。C3に少し接触してしまいますが、IC2の足をまげて対応します。

MPPT部品実装3
残った背の高いコンデンサ、コイル、トランジスタを実装します。コイルが少々窮屈ですが、問題ないでしょう。S+/S-とV+/V-にワイヤを接続して完成です。部品点数が少ないので、30分くらいで実装できました。

部品リスト

IC1PIC12F683262
IC2AN80253端子レギュレータ63
IC3S8052ALRリセットIC105
Q12SA102063
Q22SC181521
C10.1uF積セラ21
C20.1uF積セラ21
C36V 10uF電解コン10
C416V 220uF電解コン21
C50.47uF積セラ63
C616V 470uF電解コン31
R1100K金皮10
R2100K金皮10
R31Kカーボン5
R4100Kカーボン5
R547Kカーボン5
R647Kカーボン5
L11A 220uHトロイダルコイル52
D11GWJ42ショットキー73
合計846

部品はすべて共立電子で購入できます。電解コンデンサの耐圧に気を使えば出力18Vぐらいの太陽電池パネルでも使えます。

太陽電池の選択
PICの電源は太陽電池の電圧を3端子レギュレータで降圧して得ています。その為、太陽電池の電圧は3端子レギュレータの出力電圧(2.5V)+0.5V以上必要です。例えば秋月で販売されている太陽電池モジュール2V500mAの場合、電圧を稼ぐ為にモジュールを2枚直列に接続して2V*2=4Vとするなど工夫してください。

追記 2009/2/4
本基板はきわゆる家庭用のkW級の太陽電池パネルには対応していません!出力1~12W程度の小型・電子工作用の太陽電池パネルをお使いください。

R1,R2抵抗
太陽電池の電圧を測るためにR1,R2抵抗によって分圧された電圧をPICのAN0端子に入力します。PICの電源電圧を超えないように抵抗値を設定してください。こちらのページで簡単に抵抗値を求めることができます。

追記 2010/2/12

抵抗値を求めるページが無くなっていました。こちらのページを使ってください。
http://sim.okawa-denshi.jp/teikokeisan.htm

抵抗分圧回路についてこちらに詳しい説明があります。
http://homepage2.nifty.com/jh1bhf/denshi/bunatu/bunatu.html

例えば、開放時電圧が4.8Vのパネルの場合
分圧比 = 2.5V / 4.8V = 0.52083... = 約0.5倍
先ほど紹介したページで分圧比0.5、抵抗系列E24にして送信します。そうすると沢山の抵抗の組み合わせが表示されます。赤色のセルがもっとも分圧比に近い抵抗の組み合わせとなります。1K:1Kまた10K:10K、100K:100Kなど。

次に開放時電圧18Vのパネルの場合
分圧比 = 2.5V / 18V = 0.1388.. = 約0.13倍
同じように先ほどのページで分圧比0.13、抵抗系列E24にして送信します。10:1.5の組み合わせが分圧比にもっとも近そうです。10K:1.5Kまた100K:15Kなど。

PICのプログラム
PICのプログラムは結晶シリコン太陽電池用とアモルファスシリコン太陽電池用の2つがあります。2つのプログラムはMPPTの最適動作点が異なり、結晶シリコン太陽電池は開放電圧の約80%、アモルファスシリコン太陽電池は開放電圧の約68%を最適動作点として動作します。ご使用の太陽電池パネルに合わせて選択してください。

http://dl.dropbox.com/u/14188987/isweb/mttp/mppt081024.zip
http://xfind.hp.infoseek.co.jp/electric/mppt/mppt081024.zip

結晶シリコン太陽電池用
mppt_mono.hex

アモルファスシリコン太陽電池用
mppt_amor.hex

頒布
完売しました。
今回、製作したMPPT基板は全部で40枚。1枚実装して、あと39枚余っています。残り枚数は↓のほうで随時、おしらせします。自宅で太陽電池パネルを眠らせている方、MPPT基板で高効率な太陽電池充電器を作りたい方、取り合えず欲しいという方、1枚¥350で頒布します!
メールのタイトルに「MPPT基板希望」と書いて、お名前、ご住所、必要枚数をご記入の上、arms22あっとgmail.comまでご連絡ください。追加発注の予定はないので無くなってしまう前に、どうぞ!その他、質問など気軽にコメントでお願いします。


追記 2008/10/27
注文から支払いまでの流れ。
  • ご注文(あなた)
    メールのタイトルに「MPPT基板希望」と書いて、お名前、ご住所、必要枚数をご記入の上、arms22あっとgmail.comまでメール。
  • 見積り(私)
    商品合計金額と梱包・発送費を足した金額を通知。
  • 発送+発送通知(私)
    注文を受けて翌日くらいに発送。発送通知と振込み先情報をお知らせ。
  • 支払い(あなた)
    商品が届いて確認したら、お支払いください。
お支払いPayPalか銀行振り込み@UFJでお願い致します。

追記 2008/11/4
本文でも書きましたが、IC2のシルクが間違っています。平らな面が基板の内側に向いていますが、正しくは平らな面を基板の外側に向くように部品を実装してください。※次の写真を参照。
MPPT基板シルク訂正

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43 Comments

おぐらむ says..."代用部品について"
こんにちは。
基板を分けていただき、ポチポチと部品集めしておりますが、恥ずかしながら初歩的なところで、少々躓いております。
まず、AN8025が手に入らないので、近い値のAN8002(2.0V50mA)かAN8003(3.0V50mA)あたりで代用してしまって構わないものでしょうか?
また、S8052ALRも同様でして、ALB(中央値2.1V)かALO(中央値2.5V)あたりはどうでしょうか?
2008.12.18 14:50 | URL | #mQop/nM. [edit]
arms22 says...""
こんにちは。arms22です。

AN8025はたしかシリコンハウス店頭で扱っていたと思います。
もし日本橋にいくことがあれば、シリコンハウスで直接購入していただければ。
通販でも「未登録商品発注用ダミーデータ」をカートに追加して、
AN8025を指定すれば購入できると思います。※S8052ALRも。


AN8002、AN8003で代用するのは問題ないと思います。
ただAN8002だとQ2トランジスタをドライブできるかどうか。。
ちょっと、、微妙。

少し消費電力が増えてしまいますが、
AN8003を選択されたほうが良いと思います。
その場合、リセットICはS8052ALY(2.6~2.8V)を使用してください。
※リセットICは省略しても、動作はします。
 その場合、PICのソースコードを再コンパイルして、
 MCLRピンを無効にする必要があります。

2008.12.18 17:25 | URL | #j7sy4omY [edit]
arms22 says...""
シリコンハウス3F在庫品リストにはまだ部品が残っているので、注文できると思います。
http://www.siliconhouse.jp/floor/3f-list.html
2008.12.19 09:21 | URL | #j7sy4omY [edit]
おぐらむ says...""
こんにちは。
調べていただき、申し訳ありませんでした。
>通販でも「未登録商品発注用ダミーデータ」をカートに追加して
こちらに考えが及ばなかったので、他店舗や互換品で探そうとして挫折しておりました。
なかなか実店舗にアクセスできないところにおりますので、通販で揃えようと思います。有難うございました。
2008.12.19 18:45 | URL | #mQop/nM. [edit]
arms22 says...""
できるだけ通販でも揃うよう部品を選んでいたのですが、
あっさり在庫が通販サイトから消えていて、、残念です。
お手数おかけして申し訳ないです。。

2008.12.19 23:34 | URL | #j7sy4omY [edit]
says..."管理人のみ閲覧できます"
このコメントは管理人のみ閲覧できます
2010.02.09 16:25 | | # [edit]
arms22 says..."Re: MPPT回路について"
> 5番の出力ピンだけ0Vで出力されておらず

5番ピンが0Vから変化がないとのことですが、2点考えられます。

・太陽電池の出力電圧*0.8(または0.68)が3.5V以下
→太陽電池を別のものに交換する

・PICに正しくプログラムが書き込めていない
→LEDなど接続して単純なプログラムを動かしてプログラムが動作しているか確認する

> AN8003、リセットICはS8052ALYで代用
> (計測したところなぜか三端子レギュレータの出力は3Vでした)

AN8003は3V出力のレギュレータなので正しい動きです。
2010.02.09 19:06 | URL | #- [edit]
syuga-bokkusu says..."MPPT回路について2"
前回の続きになりますが
長文失礼します。

太陽電池を電圧10Vのものに交換しました。
回路はこのHPのようにLEDを二つ付けています。
太陽電池に光を当てると10Vが出て
赤いLEDが点灯しました。
この時点でプログラムが動作していると思うのですが
出力はやはり0Vのままでした。

自分なりに原因も考えてみたのですが
怪しいと思うものがあるようならお願いします。

1.分圧比を10V用に変えていない
HPにあるように100Kを二つでやっています。

2.PIC12F683のVddが5Vなのに対して
実際に1ピンに入力されている電圧が3V

3.PICに少し多めに電圧をかけてしまった
ことがありその時に破損してしまった可能性

このような感じです。

何か心当たりがあるようなら御指摘の方
よろしくお願いします。
2010.02.10 18:19 | URL | #99Cjd0SE [edit]
arms22 says..."No title"
こんばんは。arms22です。

1.分圧比を10V用に変えていない
→PICの電圧=3V以下になるように分圧抵抗の値を変更してください。PICの電源電圧以上の電圧を入力ポートにかけるとPICが壊れます。

2.PIC12F683のVddが5Vなのに対して
実際に1ピンに入力されている電圧が3V
→PICの動作範囲は2Vから5.5Vなので問題ありません。

3.PICに少し多めに電圧をかけてしまった
ことがありその時に破損してしまった可能性
→思い切って捨てて、新しいものに取り替えてみてください。
2010.02.10 22:54 | URL | #j7sy4omY [edit]
syuga-bokkusu says..."MPPT回路について3"
分圧比の計算ツールをインターネットで検索したところ
http://sim.okawa-denshi.jp/rercal.php
こちらのページがでてきたのですが
パネルが10Vなので
10Vを2.5Vにするという入力で
3kΩ 1000Ωという結果を
そのまま使用してよいのでしょうか?
よろしくお願いします。

2010.02.12 08:36 | URL | #99Cjd0SE [edit]
arms22 says..."Re: MPPT回路について3"
抵抗分圧回路についてこちらのページが参考になります。

http://homepage2.nifty.com/jh1bhf/denshi/bunatu/bunatu.html

VOUT = (VCC / R1 + R2) * R2

この式にあてはめると

VCC = (10V / (3000 + 1000)) * 1000
VCC = 2.5

となるので、その抵抗の組み合わせは正しいです。
2010.02.12 09:41 | URL | #- [edit]
syuga-bokkusu says..."MPPT回路について4"
何度も失礼します。
PICを新品にして抵抗値を上記のように変更し再実験したところまたも出力がでませんでした。
出力ポート5だけがいくらやっても0Vなのです。
他のポートは電圧を測定したところ正常です。
プログラムはこのサイトに乗っているHEXファイルをそのまま秋月のPICプログラマで書き込んでいます。
MPLABを経由しなかったのがいけなかったのでしょうか?
分圧をしたので電圧も3V以下ですしもうどうしたらいいのかわかりません。
MPPTをどうしても完成させたいので心当たりがあるようでしたらアドバイスお願いします。
2010.02.15 14:31 | URL | #99Cjd0SE [edit]
arms22 says..."Re: MPPT回路について4"
うーん、ちょっと解らないですね。

> 出力ポート5だけがいくらやっても0Vなのです。

とりあえず、この時の太陽電池の電圧を調べてみてください。
それとPICのVDD端子の電圧も調べてみてください。
ついでにリセット端子の出力もしらべてみてください。
2010.02.15 15:48 | URL | #- [edit]
syuga-bokkusu says..."MPPT回路について"
測定してみた結果

太陽電池の電圧 10V
PICのVdd 3.05V
リセット端子の出力 3.05V

という具合です。
よろしくお願いします。
2010.02.16 10:53 | URL | #99Cjd0SE [edit]
arms22 says..."Re: MPPT回路について"
大丈夫そうですね。
それではAN0の電圧はどうですか?
2010.02.16 11:12 | URL | #- [edit]
syuga-bokkusu says..."MPPT回路について6"
大変申し訳ないのですが
AN0とはどこのことでしょうか?
よろしくお願いします。
2010.02.16 12:35 | URL | #99Cjd0SE [edit]
syuga-bokkusu says..."MPPTについて"
失礼しました。
レギュレータでしたら3.05Vでした。
2010.02.16 12:46 | URL | #99Cjd0SE [edit]
arms22 says..."Re: MPPT回路について6"
AN0はPICの7番端子です。
抵抗分圧された太陽電池の電圧が知りたいのです。

ハードウェアが正確に作られていて、間違いがないとすれば
ソフトウェアが正常に動いていないことが考えられます。

プログラムが正しく書き込めているか、
シンプルなプログラムを作成して、
動かしてみてください。

2010.02.16 15:09 | URL | #- [edit]
syuga-bokkusu says..."MPPT回路について"
7番端子の電圧は2.78Vでした。

プログラムとはこの回路で動かせるプログラムでしょうか?
私はC言語を少しかじった程度なので
あまり詳しいことが分かりません。

なにか良い方法等があるようでしたら
アドバイスお願いします。

何から何まで申し訳ないですが
よろしくお願いします。
2010.02.16 15:28 | URL | #99Cjd0SE [edit]
arms22 says..."Re: MPPT回路について"

> 7番端子の電圧は2.78Vでした。

太陽電池の電圧もちゃんと分圧されていますね。
ハードウェアとしては正しそうに見えます。
あとはソフトウェアが正しく書き込まれているかどうかですね。

> プログラムとはこの回路で動かせるプログラムでしょうか?
> 私はC言語を少しかじった程度なので
> あまり詳しいことが分かりません。

PICのプログラム開発についてはこちらのサイトが参考になります。
http://www.picfun.com/

書籍もたくさんありますので検討してみてください。
PICとC言語の電子工作
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4899772327/nandemotukuty-22/ref=nosim/
2010.02.16 16:15 | URL | #- [edit]
arms22 says..."Re: MPPT回路について"
確認ですがPICに書き込んだプログラムはこちらですか?
http://xfind.hp.infoseek.co.jp/electric/mppt/mppt081024.zip


もしこちらの古いバージョンですと、
うまく動かない可能性があります。
http://xfind.hp.infoseek.co.jp/electric/mppt/mppt080419.zip
2010.02.16 16:51 | URL | #- [edit]
syuga-bokkusu says..."MPPT回路について8"
参考になる書物等の紹介ありがとうございました。
現在AMAZONにて購入して届くのを待っている状態です。
HPにも目を通している最中です。

プログラムですが最新のものを書き込みました。
確認したところ古い物を開いたら
上書きしますか?と警告も出ましたし
間違いないと思われます。

関係ないかもしれませんが
http://www.kimurass.co.jp/pic/0123.htm
こちらのHPに
発振モード、ウォッチドグタイマ有無、
パワーアップタイマ選択、コードプロテクト有無の選択項目
という項目を発見して原因なんじゃないかと調べています。
正直まだ知識が足らず何の事を言っているか
わかっていませんが出来ることはしたいので。

関係ないようでしたらスルーしていただいて結構です。
色々至りませんがよろしくお願いします。
2010.02.17 03:00 | URL | #99Cjd0SE [edit]
arms22 says..."Re: MPPT回路について8"
> 発振モード、ウォッチドグタイマ有無、
> パワーアップタイマ選択、コードプロテクト有無の選択項目

コンフィグレーション・ビットの設定は
・発信器=内蔵RC発信器、CLKIN/CLKOUTをIOとして使用
・ウォッチドッグタイマ 無効
・パワーアップタイマ 有効
・コードプロテクト 無効
・MCLRE 有効
としてください。

http://www.massmind.org/images/www/hobby_elec/pic8_2.htm
2010.02.17 09:20 | URL | #- [edit]
syuga-bokkusu says..."MPPT回路について9"
初歩的なプログラムの起動実験として
http://homepage3.nifty.com/mitt/pic/pic3.html
こちらのLEDを点滅させるだけのプログラムを書き込んで見ました。
結果LEDは点滅せず秋月のサポートセンターに問い合わせたところ
設定は完璧とのことです。
秋月のPICプログラマに問題があるような気がしたので
知人のPICキット2を持っている人に
12F683を持っていき
mppt_mono.hexのみを書き込んでいただきました。
5番ピンから出力が確認できました。
ですが今度はLEDが点灯せず
正しい動作をしているかわかりません。

ポート1 3.05V
ポート2 0V
ポート3 0V
ポート4 3.05V
ポート5 2.43V付近
ポート6 1.50V
ポート7 1.09V
ポート8 0V
PICの電圧はこのような感じでした。
何度も申し訳ないのですがよろしければ
アドバイスの方よろしくお願いします。
2010.02.18 11:55 | URL | #99Cjd0SE [edit]
arms22 says..."Re: MPPT回路について9"
そちらのプログラムには
LEDの点灯制御、充電池の充電制御は含まれていません。
LEDが点灯しないのはただしい動作です。
2010.02.18 15:33 | URL | #- [edit]
syuga-bokkusu says..."MPPT回路について10"
MPPT HEX も書き込まなければならないということでしょうか?
よろしくお願いします。
2010.02.19 06:32 | URL | #99Cjd0SE [edit]
arms22 says..."Re: MPPT回路について10"
こちらの mppt_mono.hex にはLED制御、充電制御を組み込まれていません。
http://xfind.hp.infoseek.co.jp/electric/mppt/mppt081024.zip


こちらの古いバージョンですと、
LED制御、充電制御は組み込まれていますが、
syuga-bokkusuさんの回路では正しく動かない可能性があります。
http://xfind.hp.infoseek.co.jp/electric/mppt/mppt080419.zip
2010.02.19 10:13 | URL | #- [edit]
syuga-bokkusu says..."MPPT回路完成"
先日ついにMPPT回路を完成させることができました。
数々のアドバイスやとても内容の良い本の紹介など
本当にお世話になりました。
心からの感謝とともに
お礼を言わせていただきます。

本当にありがとうございました。
2010.02.26 20:29 | URL | #99Cjd0SE [edit]
arms22 says..."Re: MPPT回路完成"
うまくいったみたいで良かったです。
2010.02.27 18:52 | URL | #- [edit]
星 says..."プログラム"
こんばんは。
MPPT回路を作ったのですが、プログラムがダウンロードできません。
2010.11.11 21:39 | URL | #- [edit]
arms22 says..."Re: プログラム"
iswebがサービス終了したようですね。
週末ぐらいにどこか別の場所にアップロードしなおします。
2010.11.12 09:14 | URL | #- [edit]
星 says..."Re: プログラム"
ありがとうございます。
2010.11.12 22:27 | URL | #- [edit]
arms22 says..."Re: Re: プログラム"
MPPT制御用PICプログラムを再アップロードしました。
http://dl.dropbox.com/u/14188987/isweb/mttp/mppt081024.zip
2010.11.13 11:24 | URL | #- [edit]
星 says..."Re:Re: Re: プログラム"
アップロードありがとうございます。
早速書き込んでみたのですが、うまく書き込めません。
秋月のプログラマV4を使ってます、どのプログラマを使ったら
良いでしょうか?。
ファイルをロードしても”3FFF”のままですのでプログラマの問題と
思います。
2010.11.20 20:54 | URL | #- [edit]
arms22 says..."Re: Re:Re: Re: プログラム"
私は自作のライタを使いました。
秋月のPICなら12F683に対応しているはずなので問題ないと思いますが。。
2010.11.20 22:23 | URL | #- [edit]
星 says..."Re:Re: Re:Re: Re: プログラム"
MPLAB IDE でプログラムを再保存をしたら書き込めました。
しかし、正常に動作しているかは不明ですが。
2010.11.21 20:45 | URL | #- [edit]
says..."管理人のみ閲覧できます"
このコメントは管理人のみ閲覧できます
2011.01.18 16:25 | | # [edit]
arms22 says..."Re: 製作済のものを売っていただけませんか"
申し訳ありません。
製作済みのコントローラは販売しておりません。

こちらの市販のコントローラなど検討してみてください。
http://www.natural-sky.net/contorola_ms-mppt.html
2011.01.18 20:22 | URL | #- [edit]
星 says..."Re:Re: Re:Re: Re: プログラム"
 正常に動作しているのが確認できました。
 テストをした時安定化電源を使用したのが間違いでした・・・
 しかし、最終的に動作確認できたのが震災後の計画停電。
2011.03.28 23:02 | URL | #- [edit]
PIC初心者 says..."HEXファイルに苦労してます"
すいませんがMPLAB IDEでのプログラムの再保存の仕方を知っていればおしえてください。
私も秋月のプログラマV4を使っていますがMPLABにプログラムを取り込んでビルドを行うとエラーになってしまいます。
何か助言があればうれしいです
2013.01.30 09:51 | URL | #qqDkvEEM [edit]
arms22 says..."Re: HEXファイルに苦労してます"
コンパイラはsdccを使ったので、いくつかのコードはsdcc向けに記述されています。
MPLABでビルドするにはこれらを修正する必要があります。
ビルドエラーの箇所を1つずつ修正してみてください。
2013.01.31 00:45 | URL | #- [edit]
PIC初心者 says..."No title"
わかりました。ありがとうございます。
なんとかやってみます
2013.01.31 01:42 | URL | #- [edit]
三ツ星トラフィック says..."参考になりました"
参考になりましたありがとうございます。
部品そろえれば安いですね・・・
2014.08.29 08:26 | URL | #- [edit]

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