Realizzazione di un regolatore di carica per pannelli fotovoltaici, basato su micro PIC16F876 scritto in assembler.

Quando si parla di sfruttare l'energie alternative si hanno sempre due grandi problemi, l'energia non è sempre disponibile, è il caso del fotovoltaico o dell'eolico, oppure la richiesta di energia non è regolare o è discorde alla fase produttiva, esempio un lampione che funziona di notte; allora la soluzione adottata è quella di poter immagazinare l'energia prodotta in eccesso e sfruttarla quando serve, questo lavoro viene oggi svolto dagli accumulatori, che sfruttano le capacità elettro-chimiche dei composti di cambiare stato e quindi di immagazinare energia, il vantaggio del processo è la reversibilità ovvero la possibilità di ritornare alle condizioni iniziali restituendo l'energia accumulata. Gli accumulatori che siano al piombo, al Nichel-cadmio, ai polimirei di litio hanno tutti la necessità di essere caricati in maniera adeguata, una carica eccessiva o una scarica oltre i limiti trasformano ulteriormente i componenti chimici creando delle reazioni di ossidazione inreversibili danneggiando in maniera permanente la batteria.

Possedendo alcuni pannelli fotovoltaici decisi di costruire e sperimentare qualche regolatore di carica presente in rete, che permettesse di monitorare la tensione della batteria collegata e di poterla gestire in maniera "intelligente", i diversi schemi elettrici trovati in rete non soddisfavano le mie esigenze così partì il progetto "regolatore di carica microcontrollato", avendo da poco iniziato a programmare i PIC e conoscendo solo il linguaggio assembler di tali famiglie, fui costretto a scrivere circa 12 pagine che permettessero di monitore lo stato della batterie, di programmare 4 relè e di conoscere in ogni istante tensione e corrente di carica e scarica.

Il codice sorgente proposto è ancora funzionante, e dopo tanti anni gira ancora nel PIC e svolge i suoi compiti, purtroppo ha qualche bug che per motivi di tempo non ancora viene risolto, può essere però ancora un'ottima guida per imparare un pò di programmazione in linguaggio macchina o qualche trucco adottato per svolgere i compiti assegnait. L'intero progetto è stato disegnato con l'uso di MPLAB-IDE e con gli assemblatori interni fruibili gratuitamente dal sito della Microchip, il progetto completo può essere scaricato da questo archivio ZIP. Il file zip contiene oltre ai sorgenti anche il necessario per avviare la compilazione in ambiente MPLAB IDE, il progetto come descritto in Disclaimer può essere modificato e ridistribuito previa conservazione dei diritti d'autore, senza utilizzarlo per scopi commerciali senza aver prima contattato ed accordato con l'autore.

Funzionamento:

Il regolatore è formato da due schede, la parte controllo con il display LCD e la parte potenza con i relè ed i sistemi di rilevazione delle correnti e delle tensioni, le due schede comunicano tra loro con delle comode spinottiere ad innesto.

Il PIC ha la capacità convertire la tensione analogica della batteria o del modulo fotovoltaico e convertirla in un valore digitale, questo valore digitale viene sfruttato per confrontarlo con dei volri campione e scegliere se attivare, preseguire o staccare la carica della batteria, durante il controllo i valori rilevati vengono convertiti ed adeguati affinchè possano essere visualizzati sul display LCD in Volt. Oltre alla tensione il circuito di potenza ècorredato di resistenze a bassa impedenza dove fluice la corrente di carica e di scarica, le deboli differenze di potenziale ai capi dei resistori vengono amplificati per mezzo di due stadi amplificativi ed inviati al PIC che si occupa di converitre i valori analogi in digitali per mezzo dei DAC interni. Questi campioni rilevati come per i Volt vengono convertiti in stringhe ASCII rappresentative delle ampere di corrente.

Il regolatore è stato disegnato anche per poter essere programmabile e permettere l'accendimento e lo spegnimento temporizzato di lampade a basso consumo, per questo obiettivo viene impiegato un RTC alimentato da una batterie tampone a 3V.

Infine come ultima note c'è un sensore di temperatura realizzato con una sonda TCxxx e due stadi amplificativi LMxxx

L'alimentazione del microcontrollore viene fornita per mezzo di uno stabilizzatore di tensione collegato direttamente alla batteria, per alimentare gli amplificatori operazionali viene utilizzata una tecnica di pump-up per generare una tensione di -5 Volt in modo tale da avere una tensione duale e sfruttare gli operazionali in modalità invertente.

La parte più difficile nel software riguarda la conversione dei valori decimali in BCD e successivamente in caratteri ASCII, a tale obiettivo sono state utilizzate delle funzioni matematiche e di conversione in grado di operare in tempo reale.

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