esp32-mppt/README.md

# ESP32 MPPT

2023-07-15 **HW6.4**
 
全板整合输出控制及理想二极管



 **界面说明** 

![输入图片说明](%E5%BE%AE%E4%BF%A1%E5%9B%BE%E7%89%87_20221013212635.jpg)


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![输入图片说明](%E5%BE%AE%E4%BF%A1%E5%9B%BE%E7%89%87_20230123175425.jpg)


#### 介绍
基于esp32-wroom-32的MPPT同步整流充电系统

此项目基于https://www.instructables.com/DIY-1kW-MPPT-Solar-Charge-Controller/

PCB工程修改自Gggggg的立创版本 esp32 mppt - 嘉立创EDA开源硬件平台 https://oshwhub.com/gggggg/esp32-1kw-mppt_copy

本项目立创EDA工程文件 Schematic PCB files

HW5.0：[https://oshwhub.com/muyan2020/wei-yan-zheng-esp32-guang-fu-pv-mppt-ina226](https://oshwhub.com/muyan2020/wei-yan-zheng-esp32-guang-fu-pv-mppt-ina226)

HW6.0：[https://oshwhub.com/muyan2020/wei-yan-zheng-esp32-guang-fu-pv-mppt-ina226_copy_copy_copy_copy_copy](https://oshwhub.com/muyan2020/wei-yan-zheng-esp32-guang-fu-pv-mppt-ina226_copy_copy_copy_copy_copy)



 **【降压同步整流版本HW5.01】** 

HW5.01的程序使用 https://gitee.com/muyan3000/esp32-mppt/tree/master/ARDUINO_MPPT_FIRMWARE_V2.1

本项目修改为2颗INA226方案，输入和输出的电压电流都能监测到

 **高端检测**  电压不要超过36V，否则可能损坏ina226

 **低端检测**  已验证，耐压没问题，不过输入端电流会包含esp32等内部耗电，程序部分需要自行修改 2_Read_Sensors.ino ，将

`CSI_converted = ina1.readShuntCurrent();`

修改为

`CSI_converted = -ina1.readShuntCurrent();`




 **【升压/降压同步整流版本HW6.01】** 

TFT屏幕：1.8寸TFT LCD SPI TFT彩屏st7735驱动128x160

在降压版本的基础上，升压需要通过更换输入输出，外部开关来进行模式切换（ **6.11取消开关，改为菜单设置** ）

 **为了避免意外发生，请仔细检查接入及切换开关位置！！！** 

 **_使用时将主板上的升降压开关切换至降压模式，在对应的端子上接入输入电源，开机_** 


HW6.01的程序使用 https://gitee.com/muyan3000/esp32-mppt/tree/master/esp32_buck_boost/firmware

此版本提供bin直接烧录，如果是第一次烧写使用非OTA固件，之后升级可使用OTA固件直接web升级

 **1、** 按图中打钩项选择，然后先按住boot，再按RESET，然后再全部松掉，进入download模式（可以通过串口助手看到进入烧录模式的提示）

![输入图片说明](%E5%BE%AE%E4%BF%A1%E6%88%AA%E5%9B%BE_20220901155947.png)

flash_download_tool工具（下载地址：[https://www.espressif.com/zh-hans/support/download/other-tools](https://www.espressif.com/zh-hans/support/download/other-tools) ），选择esp32进行烧写

建议先烧录https://gitee.com/muyan3000/esp32-mppt/tree/master/esp32_buck_boost/firmware/i2cdetect.bin，I2C检测程序，检查INA226的地址是否正确
 **正常的TI INA226地址为0X40和0X41，有个别版本（替代）地址从0x44开始** 

 **2、** 烧写完成后，通过串口调试助手之类的串口工具[https://docs.ai-thinker.com/_media/tools/aithinker_serial_tool_v1.2.3.7z](https://docs.ai-thinker.com/_media/tools/aithinker_serial_tool_v1.2.3.7z)

对输入输出电压进行查看校准，每次校准都会重启系统，以新参数运行

 **查看校准参数**  CHKVD


 **校准输入电压**  示例：INVD19.22

用万用表测量实际输入电压，例如为19.22

在串口发送界面输入：INVD19.22


 **校准输出电压**  示例：OUTVD16.22

用万用表测量实际输出电压，例如为16.22

在串口发送界面输入：OUTVD16.22


 **输入采样电阻设置**  示例 RNFA0.002

在串口发送界面输入：RNFA0.002

 **输出采样电阻设置**  示例 RNFB0.002

在串口发送界面输入：RNFB0.002


 **3、** 配网及blinker设置

第一次配置，通过设置界面，找到配网菜单，点击配网，会自动开启"ESP32_MPPT"的热点

使用手机wifi或电脑的wifi进行连接

手机端会自动跳转访问设置页，电脑端找一下网关地址，浏览器访问网关地址即可进行设置

如果已经配置过网络，则通过esp32的客户端地址访问

![输入图片说明](QQ%E5%9B%BE%E7%89%8720220909105704.png)


 **4、** 脱离串口的OTA固件升级，使用OTA对应的bin升级会保留设置数据，（请仔细检查固件对应的硬件版本进行升级，如果升级失败只能通过串口重新烧录）

OTA功能必须配网完成才能使用，可以通过浏览器访问 [http://ESP32_MPPT.local](http://) 或访问对应的客户端IP

 **OTA的账号：admin，密码：ESPmppt** 



![输入图片说明](QQ%E5%9B%BE%E7%89%8720220909105714.png)


 **5、** 深度休眠时间设置：

默认为19点至5点间esp32进入超低功耗的深度休眠 20221013

如果设置了输出控制，则深度休眠失效，以输出控制设定为优先

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 **主界面说明** ：
充电模式/电源模式的外框绿色表示开启了mppt，红色为cccv

buck/boost的外框绿色表示 pwm使能开启，红色为关闭

输入信息的外框绿色表示输入防逆流关闭，红色表示防逆流开启

wifi图标绿色表示wifi已连接，wifi图标下方为转换效率，右侧为电量百分比

Fan图标紫色表示风扇未开启，开启后为绿色数字显示风扇转速比，风扇状态右侧为温度显示

右下角为电压设置和电流设置，长按开启，开启后单击切换位数，双击切换电压或电流

左下角绿色ok为正常运行，红色为错误状态信息

最底下为当前开机输出电量


 **升压展示** 

![输入图片说明](%E5%BE%AE%E4%BF%A1%E5%9B%BE%E7%89%87_20220901143819.jpg)

 **升压效率** 
![输入图片说明](%E5%BE%AE%E4%BF%A1%E5%9B%BE%E7%89%87_20220901115046.jpg)


#### 软件架构
基于ESP32的MPPT充电系统

远程采集使用blinker，界面在程序目录中，复制到blinker的界面配置即可

[https://gitee.com/muyan3000/esp32-mppt/tree/master/esp32_buck_boost/firmware](https://gitee.com/muyan3000/esp32-mppt/tree/master/esp32_buck_boost/firmware)

![输入图片说明](blinker_ui.jpg)


#### 安装教程
5.0版本代码基于原作者代码修改了ina226的读取和部分算法优化，大部分参数设置都需要手动修改，如果有能力自行改进，则可使用此版本

以下为需要修改的部分

修改ARDUINO_MPPT_FIRMWARE_V2.1.ino文件中的 **wifi配置信息及blinkerid** 

 **Liquid Crystal I2C LCD Library (By: Robojax) 这个库不能用** 

 **使用LiquidCrystal_I2C By:Frank de Brabander的版本** 

INA226的库名是： **INA226Lib** 

/*

    INA226 Bi-directional Current/Power Monitor. Simple Example.

    Read more: http://www.jarzebski.pl/arduino/czujniki-i-sensory/cyfrowy-czujnik-pradu-mocy-ina226.html

    GIT: https://github.com/jarzebski/Arduino-INA226

    Web: http://www.jarzebski.pl

    (c) 2014 by Korneliusz Jarzebski

*/

其他需要修改的参数请自行阅读代码


#### 已知问题

PSU无法限流


#### 使用说明
各版本looptime比较

 **INA226版本，开启串口信息输出的情况下运行耗时为6.2ms，关闭之后运行耗时在4.0ms** 
![输入图片说明](%E5%BE%AE%E4%BF%A1%E5%9B%BE%E7%89%87_20220726114642.png)

ads1015版本，运行耗时34ms左右
![输入图片说明](%E5%BE%AE%E4%BF%A1%E5%9B%BE%E7%89%87_20220726120507.png)

ads1115版本，运行耗时100ms左右
![输入图片说明](%E5%BE%AE%E4%BF%A1%E5%9B%BE%E7%89%87_20220726114412.png)


#### 更新说明

 **20220706** 

修改充电算法中predictivePWM() 算法 ，解决压差小于6V时，输出电压大于电池电压的问题

 **20220902** 

升/降压版本：

增加WEB配网，同时设置Blinker ID

OTA webupdate

校准输入电压 INVD19.22

校准输出电压 OUTVD16.22

查看校准参数 CHKVD

修正首次烧录数据错乱问题

 **20220904** 

new UI

 **20220924** 

采用多点采样快速查找最大功率点
修复wifi自动重连逻辑

 **20221013** 

修改 blinker ui，去除累计费用，更新为当天电量及累计电量

 **20221015** 

修改波特率为576000，本文档增加采样电阻设置

 **20221016** 

增加动态风扇开关，可以使用默认的温控开关风扇模式，也可以使用2线风扇温控转速控制

 **20221118** 

增加BNC状态下，电池保护激活，每30秒尝试激活一次

esp32_buck_boost_V3.5.10版本关闭多点检测

 **20221216** 

增加

wifi自动连接限定100次，之后每半小时重试

修正

boost算法调整，工作最低电压为4v

BNC状态下电池激活问题

休眠设置禁用无效问题

buck模式在某些条件下无法限流问题

 **20221219** 

新增

Web界面数据信息

通过浏览器访问 http://ESP32_MPPT.local:88 或访问对应的客户端IP http://客户端IP:88


修正

buck模式下限压限流问题及mppt等相关算法调整


 **20230109** 

HW：6.11

修改LDO 3.3v 为 DC-DC 3.3v

V6.11去除升降压手动开关，将IO17作为输出控制的IO,开启为低电平，关闭为高电平

V6.02使用时只需将升降压开关的3个引脚引出即可


FW：3.5.41 增加外部输出控制功能

设置页首页双击，可开关输出

电池输出控制基于设定的最低电压，电池电压大于最低电压，输出控制为1、2、3（常开），则深度休眠失效：

1、自动控制：无输入则自动开启输出

2、时间控制：以深度休眠时间作为开启时间

3、手动开关


 **20230113**

FW:3.5.42

增加动态图表，修正web界面无法显示的问题

FW:3.5.43

增加输出控制电平设定，可通过菜单设定需要高电平开启还是低电平开启，实际使用根据自己的控制板进行选择

 **20230129** 

V3.5.44 更正温度读取bug


 **20230201** 

FW:3.5.50

更新blinker ui 控制输出及模式切换

https://gitee.com/muyan3000/esp32-mppt/blob/master/esp32_buck_boost/firmware/blinker_UI_3.5.50.txt

blinker app界面的操作不会存储，重启之后会重置

修正输出控制

![输入图片说明](QQ%E5%9B%BE%E7%89%8720230131225249.png)

![输入图片说明](QQ%E5%9B%BE%E7%89%8720230201201037.png)


 **20230205** 

FW:3.5.60

修正INA226采样平均值修改过高问题导致采样值不准确

修正PSU模式算法

 **20230321** 

FW: V3.5.63

根据HW6.3版本输入逆流值的问题，调整输入逆流阈值-0.05

增加点灯APP控制ESP32重启

 **20230322** 

FW: V3.5.64

增加ESP32重启原因显示，可从串口获得及web页面显示

ESP_RST_POWERON:   //上电复位

ESP_RST_SW:        //软件复位

ESP_RST_PANIC:     //系统崩溃

ESP_RST_INT_WDT:   //内部看门狗复位

ESP_RST_TASK_WDT:  //任务看门狗复位

ESP_RST_WDT:       //硬件看门狗复位

ESP_RST_DEEPSLEEP: //从深度睡眠唤醒

ESP_RST_BROWNOUT:  //电源稳压器低电压复位

ESP_RST_SDIO:      //SDIO 复位

UNKNOWN            //未知

 **20230326** 

FW: V3.5.66

修正开启输出低电平时未输出低电平的问题

修改输出控制逻辑，除使用时间控制时，休眠失效，其他控制模式都会继续使用深度休眠功能，也就是例如：使用常开模式，未进入休眠模式，则输出保持常开，当进入休眠，则关闭输出（此处，如果设定低电平开启，则在休眠状态会输出高电平，但是电平电压为1.6v左右）


 **2023.07.14** 

固件无任何更新

 **错误信息对照表** 

OTE 过热

IOC 输入过流

ILC 输入电流小于-0.05，输入负电流异常

OOV 输出超过用户设定电压

OOC 输出过流及输出出现大于-1.0A的电流

FLV 输入电压低于低于8V

IUV buck模式下, 输入电压低于电池电压；boost模式下，输入电压高于输出电压

CHS 充电完成

REC 异常状态恢复标记


#### 参与贡献

高冧 gggggg - 嘉立创EDA开源硬件平台 [https://oshwhub.com/gggggg](https://oshwhub.com/gggggg)

熊喵 [https://oshwhub.com/tonnp](https://oshwhub.com/tonnp)

龙卷风

小一科技 - 嘉立创EDA开源硬件平台 [https://oshwhub.com/adasdasdasd](https://oshwhub.com/adasdasdasd)

启凡科创 - 嘉立创EDA开源硬件平台 [https://oshwhub.com/dhx233](https://oshwhub.com/dhx233)