STEROWNIK OBROTNICY SOLARNEJ

Transkrypt

1 STEROWNIK OBROTNICY SOLARNEJ Instrukcja zastosowania autor Mirell

2 Charakterystyka sterownika Soltrak 2D-4 Soltrak 2D jest uniwersalnym sterownikiem do obrotnic solarnych. Umożliwia on pracę z różnymi typami siłowników pod warunkiem wyposażenia tych urządzeń w wyłączniki krańcowe. Zmiana kierunku obrotu realizowana jest przez zmianę polaryzacji napięcia zasilania urządzenia wykonawczego. Elementem przełączającym są przekaźniki elektromagnetyczne pracujące w mostku H. Sterownik zapewnia kontrolę położenia śledzącego obiektu zarówno w poziomie (azymut), jak i w pionie (elewacja). Po zapadnieciu zmierzchu sterownik generuje sygnał powrotu na pozycję East (w azymucie) oraz - w elewacji - sygnał położenia się solara równolegle do powierzchni ziemi (ogniwami do góry), co zabezpiecza przed silnymi podmuchami wiatru. Pozycja końcowa zależy od parametrów siłowników (działania wyłączników krańcowych) i budowy trackera. Pomiar nasłonecznienia i uwzględnienie jego wartości w algorytmie działania programu zapobiega błądzeniu trackera w czasie braku sygnału słońca (zachmurzenie), a ustawialna wartość opóźnienia zadziałania siłowników skutecznie ogranicza niepotrzebne ruchy dla niestabilnych warunków oświetlenia (małe chmurki zasłaniające słońce). Sterownik może współpracować z siłownikami o maksymalnym prądzie 4A, przy potrzebie pracy z większym pradem należy zastosować dodatkowe styczniki (przekaźniki). Normalna praca trakera bez osiągania stanów końcowych East i West. Wyłączniki krańcowe zwarte, umożliwiają sterowanie silnika w obie strony przez zmianę polaryzacji napięcia (diody nie działają zbocznikowane wyłącznikami). Przyjmujemy założenie, iż zasilanie elementu wykonawczego jest: - E, +W. Osiągnięto stan krańcowy dla East, wyłącznik East rozwarty, dioda przy E spolaryzowana zaporowo, prąd nie płynie, siłownik wyłączony. Zmiana polaryzacji napięcia umożliwia ruch jedynie w kierunku West, po zwarciu wyłącznika East ruch możliwy jest w obie strony. Przyjmujemy założenie, iż zasilanie elementu wykonawczego jest: +E, -W. Osiągnięto stan krańcowy dla West, wyłącznik West rozwarty, dioda przy W spolaryzowana zaporowo, prąd nie płynie, układ wykonawczy wyłączony. Zmiana polaryzacji napiecia umożliwia jedynie ruch w kierunku East, po zwarciu wyłącznika West ruch możliwy w obie strony. Zastosowanie wyświetlacza LCD jest niezbędne do ustawienia wartości opisanych poniżej (SERVICE MODE). Samo działanie trackera nie wymaga zastosowania displeja, chyba że testujemy działanie urządzenia lub dokonujemy z nim doświadczeń. Należy stosować wyświetlacz o organizacji 4x20 znaków z kontrolerem HD44780 (lub odpowiednikiem)

3 Oprogramowanie sterownika SolTrak 2D-4 (soft 2032) Odczyt zainstalowanego oprogramowania możliwy jest po włączeniu zasilania lub bezpośrednio po zresetowaniu procesora (przycisk RESET). siłowników w pionie (20), histereza (20). Po włączeniu zasilania ukazuje się komunikat uwidoczniony obok. W górnej linii kolejno od prawej strony: wersja programu (2030), w drugiej linii: adres strony internetowej z projektem, tryb śledzenia w poziomiedwukierunkowe (<B>), granica słonecznie/zachmurzone (200), granica detekcji zmierzchu powrót na pozycję wyjściową (810), wartość opóźnienia załączenia Następnie Soltrak przechodzi do trybu pracy. Opis pól z wyświetlanymi komunikatami. A - sygnał z poziomego czujnika oswietlenia. Możliwe wartości od 310 do 935 B - sygnał z pionowego czujnika oswietlenia. Możliwe wartości od 310 do 935 C - ilość włączeń w kierunku EAST (0 do 999) D - ilość włączeń w kierunku UP (0 do 999) E - komunikaty robocze w kierunku poziomym nosun brak oświetlenia słonecznego WEST ruch na zachód, EAST ruch na wschód STBY oczekiwanie (prawidłowe ustawienie w kierunku słońca) STOP zatrzymanie działania przez czas M po otrzymaniu sygnału F - komunikaty robocze w kierunku pionowym Jak wyżej (bez WEST & EAST) UP ruch w górę DOWN ruch w dół - 3 -

4 G - ilość włączeń w kierunku WEST (0 do 999) H - ilość włączeń w kierunku DOWN (0 do 999) I - aktualna wartość oświetlenia. Możliwe wartości od 40 (słońce) do 950 (zmierzch) J - aktualny program śledzenia w poziomie. Możliwe stany: UNIDIRECTIONAL - symbol <EW> (jednokierunkowy), BIDIRECTIONAL (dwukierunkowy) - symbol W>. K - wartość rozpoznawania słońce (działanie) / pochmurno (nosun = stop), 50 do 240 z krokiem 10 L - ustawiona wartość oświetlenia dla parkowania (powrót na wschód), 800 do 950 z krokiem 10 M - wielkość opóźnienia (w sekundach), 0, 5, 10, 30, 60, 90, 120, 200, 300, 450, 600 N - wielkość histerezy, 0, 10, 20, 30, 40 O oś w której działa funkcja opóźnienia: H (tylko w kierunku WEST!), V, H&V P suma ruchów we wszystkich osiach (C+D+E+H) Sterownik ma ustawione domyślne wartości, które wynoszą odpowiednio: J - UNIDIRECTIONAL jednokierunkowe śledzenie w azymucie K granica słonecznie/pochmurno L granica zmierzch (parkowanie) M - 30 opóźnienie zadziałania siłowników (sek) N - 20 histereza O - H&V opóźnienie w obu osiach OPIS PARAMETRÓW K, L, N, M Sterownik odczytuje wartości oświetlenia i w zależności od jego wartości modyfikuje działanie programu. Zasadę wyjaśnia rysunek. Wartość 60 to przykładowo pełne oświetlenie słońcem w południe. Wartość 200 to umowna wartość oświetlenia (zachmurzenie) od której tracker nie śledzi słońca - symbol K strona 3 (od tego momentu pojawia się komunikat nosun). Granicę tą można zdefiniować samemu (ustawiana programowo). W zakresie urządzenie nie śledzi, po przekroczeniu granicy 900 (symbol L) urządzenie powraca na pozycję wyjściową (zmierzch - parkowanie). Dla poglądowego rysunku powyżej wartość histerezy wynosi 10 (działanie w zakresie , czerwony prostokąt). Dla sygnału narastającego w zakresie wartość przełączenia wynosi na przykładzie powyżej 200, dla sygnału opadającego w zakresie wartosć przełączenia wynosi 190. Różnica pomiędzy wartościami przełączeń dla narastania i opadania sygnału to właśnie histereza (symbol N). Parametr M jest opóźnieniem w torze H, V lub H&V jakie upłynie od chwili otrzymania sygnału z czujki oświetlenia do czasu załączenia siłownika w tym kierunku. Po wystąpieniu sygnału, procesor wyświetla pulsujący napis STOP z kierunku z którego pochodził pierwszy sygnał, zawiesza działanie w obu torach na czas określony parametrem w polu M, po jego upływie ponownie sprawdza sygnał i wykonuje odpowiednie działanie, zgodne z programem. Jeżeli po czasie oczekiwania (opóźnienia) - 4 -

5 pojawi się sygnał w drugim torze, funkcja czekania zostaje wykonana ponownie. Ustawiając dużą wartość tego parametru (60, 90 sek) możemy uniknąć częstych ruchów trakera w czasie szybko zmieniających się warunków oświetlenia (przechodzenie przez chmury) lub nawet wymusić działanie urządzenia co określony interwał czasowy. Aktualna wartość czasu oczekiwania wyświetlana jest w polu M (inkrementacja od zadanej wartości). WAŻNE! Czas powrotu ustawiony jest na stałe na wartość 300 sek. Ponieważ syngał parkowania jest generowany jednokrotnie (po tym czasie przekaźniki sterujące siłownikami powrotu są wyłączane, co ogranicza pobór prądu przez ich cewki) istotny jest czas przejścia z pozycji końcowej WEST na pozycję EAST. W czasie nie dłuższym niż wzmiankowany powyżej, mechanizm trackera powiniem dokonać pełnego obrotu z zachodu na wschód oraz położyć solary w poziomie. Oprogramowanie sterownika SolTrak 2D-4 (soft 2033) W tej wersji oprogramowania, w menu serwisowym możliwe jest programowe wyłączenie/załączenie dźwięku, dodano także obsługę dźwiękowa zdarzeń w ww. menu, zmieniono zakres detekcji zmierzchu (do wartości 999) oraz krok tych zmian (20 zamiast 10 w poprzedniej wersji softu). Przy detekcji koniecznosci ruchu pojawia się dodatkowo sygnał dźwiękowy, takiż sygnał wybrzmiewa 10 sek. przed spodziewanym ruchem (dla ustawienia czasu zwłoki >=20sek.)

6 MENU SERWISOWE Menu serwisowe umożliwia zmianę następujących nastaw: ustawienie granicy słońce / chmury (K) ustawienie granicy parkowania (L) ustawienie histerezy (N) ustawienie czasu opóźnienia działania trakera w pionie (M) wybór osi w której zadziała opóźnienie (O) Wejście w tryb serwisowy Trzymająć jednocześnie wciśnięte przyciski S1 i S2, krótko naciskamy na przycisk RESET lub załączamy napięcie zasilania. Po pojawieniu się komunikatu SERVICE MODE zwalniamy przyciski S1 i S2. ZMIANA WARTOŚCI PARAMETRÓW TRACKERA Przyciskiem S1 wybieramy sekwencyjnie odpowiedni parametr do ustawienia, przyciskiem S2 jego wartosć z dostępnych. Wyjście z trybu serwisowego i zapamiętanie bieżących nastaw następuje przez dłuższe przyciśniecie S1 (2sek), aż do pojawienia się komunikatu STORED i QUITTING. WYBÓR ŚLEDZENIA W AZYMUCIE (JEDNO LUB DWUKIERUNKOWE) Naciskamy i przytrzymujemy przycisk S2, aż do usłyszenia długiego dźwięku (2sek). Zwalniamy przycisk, jesteśmy teraz w menu wyboru. Krótkie przyciskanie S2 w trybie sekwencyjnym wybiera pracę jednokierunkową (pojedyńczy, krótki dźwięk) lub dwukierunkową (dwa krótkie dźwięki). Aktualny wybór zapisywany jest do pamięci. Menu opuszczamy przez ponowne dłuższe naciśniecie S2 (długi dźwięk, jak przy wejściu do menu). STEROWANIE MANUALNE Wejście w tryb sterowania manualnego odłącza automatykę, aż do czasu opuszczenia tego trybu. Wywołujemy je przez dłuższe naciśnięcie przycisku S1 (dwa średniej długości dźwięki). Kolejne, krótkie użycie S1, sekwencyjnie załącza ruch w azymucie w obu kierunkach oraz go zatrzymuje, co sygnalizowane jest odpowiednimi komunikatami na LCD, a użycie S2 w ten sam sposób steruje trakerem w elewacji. Komunikatom wizualnym towarzyszą dźwięki: pojedyńcze krótkie dla zmian w azymucie (S1) oraz nieco dłuższe dla zmian w elewacji (S2). Wyjście z opcji sterowania ręcznego do automatycznego uzyskujemy przez ponowne, dłuższe przyciśnięcie S1, czemu towarzyszy odpowiedni komunikat oraz dwa dźwięki

7 PARKOWANIE Po wykryciu stanu zmierzch sterownik generuje sygnał powrotu (parkowania) podając na elementy wykonawcze w azymucie i elewacji ciągłe zasilanie (azymut EAST, elewacja UP) przez 120sek. Końcowe położenie (wyłączanie) zależy od ustawienia wyłączników krańcowych obu siłowników. Sygnał ten podawany jest jednokrotnie, a po nim przekaźniki są wyłączane (osczędność energii). Ponowne zadziałanie tej funkcji może nastapić dopiero po uzyskaniu sygnału z czujnika oświetlenia o wartości < 400 (praktycznie następnego dnia). Parametry sterownika SolTrak 2D-4 Napięcie zasilania systemu: 12 V Pobierany prąd własny (bez przekaźników): 18mA bez wyświetlacza LCD 23mA z wyświetlaczem LCD Obciążalność prądowa elementów wykonawczych: 4A, wymagane bezpieczniki w obwodzie zasilania siłowników Sygnalizacja dźwiękowa funkcji zmierzchu, parkowania (buzzer), wyboru menu itp. Dwukrotne próbkowanie sygnału zmierzchu w odstępie 5 sek. zabezpieczające przed przypadkowym zadziałaniem (powrót na wschód) przy chwilowym zasłonięciu czujnika Programowe ustawianie progów zadziałania, histereza programowa (próg sun/cloud ) Wyświetlanie wielu parametrów wejściowych i systemowych Opcjonalny wyświetlacz LCD 4x40 znaków (wyjaśnienia w tekscie) Możliwość wyboru programu śledzenia w azymucie (jedno-dwukierunkowe) Wybór czasu opóźnienia zadziałania siłowników Wybór osi w której zadziała opóźnienie Współpraca z czujnikiem wiatru Manualne sterowanie Możliwość współpracy ze sterowaniem radiowym UWAGA! Inne parametry np: prąd pobierany w czasie działania, szybkość przesuwu kątowego itp. zależą od parametrów zastosowanych siłowników. Proszę ich szukać w specyfikacji technicznej producentów tych urządzeń. Sterownik posiada galwanicznie separowane (transoptor) wejście, które może być wykorzystane do czujnika wiatru. Podanie na nie sygnału napięciowego 5V do 12V spowoduje natychmiastowe położenie ogniw w poziomie (równolegle do poziomu ziemi), o ile mechanika trackera na to pozwala. Sytuacja taka trwa przez czas podawania wzmiankowanego sygnału

8 Wygląd sterownika Obok przedstawiono przykład wbudowania sterownika do małej obudowy po kamerze przemysłowej. Aby go zamocować należy wkleić odpowiednie elementy dystansowe i - w zależności od koncepcji - tak umieścić switche sterujace, aby były dostępne z zewnątrz. Widok ogólny Soltraka 2D-4-8 -

9 Schemat montażowy wersji 2D-4-9 -

10 Schemat ideowy SolTrak 2D

11 Współpraca Soltraka 2D-4 z radiolinią Dla ułatwienia sobie sterowania ręcznego trackerem można zastosować dwukanałową radiolinię. Jak zakupiłem takową na znanym portalu aukcyjnym, którego nazwa zaczyna się na pierwszą literę alfabetu. Oczywiście, w zależności od potrzeb stosujemy odpowiednią wersję napięciową (12V lub 24V).Usuwamy buzzer z płytki radiolinii, jedynym wydającym dźwięki będzie ten z SolTraka. Dla osób bardziej zaawansowanych polecam usuniecie również przekaźników i sterowanie bezpośrednio z kolektorów tranzystorów. Wygląd radiolinii (bez obudowy) oraz kompletu pilotów na fotografii obok (buzzer został już usunięty). Poniżej przedstawiono sposób połączenia radiolinii ze sterownikiem. Należy zwrócić uwagę na właściwe ustalenie położenia jumpera trybu pracy (praca chwilowa)

12 Konfiguracje pracy Soltraka 2D-4 przeczytaj uważnie! Najbardziej optymalnym podłączeniem jest rozdzielenie zasilania części mikroprocesorowej od zasilania siłowników. Można to uzyskać przez wykorzystania osobnego zasilacza stabilizowanego (sterowanie) lub małego akumulatora, zasilanie siłowników odbywa się z akumulatora (akumulatorów) systemowych. To rozwiązanie przedstawia rysunek obok. Innym rozwiązaniem może być zastosowanie podziału napięcia zasilania: logika zasilana z 12V, siłowniki z 24V. Należy pamiętać, że w takiej konfiguracji oba obwody zasilania posiadają wspólną masę. Spadki napięcia, wywołane prądem siłowników, przenoszą się bezpośrednio na obwód zasilania procesora (skoki napięcia). Należy zatem pamiętać o doborze przewodu o odpowiednim przekroju i pewności styków. Oba rozwiązania dobrze zabezpieczają sterownik przed uszkodzeniem przez indukującą się w siłownikach SEM