STEROWNIK OBROTNICY SOLARNEJ

Transkrypt

1 STEROWNIK OBROTNICY SOLARNEJ Instrukcja zastosowania autor Mirell

2 Charakterystyka sterownika Soltrak DSQ Soltrak to koncepcja wykorzystania fabrycznego urządznia jakim jest nowoczesna obrotnica satelitarna do zbudowania układu nadążnego dla ogniw fotowoltaicznych. To proste w montażu urządzenie pozwoli na znaczne zwiększenie sprawności energetycznej baterii słonecznej. Wyniki przeprowadzonych testów przedstawiam na stronie nr 3. Zalety tego rozwiązania to: niska cena mobilność prosta i zwarta konstrukcja Wadą jest ograniczenie ciężaru, a zatem idzie również i maksymalnej mocy sterowanych ogniw do wartości ok. 12kg (typowo dla obrotnic), czyli mocowo do ok.130w. W zamierzeniu to rozwiazanie miało znaleźć zastosowanie dla alternatywnych lub podstawowych źródeł zasilania w miejscach, gdzie nieopłacalne lub niemożliwe jest podłączenie do sieci energetycznej. Zastosowanie: Działki letniskowe Obozowiska Caravaning Sterownik współpracuje z każdą obrotnicą anteny satelitarnej, która posiada zaimplementowana funkcję obsługi protokołu DiSEQC (ver1.2). Takie rozwiązanie umożliwia proste połączenie urządzenia ze znajdującymi się na rynku obrotnicami różnych producentów. Ułatwia także - w ramach potrzeb - na zmianę obrotnicy na model o większej nośności (większa moc baterii słoneczej) bez zmiany sterownika. Niewątpliwą zaletą zastosowania obrotnicy satelitarnej jest także jej niewielki pobór prądu w czasie pracy. Znacząco polepsza to bilans mocy, dając znaczny przyrost produkowanej energii, wynikajacy z optymalnego ustawienia źródła fotowoltaicznego w stosunku do oświetlenia słonecznego. Zysk energetyczny, wynikający z zastosowania Soltraka, przedstawiają wykresy na stronie 4. Testy przeprowadzono w tym samym czasie (jednakowe warunki nasłonecznienia) przy dwóch konfiguracjach sprzętowych. W pierwszej użyto trakera Soltrak w typowej konfiguracji, której schemat znajduje się na stronie 7 ninniejszej instrukcji, w drugim zaś przypadku użyto ogniwa na stałe ustawionego (azymut 180 o - południe) pod kątem elewacji optymalnym dla pomiaru danego dnia

3 Parametry Parametry sterownika D : Napięcie zasilania 12-15V Pobierany prad własny 18mA bez wyswietlacza LCD 23mA z wyswietlaczem LCD UWAGA! Inne parametry tj. prąd pobierany w czasie działania, szybość przesuwu kątowego, nośność itp. zależą od współpracujacej ze sterownikiem obrotnicy. Proszę ich szukać w specyfikacji technicznej producentów tych urzadzeń. Opis techniczny Sterownik zbudowany jest w oparciu o mikrokontroler ATmega8. Jego szybkość i architektura umożliwiła wbudowanie dodatkowych funkcji do sterownika, które nie są nieodzowne dla jego pracy. Opcjonalny wyswietlacz LCD, o organizacji 2x16 znaków, mający zastosowanie do testowania urządzenia i zabaw edukacyjnych, zapewnia wizualizację parametrów dostępnych w systemie, takich jak: Pomiar napięcia zasilania Pomiar wartości sygnału z czujnika słońca Odczyt aktualnej funkcji systemu Przykładowe zdjęcia, ilustrujące powyższe funkcje. Algorytm sterowania (program) umożliwia sterowanie rewersyjne trakerem, wyłączenie zasilania silnika po osiągnieciu limitów położenia końcowego (wschód i zachód) w oparciu o wbudowane w fabryczny mechanizm mikroswicze, powrót z pozycję wschód po zapadnięciu zmroku. Po tym powrocie wyłączane jest napięcie zasilania obrotnicy (oszczędnosć prądu ok. 25mA) oraz blokowana możliwosć sterowania ręcznego, aż do świtu

4 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 Sterownik Sotrak DSQ Pomiary Pomiary urządzenia SolTrak DSQ zostały przeprowadzone w dniu Warunki badania: słoneczny dzień z lekko zamglonym niebem. Do testów użyto ogniwa PV o mocy 40W i napięciu 12V, pomiar przeprowadzono od godz 6 00 do Pomiar prądu ogniwa Linią niebieską oznaczone są dane uzyskanego prądu dla baterii sterowanej urządzeniem SolTrak DSQ, linia brązowa wskazuje dane dla prądu ogniwa umieszczonego nieruchomo. 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 soltrak prąd [A] stałe położenie prąd [A] Zysk energetyczny w zakresie pomiaru Zysk uzyskanego prądu z zastosowaniem SolTraka w funkcji czasu w porównaniu do ogniwa umieszczonego statycznie. 1800% 1600% 1400% 1200% 1000% 800% 600% 400% 200% 0% - 4 -

5 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 11:15 11:30 11:45 12:00 12:15 12:30 12:45 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 Sterownik Sotrak DSQ Zysk energetyczny w bliskości górowania słońca Zysk uzyskanego prądu z zastosowaniem SolTraka w funkcji czasu dla zakresu godzin południowych ( ) w porównaniu do ogniwa umieszczonego statycznie. 20% 18% 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% Średni uzyskany prąd ogniwa w czasie testu 2,50 2,00 1,50 1,00 soltrak stałe 0,50 0,00 Wnioski Układ znacząco poprawia zysk energetyczny, zwłaszcza dla skrajnych zakresów połozenia słońca. Średni prąd za czas testu wynosi przy zastosowaniu SolTraka - 2A, dla statycznie umieszczonego ogniwa - 1,33A. Daje to przyrost sprawności ok. 56%

6 Obudowa czujnika słońca Urządzenie wytwarzane jest jako zestaw modułów składajacy się z płytki czujnika oświetlenia oraz płytki kontrolera. We własnym zakresie, według własnej koncepcji i potrzeb należy umieścić czujkę w obudowie chroniącej płytkę z elektroniką przed szkodliwym działaniem warunków zewnętznych. Przykładowe rozwiązania dla czujnika słońca przedstawiono poniżej. Zastosowano w nich polistyrenową obudowę od elementów SMD (zdjęcie po lewej stronie), w drugim zaś przypadku pojemnik nabyty w aptece. Połączenia wychodzącego z czujnika sygnału z blokiem kontrolera dokonujemy elastycznym, jednożyłowym przewodem ekranowanym, zgodnie ze schematem, umieszczonym na stronie nr.8 niniejszej instrukcji

7 Montowanie baterii słonecznej na obrotnicy Fabrycznie sprzedawane ogniwa fotowoltaiczne wyposażane są w aluminiową ramkę. Taką baterię należy przystosować do zamocowania na obotnicy. Odpowiedną konstrukcję, celem ogranicznia ciężaru, wykonujemy z zamknietych profili aluminiowych o przekroju prostokątnym. Jako element łączący konstrukcję z rurą obrotnicy stosujemy uchwyt grzbietowy od czaszy anteny satelitarnej. Uchwyt ten możliwy jest chyba jedynie do nabycia w skupie złomu. Ponieważ kształt rury siłownika nie zapewnia optymalnego toru śledzenia słońca, zawieszenie należy poddać pewnym modyfikacjom. Rama nośna baterii słonecznej musi znajdować się w osi silnika obrotnicy. Niezbędne jest oddalenie ramy solara od uchwytu grzbietowego na taką odległość, aby nie ocierała się ona o obudowę pozycjonera. Całość mocujemy na maszcie. Wszystkie szczegóły na fotkach poniżej. Więcej informacji na stronie

8 Schemat montażowy podłączenia sterownika Soltrak DSQ. Poniżej przedstawiono schemat połączenia poszczególnych części składowych wchodzących w skład sterownika DiSEQC. Kolorem czerwonym oznaczono dodatni biegun zasilania, kolorem czarnym biegun ujemny (masa). Przy podłączaniu urządzenia należy zachować ostrożność bowiem odwrotna biegunowość zasilania spowoduje uszkodzenie sterownika! - 8 -

9 Schemat ideowy sterownika Soltrak DSQ - 9 -

10 Schemat montażowy płytki sterownika Poniżej przedstawiono schemat montażowy płytki głównej sterownika Soltrak DSQ od strony elementów elektronicznych

11 Wykaz elementów płytki sterownika

12 Schemat montażowy sensora

13 Montaż i uruchomienie Zastosowano typowe elementy elektroniczne, można je zamieniać na inne, w ramach rozsądku. Dużą pomocą będzie zastosowanie do testowania sterownika, wyświetlacza LCD 2x16. Po zmontowaniu urządzenia i sprawdzeniu po kątem możliwości występowaniu zwarć podłączamy zasilanie. Dla osób, które mają stosunkowo małe doświadczenie radzę pierwsze uruchomienie przeprowadzić bez mikrokontrolera i LCD zapobiegnie to ich potencjalnemu uszkodzeniu. Kontrolujemy napięcie zasilania po stabilizatorze 5V. Jeżeli jest ok. i nic innego się nie dzieje, wyłączamy zasilanie, wkładamy w podstawkę ATmega8, podłączany LCD i ponownie zasilamy układ. Teraz ustawiamy potencjometrem montażowym kontrast LCD, a drugim kalibrujemy wartość pokazywanego napięcia zasilania. Jest to niezbędne, ponieważ wykorzystano zewnętrzne źródło napięcia odniesienia (stabilizator 5V), a jego parametry wykazują pewien rozrzut. W następnym kroku podłączamy czujnik słońca. Zmieniając jego położenie względem źródła światła (może być to żarówka), sprawdzamy wartość wskazań sygnału przychodzącego z czujnika. Pomiary przeprowadzamy dla czterech położeń (rysunek 1): Równe oświetlenie wszystkich diod (symulacja równowagi) >900 (932) Silniejsze oświetlenie pary diod L (przesuw na zachód) (484) Silniejsze oświetlenie pary diod R (przesuw na wschód) (312) Całkowite zaciemnienie wszystkich diod (powrót na wschód) <160 (130) Odczytane na wyświetlaczu dane powinny przybierać okolice środkowych wartości podanych zakresów dla poszczególnych stanów oświetlenia. Przykładowe odczyty w kolorze zielonym. Odpowiednim wartościom przypisane są komunikaty, pojawiające się w drugiej linii LCD (zdjęcie 2). zdjęcie 1 zdjęcie1 zdjęcie