STEROWNIK OBROTNICY SOLARNEJ

Transkrypt

1 STEROWNIK OBROTNICY SOLARNEJ Instrukcja zastosowania autor Mirell

2 Charakterystyka sterownika Soltrak AVR Sterownik skonstruowano do zamontowania w obrotnicy sat SG2100 i jej odpowiednikach.płytka jest kompatybilna mechanicznie i elektronicznie z oryginalną. Takie rozwiązanie sprawia, że urządzenie jest małe i zwarte, bez dodatkowych podzespołów umieszczonych w oddzielnych obudowach. Jedyną czynnością ( oprócz zamiany płytek) jest przelutowanie oryginalnej wiązki przewodów (siedem żył), łączącą płytkę silnika ze sterownikiem (złącze Z1 patrz str.10). Położenie żyły wiodącej jak w wykonaniu fabrycznym (czerwona kropka str.10). Soltrak AVR 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 do mocy ok.130w. W zamierzeniu to rozwiazanie miało znaleźć zastosowanie dla podstawowych lub alternatywnych źródeł zasilania w miejscach, gdzie nieopłacalne lub niemożliwe jest podłączenie do sieci energetycznej. Zastosowanie: Działki letniskowe Obozowiska Caravaning Niewątpliwą zaletą zastosowania obrotnicy satelitarnej jest jej niewielki pobór prądu w czasie pracy. Znacząco polepsza to bilans mocy, dając znaczny przyrost produkowanej enrgii, wynikajacy z optymalnego ustawienia źródła fotowoltaicznego w stosunku do oświetlenia słonecznego. Zysk energetyczny, wynikający z zastosowania Soltraka, przedstawiają wykresy. przdstawione na stronie nr 3. Testy przeprowadzono w tym samym czasie (jednakowe warunki nasłonecznienia) przy dwóch konfiguracjach sprzętowych. W pierwszej użyto trakera Soltrak, w drugiej - ogniwa ustawionego na stałe (azymut 180 o - południe) z kątem elewacji optymalnym dla danego dnia

3 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 Soltrak AVR Pomiary Pomiary urządzenia SolTrak AVR 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, 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% - 3 -

4 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 Soltrak AVR 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 przy zastosowaniu SolTraka wynosi 2A, dla statycznie umieszczonego ogniwa - 1,33A. Daje to przyrost sprawności ok. 56%

5 Parametry Parametry sterownika: Napięcie zasilania 11-15V Pobierany prąd ok. 11 ma (bez pracy silnika) Pobierany typowo prąd ok. 150 ma (z silnikiem) Zabezpieczenie elektroniczne prądu silnika na poziomie 350 ma Opis techniczny software 1009 Sterownik zbudowany jest w oparciu o mikrokontroler ATmega8 pracujący z zegarem 4MHz. Elementami załączającymi silnik trackera są tranzystory bipolarne pracujące w mostku H. Takie rozwiązanie daje nieograniczoną trwałość elementu wykonawczego (wyeliminowanie styków). Redukcję napięcia z 12V do 5V zapewnia przetwornica stepdown, co przy dużej sprawności przetwarzania ogranicza straty zasilania i eliminuje wydzielanie się ciepła. Ponieważ wykorzystywane są oryginalne gniazda (F), kodowanie sygnału z czujnika słońca odbywa się za pomocą poziomów napięcia wyjściowego. Software zawiera dwie opcje algorytmu sterowania (programu). Pierwsza to praca rewersyjna. Ruch może odbywać się zarówno ze wschodu na zachód (śledzenie słońca) jak i w kierunku odwrotnym (z zachodu na wschód). Sterownik ustawia się w kierunku najwiekszego oświetlenia kiedy np. od strony zachodniej nieba słońce zakryte jest warstwą chmur, a strona wschodnia jest bezchmurna. To rozwiązanie, przy słońcu przesłanianym niewielkimi chmurkami, może powodować częsty ruch solara tzw. węszenie i tym samym powiększać zużycie energii. Druga to praca jednokierunkowa. Ruch może odbywać się jedynie w kierunku zachodnim. Dla każdej z opcji wykrywany jest stan zmierzchu i tarcker powraca na pozycję EAST, oczekując na wschód słońca. W czasie powrotu nie działa sterowanie lokalne. Sterowanie lokalne umożliwia manualne sterowanie obrotnicą. Wejście w tryb manualny odbywa się przez przyciśnięcie przycisku S1 (patrz schemat montażowy str.6 lub 11) przez czas >2 sek (wejście w ten tryb sygnalizowane jest dwoma dłuższymi sygnałami dźwiękowymi oraz zaświeceniem się zielonej diody) i dezaktywuje tryb sterowania automatycznego. Przełączanie kierunków następuje sekwencyjnie, przyciskając kolejno krótko (<300msek) S1. Sygnalizowane jest to mignięciem zielonej diody sygnałem dźwiękowym. Z trybu sterowania lokalnego do trybu automatycznego wychodzimy przez ponowne, dłuższe naciśnięcie S1 (dwa krótkie dźwięki). Zielona dioda gaśnie, załącza się czerwona. Reasumując: dioda zielona sygnalizuje pracę w opcji sterowania lokalnego (manualnego), dioda czerwona to praca - 5 -

6 automatyczna. Pulsująca dioda czerwona w każdym przypadku oznacza osiągnięcie limitu kierunku. Częstotliwość pulsowania zależy od aktualnego trybu pracy, w którym osiągnięto limit. Dla automatu i trybu nocnego wynosi ok. 0,3Hz (bardzo wolno), trybu dziennego ok.1,5hz, sterowania lokalnego kilka Hz (zielona załączona na stałe, czerwona migająca). Opis wyboru rodzaju pracy Wybór odbywa się softwarowo. Aby wejść do trybu ustawiania rodzaju pracy trackera (jedno lub dwukierunkowa) należy wykonać czynności jak niżej: Trzymając wciśnięty przycisk S1 krótko nacisnąć przycisk resetu (ukryty), nie zwalniać S1 aż do usłyszenia długiego dźwięku (2 sekundowego). W tym momencie zwalniamy S1 i jesteśmy w menu.uwaga! Początkowo (przed długim) pojawi się jeden lub dwa krótkie dźwięki. Jest to odczytany aktualny stan rodzaju pracy. Krótkie przyciskanie S1 powoduje cykliczne zmienianie rodzaju pracy, co sygnalizowane jest krótkim dźwiękiem: pojedynczym dla pracy jednokierunkowej, podwójnym dla dwukierunkowej. Aby zapisać wybrany tryb pracy do pamięci należy ponownie dłużej przycisnąć S1. Zapisanie wyboru i wyjście z menu do trybu pracy, sygnalizowane jest dłuższym dźwiękiem (jak przy wejściu do tego trybu)

7 Opcjonalnie, dla celów dydaktycznych, można podłączyć display LCD o organizacji 2x16 znaków z typowym kontrolerem HD Wyświetla on kilka parametrów systemu. I tak, posługując się zdjęciem poniżej, od lewej: Górny wiersz: napięcie systemowe napięcie zasilania obrotnicy wartość sygnału z czujki oświetlenia stan zmiennej ZEO stan styku czujnika mechanizmu obrotnicy (0=open, 1=closed) Dolny wiersz: wersja oprogramowania rodzaj pracy (W> jednokierunkowa, <EW> dwukierunkowa) stan zmiennej LMT styk wyłącznika końców zakresu (osiąganie limitu, 0=limit osiągnięto, 1=brak limitu) - 7 -

8 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 czynników zewnętrznych. 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.10 niniejszej instrukcji.możemy stosować diody odchylone na boki (fotka z lewej) lub przesłonę pomiędzy diodami (lepsza dyskryminacja sygnału fotka po prawej)

9 Montowanie baterii słonecznej na obrotnicy Fabrycznie sprzedawane ogniwa fotowoltaiczne wyposażane są w aluminiową ramkę. Taką baterią należy przystosować do zamocowania na obotnicy. Odpowiedna konstrukcję, celem ogranicznia ciężaru, wykonujemy z azmknietych profi aluminiowych o przekroju prostokątnym. Jako element łaczący 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

10 Schemat montażowy podłączenia sterownika SolTrak AVR. Poniżej przedstawiono schemat połączenia poszczególnych części składowych wchodzących w skład sterownika Soltrak AVR. Kolorem czerwonym oznaczono dodatni biegun zasilania, kolorem czarnym biegun ujemny (masa). Przy podłączaniu urządzenia należy zachować ostrożność bowiem odwrotna biegunowość zasilania spowoduje uszkodzenie sterownika! Płytka kontrolera znajduje się w obudowie obrotnicy dlatego nie widać jej na schemacie montażowym ponizej

11 Schematy montażowe SolTrak AVR Poniżej przedstawiono schematy montażowe odpowiednio płytki głównej sterownika Soltrak AVR oraz płytki sensora słońca