04.2012 WWW.SOLTRAK.CBA.PL STEROWNIK OBROTNICY SOLARNEJ Instrukcja zastosowania autor Mirell
Charakterystyka sterownika Soltrak 8051 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. 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 o mocy do 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. - 2 -
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 8051 Pomiary Pomiary urządzenia SolTrak 8051 zostały przeprowadzone w dniu 2012-11-11. 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 19 30. 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 -
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 8051 Zysk energetyczny w bliskości górowania słońca Zysk uzyskanego prądu z zastosowaniem SolTraka w funkcji czasu dla zakresu godzin południowych (10 00 15 00 ) 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%. - 4 -
Parametry Parametry sterownika: Napięcie zasilania 11-15V Pobierany prąd ok. 20 ma 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 AT89C2051 pracującym z zegarem 12MHz. Elementami załącazjącymi silnik trakera są przekaźniki o maksymalnym prądzie obciążenia 2A. Ponieważ wykorzystywane są oryginalne gniazda (F), kodowanie sygnału z czujnika słońca odbywa się za pomocą poziomów napięcia wyjściowego. Algorytm sterowania (program) umożliwia sterowanie rewersyjne trakerem, powrót z pozycję wschód po zapadnięciu zmroku (osiagniecie limitu zachód sygnalizowane jest serią dźwieków). Oprócz sterowania automatycznego możliwe jest również sterowanie lokalne za pomocą mikroprzycisków. Poniżej fotografie przedstawiają dpowiednio: moduł Soltrak 8051 w wersji z przekaźniakmi jako elementami wykonawczymi, który to moduł należy umieścić w obudowie obrotnicy oraz moduł fabryczny znajdujący się jeszcze w obudowie obrotnicy anteny satelitarnej. Kierunek żyły widącej przelutowywanego przewodu, rozmieszczony jest tak samo jak w module fabrycznym. - 5 -
Moduł sterownika występuje również w wersji z tranzystorami bipolarnymi, pracującymi w mostku typu H. Takie rozwiązanie eliminuje przekaźniki, będące elementami stykowowymi, co w założeniu powinno przyczynić się do poprawy niezawodności stopnia końcowego oraz zmniejszenia zużywanej energii podczas załączenia silnika. Widok tego wykonania przedstawia fotografia poniżej. Obie wersje są ze soba całkowicie kompatybilne zarówno elektrycznie jak i mechanicznie. - 6 -
Obudowa czujnika słońca Urządzenie wytwarzane jest jako zestaw modułów składajacy się z płytki czujnika oświetlenia oraz płytki kontrolera ( patrz str.6). 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. Połaczenia wychodzącego z czujnika sygnału z blokiem kontrolera dokonujemy elastycznym, jednożyłowym przewodem ekranowanym, zgodnie ze schematem, umieszczonym na stronie nr 7 niniejszej instrukcji. - 7 -
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 www.soltrak.dl.pl. - 8 -
Schemat montażowy podłączenia sterownika Soltrak 8051. Poniżej przedstawiono schemat połączenia poszczególnych części składowych wchodzących w skład sterownika Soltrak 8051. 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. Widok tak zamontowanego sterownika przedstawia fotografia ponizej. - 9 -
Schemat ideowy sterownika Soltrak 8051-10 -
Schematy montażowe Soltrak 8051 Poniżej przedstawiono schematy montażowe odpowiednio płytki głównej sterownika Soltrak 8051 oraz płytki sensora słońca. - 11 -
Uwagi W przypadku niepoprawnego działania programu lub zawieszenia się, proszę zresetować urządzenie przyciskiem, bądź odłączyć na chwilę napięcie zasilania. Po zamontowaniu płytki sterowania do obudowy obrotnicy, należy sprawdzić, czy pola lutownicze nie znajdują się zbyt blisko metalowego elementu przegrody. Jeżeli taka sytuacja ma miejsce, trzeba założyć przesłonę z izolującego materiału. Na zdjęciu zastosowano samoprzylepną folię. Zdjęcia poniżej ilustrują zadania jakie należy wykonać. W przypadku pracy na stałe w trudnych warunkach, zastosowane połączenia za pomocą elementów przejściowych chinch > F mogą okazać się zawodne. Rozwiązaniem jest zastosowanie samodzielnie wykonanych połączeń składających się z krótkiego odcinka niesymetrycznego przewodu antenowego do którego przylutowano przewód dwużyłowy. Takie rozwiązanie można zastosować zarówno dla przewodu czujnika oswietlenia jak i zasilania, pamiętając o zachowaniu odpowiedniej biegunowości. - 12 -