Przedstawiam mój sterownik awaryjnego zasilania mieszkania, pieca CO i pompy od solarów.
Urządzenie w takiej, a nie innej formie powstało w sumie przez przypadek. Początkowo miało to być tylko podtrzymanie pompy solarów gdyby zabrakło napięcia w sieci, a temperatura na dworze była by zbyt wysoka na tyle aby uszkodzić kolektory. Chwilę później zaświtała myśl o podtrzymaniu jeszcze nadmuchu i pompy pieca CO...
Założeniem było uniezależnić się z zasilaniem awaryjnym od sieci energetycznej – zakupiłem panel fotowoltaiczny 110W 12V z regulatorem ładowania i akumulator 120Ah 12V. Wszystko szło ładnie do momentu zakupu popularnej taniej przetwornicy 500W – silniki buczały, a nadmuch chodził na maksymalnych obrotach bez względu na zadane mu przez sterownik pieca wartości... Czyli już wiedziałem, że potrzebna mi przetwornica sinusoidalna – cena za 150W 12V – astronomiczna. Po niedługich poszukiwaniach znalazłem fajnego używanego UPS'a Sinline za 180zł(!) z przesyłką. Moc użyteczna 520W w pełni mnie zadowalała, niestety okazało się, że jej zasilanie to 24V... No cóż, ku mojemu zmartwieniu (800zł za ogniwo) trzeba było dokupić drugi taki sam panel fotowoltaiczny i drugi akumulator (310zł).Z perspektywy czasu okazało się, że instalacja 24V jest o wiele bardziej praktyczna niż 12V (kable się tak nie grzeją bo prąd mniejszy na przetwornicę idzie). Po przerobieniu UPS (Sinline800) czyli wywaleniu aku, i założeniu większych radiatorów na tranzystory oraz dodanie wiatraków, które włączane są gdy trafo jest zbyt ciepłe (trafo się najbardziej grzeje) prawie przez całe lato przetwornica dzielnie pracowała jako napęd pompy solarnej. Bilans energetyczny był na plus. Przetwornica do pełnego zasilania pompy i samej siebie potrzebuje około 2A, a prąd jaki dają mi panele w pełnym słońcu to około 7-8A czyli akumulatory też w tym czasie były doładowywane.
Mimo chronicznego braku czasu udało mi się sklecić prostą elektronikę, która to rozpoznawała brak sieci 230V i była sterowana dodatkowo zegarem – sterownik gniazdkowy – po wyrzuceniu gniazd i kilku bebechów odpowiedzialnych za zasilanie z sieci przelutowaniu kabelków miałem sterownik, który zwierał linię wyjściową do masy. Zegar początkowo służył do włączania przetwornicy rano i wyłączania po południu, kiedy słońce już nie grzało. Czym bliżej końca wakacji tym bardziej układ się nie sprawdzał, bo słońca mniej i przetwornica chodziła bez celu.
W międzyczasie dojrzał pomysł awaryjnego zasilania oświetlenia wieczorem w domu gdy energetyka zawiedzie. Kolejna przeróbka sterownika... zaczynają się schody... poszczególne moduły nieco pogryzły się między sobą i elektronika zaczęła zawodzić – pojawiały się nieprzewidziane stany urządzenia (które teoretycznie nie powinny wystąpić). W głowie zalew nowych pomysłów rozbudowy. Przy okazji kupiłem kolejną przetwornicę sinusoidalną PowerWare 5125 jako rezerwa (ta ma już 700W), która to ma zupełnie inaczej zrealizowany start / stop i wypadało by układ przystosować gdyby Sinline zawiodła. Niestety, jak już nowy schemat był prawie gotowy urodziły sie kolejne pomysły, których zrealizowanie tradycyjną metodą mijało się z celem...
I tu narodził się najważniejszy pomysł – sterownik mikroprocesorowy załatwił by mi wszystko co sobie wymyślę tyle, że pojęcia o nich żadnego nie miałem... Dawne doświadczenie z programowania 8-o bitówców, dwa dni zbierania literatury i zapoznania się z najpopularniejszymi procesorami oraz decyzja, że do programowania będzie BASCOM spowodowała powstanie pierwszego projektu na rozgrzewkę jaki tu już prezentowałem - wycieraczka do Seicento.
Teraz już mogłem zrealizować to co chciałem i po nieco przydługawym wstępie przedstawiam funkcje wraz z opisem mojego sterownika zrealizowanego na ATTINY 2313:
- Stan aktywny urządzenia sygnalizowany jest przez krótkie miganie diody PRACA co ok. 4s. Miganie zrealizowałem świadomie bez użycia przerwań, a opóźnienie zrobione jest na zwykłych przeskokach. Dzięki temu wiadomo, że główna pętla programu cały czas czuwa,a nie wisi i reakcja warunkowa dowolnej funkcji sterownika to tylko kilkanaście ms.
- Gdy przetwornica jest uruchamiana miga co 0,5s dioda PRACA – dla Sinline trwa to około 8s, dla PowerWare jakieś 4-5s. Koniec procedury uruchamiania jest w momencie gdy pojawi się napięcie na wyjściu przetwornicy. Jeśli napięcia nie ma w ciągu 10s mimo uruchamiania to włącza się tryb awaryjny – świeci dioda AWARIA i po 5s ponowna próba startu; jeśli nadal napięcia brak sterownik oczekuje 15 min po czym znów próbuje uruchomić przetwornicę i tak do skutku. W tym czasie miga tylko wolno dioda AWARIA z czasem 4s/4s. Wyjście z trybu możliwe tylko po wyłączeniu zasilania lub kiedy żadna funkcja nie musi korzystać z przetwornicy (np.temp. na dworze spadła i pompa od solarów już nie musi pracować)
Jeśli przetwornica uruchomiona pomyślnie to dioda PRACA świeci i tylko co 4s przygasa na znak, że pętla główna cały czas czuwa.
- Może się zdarzyć, że przetwornica zostanie przeciążona i sama się automatycznie wyłączy wtedy natychmiast wyłączane są wszystkie aktywne przekaźniki i następuje wejście w tryb awaryjny. Jeśli po 5s uda się ją zrestartować to wszystko wraca do stanu z przed awarii jeśli nie - patrz opis wyżej.
- Wykrywanie napięcia sieci energetycznej 230V. Gdy zaniknie (lub pojawi się) napięcie sterownik czeka 4s (w tym czasie bardzo szybko miga dioda AWARIA) od ustabilizowania się stanu napięcia po czym ustawia odpowiednią flagę w programie potrzebną do działania funkcji UPS. Stan braku napięcia sygnalizowany jest przez krótkie mruganie diodą AWARIA co około 2s. Te 4s opóźnienia jest po to aby przy jakimś krótkim impulsie nie włączała (wyłączała) się niepotrzebnie przetwornica.
- Zasilanie awaryjne pompy od solarów w razie zaniku napięcia – połączone z jednoczesnym badaniem temperatury na zewnątrz. Jeśli temp. Niższa niż ok 28 stopni w słońcu to uruchomienie pompy nie nastąpi. (temperatura na tyle bezpieczna, że raczej kolektorów nie powinno przegrzać w razie zaniku napięcia i temperatury tuż pod progiem). Miga też co dioda PRACA tyle, że dwa razy co 4s a nie raz jak przy innych funkcjach.
Opcja przyszłościowa - będzie badany stan naładowania akumulatora i jeśli będzie w pełni naładowany to pompa będzie mogła chodzić także w wtedy gdy jest napięcie w sieci (bilans i tak będzie na plus)
- Zasilanie awaryjne pieca CO – bardzo ważna opcja, bo jak w zimę prądu nie będzie to kaloryfery w domu bym miał zimne.
- Zasilanie awaryjne oświetlenia mieszkania w wybranych pokojach (czyli prawie w całym domu), jednego szeregu gniazd (wykorzystywane w praktyce tylko do ładowarek telefonów i choinki w święta) i bramy wjazdowej. Instalację elektryczną domu mam tak zrobioną, że bez problemu mogłem wydzielić obwody na których mi zależy aby były „pod ochroną”. W większości mam żarówki energooszczędne i maksymalne obciążenie przetwornicy to jakieś 380W (brama wjazdowa nie wliczona), a w praktyce około 100 do 200W
- Zasilanie oświetlenia mieszkania o wybranej godzinie. Do tego wykorzystałem wspomniany już sterownik zegarowy więc nie musiałem go robić w programie, a sterownik ten ma na tyle fajnych opcji, że nawet nie zamierzam z niego rezygnować. Na dzień dzisiejszy zegar załącza zasilanie w godzinach wieczornych od 19 do 23. Jeśli zbyt długo jest kiepska pogoda to przestawiam go na „co drugi dzień”. W praktyce po 3 dniach niepogody i korzystania z zasilania przez te 3 dni po pojawieniu się słońca akumulatory naładowały się do pełna w ciągu 1,5 dnia. Warto zaznaczyć że były to i tak dni ze sporą ilością chmur. Średni prąd ładowania wyszedł jakieś 3-4A
- Łatwa zamiana przetwornic – zasilanie z aku podkręcamy pod dwa gniazda, przełożenie wtyczki wyjścia 230V, przełożenie wtyczki sterownika DB9 i przełącznik z boku obudowy sterownika do góry.
Podsumowując:
Urządzenie jak na razie pracuje bez problemów. Co jakiś czas testuję jego opcję próbuję ogłupić – bez rezultatów – wszystko działa jak należy.
Z ekonomicznej strony jako zasilanie przez panele fotowoltaiczne nawet nie wiem za ile lat się zwróci, natomiast wiem, że jeśli choć raz zadziała opcja ochrony solarów albo podtrzymania pieca CO to... się zwróci bardzo szybko.
Całość wyniosła mnie (w przybliżeniu):
2x Bateria słoneczne 110W 12V +reg. ładowania – 1800zł
2x akumulator 120Ah 12V – 620zł
parę kątowników na ramy dla ogniw, akumulatorów i części do sterownika – około 200zł
A żeby nie było, że słońca czasem brak to już myślę, o małej elektrowni wiatrowej podłączonej razem z ogniwami. Po za tym jeszcze w tym roku planuję (o ile czas pozwoli) zrobić pozycjoner, który będzie śledził najjaśniejszy punkt na horyzoncie (rozwiązanie techniczne już mam...tylko robić...). Z obserwacji wynika, że pozwoli to zwiększyć wydajność ładowania o co najmniej 30%.
I jeszcze kilka fotek:
Może się wydawać, że sterownik w środku to totalny chaos... zapewniam jednak, że wszystko jest solidnie poskręcane i polutowane, a kabelki są odpowiednio zaizolowane i pięknie się układają przy zamykaniu obudowy. Płytka natomiast jest jeszcze z pierwszej wersji sterownika, a że ścieżki wysokonapięciowe dość solidnie tam były wykonane więc przerobiłem ją tylko lekko i potraktowałem jako moduł mocy, a procesor jest na dodatkowej płytce.
Jeśli u kogoś już pracuje coś podobnego albo ktoś ma jakiś pomysł to proszę o komentarze i może jakieś sugestie.
Posiadaczy UPS PowerWare5125 proszę jeszcze o zajrzenie i odniesienie się do wątku :
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1710061.html
Pozdrawiam
Cool? Ranking DIY
, a na razie chodzą...
Natomiast co w sytuacji kiedy braknie prądu ponieważ nie do końca rozumiem... Czy osoby naprawiające instalacje nie zostaną porażone prądem wytwarzanym u kolegi?
Pocieszam się, że cały czas pracują a nie tylko stoją.
