Источник бесперебойного питания в системе освещения дома от солнечных батарей

Рейтинг:  0 / 5

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

В. Исаев, г. Астрахань.
В доме автора нередко отключают электропитание, что очень некстати в тёмное время суток, когда детям нужно делать уроки, а у остальных членов семьи остаются незаконченными домашние дела. Это побудило его изготовить резервную систему питания.

Было выяснено, что потребляемая полностью включённым освещением дома мощность при использовании люминесцентных ламп не превышает 600 Вт. В наличии имелся компьютерный источник бесперебойного питания (ИБП) PowerCom BNT-1000AP мощностью 1000 В-А, который и был включён в разрыв электролинии, питающей освещение. Теперь при отключении электричества освещение в доме продолжает работать.
В дальнейшем были куплены две панели солнечных батарей напряжением 24 В и мощностью 200 Вт каждая, а также недорогое зарядное устройство для двух соединённых последовательно аккумуляторных батарей напряжением 12 В и ёмкостью по 80 А-ч. Это могло полностью избавить освещение от капризов электроснабжения. Оставалось лишь получить из постоянного напряжения 24 В переменное 230 В. Но из-за высоких цен приобрести готовый преобразователь не представилось возможным, поэтому я решил использовать уже имеющийся ИБП, способный работать от аккумуляторной батареи с общим напряжением 24 В.
Но возникла проблема. Автоматическое включение при подаче напряжения от сети или от аккумуляторной батареи в применённом ИБП не предусмотрено, для этого необходимо нажать на кнопку "Пуск". Для устранения этой проблемы и разработано предлагаемое устройство, схема которого представлена на рис. 1.

С появлением источника света (солнца) солнечные батареи с помощью зарядного устройства заряжают аккумуляторную батарею. Когда её напряжение, поданное на контактную колодку ХТ1, достигает заданного порога, срабатывает реле К1, контакты которого через разъём ХР1 подключены параллельно контактам кнопки "Пуск" ИБП.
При отсутствии нагрузки в течение 4 мин ИБП PowerCom BNT-1000AP самостоятельно выключается, что экономит запасённую в аккумуляторной батарее энергию. Но чтобы эта функция действовала, необходимо при включении ИБП удерживать его кнопку "Пуск" нажатой около четырёх секунд. Чтобы ИБП работал без нагрузки, не выключаясь, кнопку следует удерживать нажатой 6 с.
В рассматриваемом устройстве можно установить желаемую продолжительность имитируемого им "нажатия" на кнопку "Пуск". Для этого нужно включить его при нажатой кнопке SB1, а затем отпустить её. После этого контакты реле К1.1 будут замыкаться на время, равное прошедшему с момента включения устройства до отпускания кнопки SB1. Это позволяет использовать устройство с разными ИБП. Изменять длительность "нажатия" можно много раз.
Стабилизатор DA1 понижает напряжение с 24 до 12В, необходимых для реле К1. Далее стабилизатор DA2 понижает его до 5 В, нужных для питания микроконтроллера.
На колодку ХТ2 поступает переменное напряжение с выхода ИБП. Если оно есть, через резисторы R1, R2 и излучающий диод оптрона U1 течёт ток, поэтому фототранзистор оптрона открыт. В результате на входе микроконтроллера установлен низкий уровень напряжения, что программа воспринимает как признак наличия напряжения на выходе ИБП. Диод VD1 защищает излучающий диод оптрона от обратного напряжения.
Транзистор VT1 служит усилителем генерируемого микроконтроллером сигнала управления реле К1. Разъём ХР1 соединяют с контактами кнопки "Пуск" ИБП.
Кнопка SB1 предназначена для задания продолжительности удержания контактов реле К1.1 замкнутыми. Если она нажата, уровень напряжения на входе РВ2 микроконтроллера при включении устройства остаётся низким. Обнаружив это, программа начинает отсчёт времени, который заканчивается в момент, когда кнопка SB1 отпущена и уровень на входе РВ2 благодаря резистору R6 стал высоким. Полученный результат программа записывает в энергонезависимую память и использует его при отсчёте длительности формируемого на выходе РВО импульса.
Напряжение, поступающее на колодку ХТ1 от аккумуляторной батареи, микроконтроллер измеряет с помощью своего АЦП. Оно поступает на его вход ADC3 через резистивный делитель напряжения R3R4, уменьшающий напряжение на входе микроконтроллера до допустимого, не превышающего 5 В. Если напряжение аккумулятора превысило заданный уровень, программа проверяет наличие переменного напряжения на выходе ИБП и, обнаружив, что его нет, формирует на выходе РВО импульс установленной длительности, имитирующий с помощью транзистора VT1 и реле К1 нажатие на кнопку "Пуск" ИБП.
С появлением напряжения на выходе ИБП устройство переходит в режим ожидания. Но как только напряжение аккумуляторной батареи снизится до 11,5 В, ИБП самостоятельно выключится. Когда аккумуляторная батарея вновь зарядится от солнечных батарей, микроконтроллер DD1, выйдя из "спящего" режима, повторит запуск ИБП.

Программа микроконтроллера написана на языке Basic в среде разработки Bascom AVR. Его конфигурация должна быть установлена в соответствии с таблицей.

Печатная плата устройства изображена на рис. 2.

Она рассчитана на установку реле К1 РЭС49 исполнения РС4.569.421-02 с обмоткой сопротивлением 270 Ом и номинальным рабочим напряжением 12В. Замена этого реле другим с подобными параметрами возможна, но, скорее всего, потребует переработки печатной платы. Дроссель L1 —ДП 1-0,1-10. Его можно заменить другим той же индуктивности, рассчитанным на ток не менее 100 мА. ХТ1 и ХТ2 — винтовые зажимные колодки DG301-5.0-03P-12 или другие с шагом контактов 5 мм. Вилка ХР1 — PLS-2. Кнопка SB1 — любого типа, её можно заменить съёмной перемычкой (джампером), но пользоваться ей будет менее удобно.
В изготовленном приборе нужно подобрать резистор R3. Для этого подайте на колодку ХТ1 напряжение от внешнего регулируемого источника и определите, при каком его значении в устройстве срабатывает реле К1. Напряжение разряженной аккумуляторной батареи после отключения нагрузки (выключения ИБП) может самовосстановиться и достигнуть 27,2 В. Поэтому напряжение, при котором в устройстве срабатывает реле К1, должно быть немного больше. Я рекомендую подобрать сопротивление резистора R3 таким, чтобы это происходило при напряжении на ХТ1 27,9 В.
При первом запуске ИБП следует проверить температуру имеющихся в нём ключевых транзисторов под полной нагрузкой. Если они сильно нагреваются, необходимо предусмотреть их принудительный обдув.
Устройство можно применить и с ИБП, рассчитанным на работу с аккумуляторными батареями напряжением 12 или 48 В, соответственно подобрав резистор R3. Кроме того, для работы с 12-вольтным ИБП из устройства нужно удалить стабилизатор DA1, а для 48-вольтного ИБП добавить узел (например, мощный стабилитрон), уменьшающий напряжение на входе этого стабилизатора с 48 В приблизительно до 14 В.
Файл печатной платы устройства в формате Sprint Layout 6,0 и программу микроконтроллера скачать, а также можно взять по адресу ftp://ftp.radio.ru/pub/2018/05/avrups.zip.
Радио №5 2018
Автомат управления дворовым светильником
ДАТЧИК ДЛЯ ВКЛЮЧЕНИЯ ФОНАРЯ
Фотореле для управления освещением
Сумеречный выключатель на микроконтроллере

Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Счетчик тИЦ и PR