Источник бесперебойного питания в системе освещения дома от солнечных батарей

Читать все новости

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 BMT-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.

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 BMT-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 12 В, 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 PB0 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 РВ0 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 12 В. 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.

Рис. 2

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.

Скачать архив к проекту

Автор: В. ИСАЕВг. Астрахань

Возможно, Вам это будет интересно:

Постоянная ссылка на это сообщение: http://meandr.org/archives/36457

Добавить комментарий