Автор Тема: Автономно захранване за малка мощност с PV панел - Power Bank  (Прочетена 1771 пъти)

Неактивен lz1jer

  • Подготвен
  • **
  • Публикации: 143
  • Рейтинг: 56
   Преди около 18 месeца стартирах уеб сървър върху Raspberry Pi3, който се хоства от самия мен. На страничката се показват данните от самоделна метеостанция, които са достъпни целогодишно и денонощно http://lz1jer.ddns.net.
   По онова време възникна и идеята за автономно захранване на сървъра, исках малината да се захранва от фотоволтаичен панел, който бях придобил 2-3 години преди това и стоеше неизползван в избата. След като Вселената ме срещна с едни много хубави LiFePO4 батерии, реших, че е настъпил момента да се действа. Поръчах от КНДР няколко компонента и се получи следната конфигурация:
   1) Фотоволтаичен поликристален панел 20Wp
   2) MPPT контролер - 5А
   3) Регулатор на напрежение 2А
   4) Батерия 15Ач
   Основен възел в системата е MPPT контролерът. Той е построен на базата на CN3722 и служи за преобразуване енергията от фотоволтаичния панел в подходящи ток и напрежение за зареждане на акумулатора. Използвам два LiFePO4 елемента последователно и съм настроил контролера на изходно напрежение 7.2V. Изборът на MPPT* точката се състои единствено в настройката на контролера на максимален изходен ток чрез единия от тримерите. Тъй като PV панелът е малък и не може да даде повече от 1А ток, мога да си позволя настройка на контролера по максимален ток, а и батерията е цели 15Ah  т.е. няма да има проблем. На празен ход и силно слънце панела дава около 20V, а под товар пада на 15, 16...18V, в зависимост от потреблението. На батерията трябва да се подават не повече от 7.2V. Тук е мястото на МPPT контролера, който преобразува излишното напрежение от 7.2 до 15-16V в ток и винаги намира най-добрата комбинация между входните и изходните V-I, така че да оползотвори слънчевата енергия с максимална ефективност. Реално измерих 1.8А след MPPT, на входа <1A.
   Другия интересен компонент е регулаторът на напрежение. В моя случай, той служи да преобразува напрежението от батерията в стабилни 5V за захранване на сървъра. Реализиран е с LM2577S в режим SEPIC**. Тъй като ползвам батерия 6-7V, а искам да стабилизирам на 5V, има опасност, ако напрежението на батерията падне под 6V, стабилизатора да спре да работи. Тук е главното достойнство на SEPIC технологията, може автоматично да избира BUCK*** / BOOST**** режим и това ми позволява да ползвам широк диапазон от входни напрежения, вкл. и преминаване под 5V. При нормални обстоятелства ползваме BUCK или BOOST конвертори, а SEPIC е комбинация от двете едновременно.   
   Преди да мина на автономен режим направих тест с електронен товар, зададох 5V/0.5A (защото предполагах, че Raspberry-то толкова ще консумира) и пуснах за 24 часа да направи един цикъл разряд/заряд на автоматичен режим. Оказа се, че батерията ще издържи, нещо повече, по мои сметки ще издържи няколко дни :) Това е хубаво в случай, че се окаже лошо време в продължение на няколко дни. Въпреки това, за зимата май ще трябва по-голям панел, който да осигури нужната енергия от разсеяна светлина.
  Реалните тестове показаха, че Raspberry-то консумира 0.3А и за една вечер напрежението на батерията падна само с една стотна, което много ме радва. Такъв Power Bank би бил полезен и за зареждане на телефони, навигации, камери и др. вещи сред природата или на къмпинг, също и за осветление, въобще кой за каквото се сети. Възможни са всякакви комбинации.

* (MPPT) - Maximum power point tracking
** (SEPIC) - Single Ended Primary Inductor Converter
*** (BUCK) - Step Down понижаващ преобразувател
**** (BOOST) - Step Up повешаващ преобразувател

Електронен товар

Неактивен PyroVeso

  • Специалист
  • Стабилен
  • ***
  • Публикации: 731
  • Рейтинг: 220
  • Life is a DIY project!
Великолепно изпълнение, lz1jer.
Поздравления за симпатичното проектче!
Само да споделя малко горчив опит - "малинката" е боклук, може би дечица да си играят става, но за нещо такова, което смяташ да даяни 24/7 години наред - не става. Най-вече защото ѝ се скапва MicroSD-картата. Цяло чудо е, че при теб е изкарала 18 месеца без дефект.
Щом пазаруваш така или иначе от корейците - вземи си това: https://www.hardkernel.com/main/products/prdt_info.php варианта XU4Q (с пасивно охлаждане), и задължително с eMMC-карта.
Софтуерът от "малинката" ще върви и върху него, дори без прекомпилация. Имаш още по-голяма изчислителна мощност (8 ядра), а като стабилност и дълговечност е абсолютен бетон.
Може би ще ти харчи малко повече, но като гледам - имаш солиден резерв. Да не говорим, че с ограничаване честотите на процесора най-вероятно ще успееш да смъкнеш консумацията дори под стандартните за Raspberry-то.
Още веднъж, поздравления и много нови бъдещи успехи с тези симпатични играчки!

P.S. Какви са ти LiPo елементите, ако не е тайна, и при какви режими ги зареждаш/разреждаш? Знам че там напреженията са много критични - да не минеш под и над някакви стойности...?

Неактивен lz1jer

  • Подготвен
  • **
  • Публикации: 143
  • Рейтинг: 56
Здравей, PyroVeso!
 Не знам защо съм написал КНДР, за КНР става дума, може би подсъзнателно предвид последните новини от Корея. Извинявам се за грешката.

  Ползвам 40152SE - 15Ah, дават им заряд с 0,5С и да не се слиза под 2,2V на елемент. Мисля, че съм доста далече от долната граница, което ще ми е запас за лошо време.

  Иначе малината държи все още, картата е доста голяма и данните са в SQLite бази за да се избегне това ежесекундно писане в едни и същи файлове. Два-три пъти имаше спиране по необясними причини, форматирах картата, сложих бекъп имиджа и отново в играта :)  Имам подготвена и друга карта с готов имидж. Не съм спирал за повече от няколко часа за тези 18 месеца. Колкото изкара - толкова. После както казваш може да се мине и на друга играчка. Сега обмислям как да изкарам живи данни за напрежението на уеб страничката и една графика, да си гледам и анализирам.



Неактивен getca

  • Сериозен Експериментатор
  • Стабилен
  • ****
  • Публикации: 762
  • Рейтинг: 124
  • Пол: Мъж
    • http://analogov.com
lz1jer, поздравления за изпълнението и най-вече за грамотното описание, текстово и визуално. Мен също ме гложди подобна идея за домашно сървърче, захранено по подобен начин. За хардуера PyroVeso е прав, но зависи все пак от бюджета. ODROID-а идва гол, всичко се купува отделно. Да, e-MMC картите са супер, но и цената им е солена. И да, microSD не стават, камо ли пък с инсталирана OS. Може би ако се вземе ODROID-C2 ще е добър вариант въпреки 4-те ядра на професора. Охлаждането също е пасивно, а и консумацията е по-малка, съответно температурите. Има слотове за microSD и e-MMC карти. Може и някакви щракалки да се вържат на изходите :)
Поздрави!..


Неактивен PyroVeso

  • Специалист
  • Стабилен
  • ***
  • Публикации: 731
  • Рейтинг: 220
  • Life is a DIY project!
lz1jer, точно за това 2-3 пъти спиране и форматиране, и имиджи говоря... За разлика от HDD/SSD, SD-кртите не дават грешка при неуспешен запис. Съответно се скапва файловата система (не задължително картата на физическо ниво). Което си означава загубено време и неприятности... Сега ако при тебе е хоби-станция, има хора, които на подобни сървърчета си търкалят счетоводството, касовите апарати и т.н., и ако там стане беля, насред работния ден, си е супер-неприятно.

На практика това, което getca предлага наистина е съвсем достатъчно за твоите цели. Аз си падам малко по пре-подсигуряването :)
Но да, едно C2 с адапторче ($4-5) и eMMC (още $16) и си в джаза!
Ако им се примолиш и безплатно ще ти го пратят.
Odroid-четата са много харни.

Неактивен lz1jer

  • Подготвен
  • **
  • Публикации: 143
  • Рейтинг: 56
  Два гласа за Odroid, какво друго ми остава, освен да го пробвам  :)
Време е да започнат да слагат SATA интерфейси на едноплатковите компютри, то се е видяло, че ще стават все по-мощни. Трябва да може да се бутва от SSD, засега това май не е възможно. Но, има възможност да зареди от карта драйверите за USB хоста и да продължи от диск. Имам едно старо SSD 60GB тъкмо за тази работа.

Неактивен PyroVeso

  • Специалист
  • Стабилен
  • ***
  • Публикации: 731
  • Рейтинг: 220
  • Life is a DIY project!
То eMMC-то си е почти SSD (хубав контролер с wear leveling, корекция на грешките и т.н.), освен това се избягва бавната SATA...
Тук има едно сравнително филмче:
https://www.youtube.com/watch?v=DXAiohgU_co

От друга страна отдавна има USB-to-SATA преходници за $2-3. Дори имам няколко излишни, и ако си в Сф мога да ти дам.

Разгледай и тази страничка (графиките за скоростта на трансфер на SD и eMMC), и си вземи едно такова преходниче SD към eMMC (струва $1) - много полезна вещ.

Това филмче също е интересно да се гледа:
https://www.youtube.com/watch?v=8qBxi6Q4XlY

Този същият образ има и едно друго интересно филмче - как да си направим адекватно охлаждане за Rasp.Pi:
https://www.youtube.com/watch?v=1AYGnw6MwFM
Правил съм го и дава много добри резултати, НО се оказа, че проблемът на Rasp.Pi и всички подобни (Orange Pi etc.) не е в прегряването, а в принципната калпавост на SD-картите...

Между другото Odroid-ите са с процесори на Samsung, разработвани за мобилни телефони... :)

Неактивен epwpixieq-1

  • Активен
  • **
  • Публикации: 299
  • Рейтинг: 81
  • Пол: Мъж
Мен също ме гложди подобна идея за домашно сървърче, захранено по подобен начин.

От няколко години рънвам този мини клъстър от "Banana Pi", "Raspberry Pi" и "Odroid"-и. Използвам го за какви ли не лични изследвания със "distributed Open Source" системни библиотеки. Последно (преди година и половина) сложих "Hadoop" система с "hdfs" ( Hadoop Distributed File System ) за складиране и манипулиране на (огромни) масиви от данни. Разбира се при мен масиви не са огромни, но принципа е един и същ. Последно разглеждам новата технология на Swirls "Hashgraph", за разпръснат синхронизиран консенсус, която изглежда ще се яви като фундаментален блок за бъдещите разпръснати системи протоколи.

Не съм си играл до сега като lz1jer да си ги вържа на независим енергоизточник, макар че си го мислих в началото, но преди някое време ми се въртеше в главата идеята за създание на мобилен дата бакъп център които лесно би се придвижвал на една мобилна количка.

Напоследък Амазон е започнала да мобилна дата централа услуга, монтирана на камион, (не точно с такива сървърчета разбира се) на клиентската си база особено когато трябва да прехвърлят пета-байтове от данни от вътрешните си сървъри към облака.

Неактивен lz1jer

  • Подготвен
  • **
  • Публикации: 143
  • Рейтинг: 56
   Ехее...epwpixieq-1, Браво! Толкова много работещи single board компютри не бях виждал на едно място. Предлагам да учредим клуб SBC  :)  Аз между другото се одроидих с едно XU4Q, но не намирам ММС карти в магазините. Засега ще съм с SD карта, сложих Ubuntu. Перспективите пред мен са да си развивам метеостанцията, искам да добавя нови сензори за да наблюдавам природата по-подробно. Ще ми се например, да имам датчик за гръмотевици и за замърсяване на въздуха.

Неактивен lz1jer

  • Подготвен
  • **
  • Публикации: 143
  • Рейтинг: 56
  Снабдих се с ADS1015 - 12 битово АЦП с четири входа, чете се по I2C. Смятам да следя напрежението на панела, напрежението на батерията, евентуално - напрежението на стабилизатора и тока на консумация от батерията. Датчик на ток ще е ACS712-5A, вече съм го пробвал и за него има библиотеки.

Схема в pdf-a.

Неактивен lz1jer

  • Подготвен
  • **
  • Публикации: 143
  • Рейтинг: 56
   Днес имах възможност да изпробвам нов модел toner-transfer хартия, която открих в ebay. Досега съм работил само с прозрачно фолио за шрайбпроектор, новата хартия ми харесва повече, резултатите са чудесни. Приготвих разширителна платка за ADS1015 заедно с входните делители на напрежение. Двете платки са свързани с десет пинов рейков съединител, за да може АЦП-то да се изважда при авария или да се ползва за други проекти.

Неактивен Vetap

  • Сериозно Активен
  • ***
  • Публикации: 372
  • Рейтинг: 74
lz1jer,
Поздрави за това, което си направил и за споделянето. Най - после нещо по същество във форума. Моля те, дай малко повече информация за хартията - чудо. Последните ми експерименти бяха с хартия от рекламни списания. "Евтино и сърдито", както казват братята руснаци. Сравнително добро качество. Платките ти изглеждат отлично, и искам да пробвам твоята технология. Какво използваш за ецване? 
 

Неактивен lz1jer

  • Подготвен
  • **
  • Публикации: 143
  • Рейтинг: 56
   Здравей, Vetap!
   Ползвам ето тази хартия https://www.ebay.com/itm/10PCS-A4-Sheets-Heat-Toner-Transfer-Paper-For-DIY-PCB-Electronic-Prototype-Mak/400505239086?hash=item5d3ff8f62e:g:gXEAAOSwgY9Xe3o9, отлична цена и качество ($1.55/10бр). Ецвал съм и с ферихлорид, но той много цапа, а и е мътен. Натриевият персулфат остава бистър, само посинява, понякога се получават едни бели парцали, ако е бил овлажнен или с изтекъл срок. Продава се във вид на сухо вещество, дребни бели кристали, разтваря се по рецепта на етикета. Предварително подгрявам разтвора до 45-50 градуса, така се ускорява ецването.
  Преди работех с прозрачно термоустойчиво фолио и с голяма мъка постигах писти 0.2мм, с тази хартия вярвам, че ще стана майстор на домашните SMD платки. Използвам само оригинални тонер-касети за принтера, това е важно. Настройките на принтера са нагласени на максимална разделителна способност и без пестене на тонер. Ютията - на 180 градуса, копчето докрай.
  Ако си в района на гр. София, мога да ти дам листче за проба.

Неактивен juliang

  • Много Напреднал
  • *****
  • Публикации: 1 726
  • Рейтинг: 308
Аз отдавна се замислям да преработя един мастиленоструен принтер да работи с текстолит вместо с хартия. Не е кой-заае каква философия, а 600 dpi си заслужава да се замисли човек... :)
https://youtu.be/JPva4kMxmpg

Неактивен valex

  • Специалист
  • Сериозен
  • ***
  • Публикации: 1 139
  • Рейтинг: 156
  • Пол: Мъж
  • изчислителна техника
Защо не ползвате технологията с фотолак?