Sterownik BRIZO ver. 1.1
Całość opracowania jest własnością Autora.
Zabronione jest wykorzystywanie projektu lub jego fragmentu w celach komercyjnych (zarobkowych).
Dozwolone jest kopiowanie, publikowanie i wytwarzanie na użytek własny, jednakże w przypadku przedruku
czy publikacji konieczna jest pisemna zgoda Autora.
Niezastosowanie się do powyższych warunków będzie skutkować zgłoszeniem do odpowiednich służb.
Prezentowany układ jest kontynuacją projektu Sterownika Brizo 1.0.
Wersja 1.1 posiada wszystkie funkcje poprzednika oraz kilka zupełnie nowych rozwiązań.
Projekt będzie rozwijany głównie poprzez aktualizację oprogramowania uzupełnionego o nowe funkcje.
UWAGA! - Sterownik przełącza napięcie sieciowe 230V AC, oraz mierzy napięcie stałe do 100V DC.
Napięcia te mogą być niebezpieczne dla zdrowia i życia.
Uruchomienie i podłączenie układu przeprowadzić z zachowaniem szczególnej ostrożności.
Podstawowe różnice w stosunku do poprzedniej wersji sterownika
- powierzchnia płytki PCB mniejsza o około 17% (zamiast 84 x 108mm jest 78 x 96mm),
- zastosowanie mikrokontrolera ATmega 328P (możliwość rozwoju i rozbudowy programu sterownika),
- zmiana profilu radiatora (zamiast 1/2 A4291 zastosowano A5723),
- poprawiony sposób prowadzenia ścieżek masy i obciążenia PWM LOAD,
- odrębna masa układu wykonawczego (dwie możliwości pomiaru prądu - prąd ładowania akumulatorów wraz z prądem przekazywanym do obciążenia lub tylko prąd ładowania akumulatorów),
- dodatkowe wyjście do sterowania awaryjną ładowarką (zabezpieczenie przed rozładowaniem akumulatorów) lub wejście do cyfrowego pomiaru temperatury C.W.U. wraz z programowym termostatem (zabezpieczenie przed zbyt wysoką temperaturą),
- dwukierunkowa komunikacja z komputerem za pomocą standardu RS-232 TTL 5V (np. podgląd aktualnych parametrów lub generowanie wykresu produkcji energii z ostatnich 24h),
- mniejszy pobór prądu (o około 20%).
Sterownik BRIZO ver. 1.1 jest następcą dobrze przyjętej wersji 1.0.
Propozycje zgłaszane przez użytkowników oraz zdobyte doświadczenie pozwoliły rozwinąć projekt i wprowadzić szereg udoskonaleń,
aby maksymalnie wykorzystać możliwości tego prostego i stosunkowo taniego w wykonaniu urzadzenia.
Zastosowanie mikrokontrolera ATmega 328P daje dodatkowe możliwości rozbudowy programu sterownika, w zależności od potrzeb.
Dzięki zmianom w projekcie PCB, koszt wykonania urządzenia został utrzymany na poziomie wersji 1.0.
Z racji tego, że projekt wymagał poświęcenia bardzo dużej ilości czasu na jego przygotowanie, wykonanie i przeprowadzenie testów, itp., oraz z obawy o nadużycia nie udostępniam plików Eagle. Jeżeli komuś odpowiadają funkcje realizowane przez sterownik i czuje się na siłach, może go wykonać sam, korzystając z poniższej dokumentacji.
Sposób postępowania przy wykonywaniu sterownika jest podobny jak przy wersji 1.1, więc nie bedę opisywał drugi raz tego samego. Elementy montujemy od najmniejszych do największych, najlepiej posiłkując się zamieszczoną listą elementów. Sugeruję także wykorzystanie w układzie wykonawczym dwóch takich samych tranzystorów mocy, co pozwoli obniżyć straty mocy i zwiększy bezpieczeństwo instalacji, stosunkowo niewielkim nakładem finansowym.
Cechy i funkcje sterownika:
- sterownik i elementy wykonawcze na jednej płytce,
- bardzo zwarta konstrukcja, wymiary sterownika (z radiatorem 4cm): 78 x 126 x 46mm (PCB: 78 x 96mm),
- praca w instalacjach 12V oraz 24V, 36V, 48V, 60V, 72V - po odpowiednim podłączeniu,
- pomiar napięcia na akumulatorze 0,0V - 99,9V z rozdzielczością 0,1V (programowa kalibracja wskazań),
- pomiar prądu ładowania akumulatora 0,0A - 50,0A z rozdzielczością 0,1A (współpraca z bocznikami od 30mV do 60-75mV, programowa kalibracja wskazań),
- obliczenia mocy chwilowej i mocy średniej (z ostatniej minuty),
- kontrola napięcia ładowania akumulatora poprzez płynne załączanie dodatkowego obciążenia do 50A,
odrębna masa układu wykonawczego (możliwość zastosowania układu wykonawczego przed lub za bocznikiem pomiarowym), - do wyboru 4 częstotliwości PWM 10bit (15 Hz / 61 Hz / 488 Hz / 3,9kHz),
- regulowane progi zabezpieczenia PWM oraz załączenia/wyłączenia przetwornicy i przełączenia zasilania sieciowego na EW (Power Switch),
- sterowanie wejściem "Remote" (ON/OFF) przetwornicy napięcia,
- dodatkowe wyjście do sterowania awaryjną ładowarką (zabezpieczenie przed rozładowaniem akumulatorów) lub wejście do cyfrowego pomiaru temperatury C.W.U. wraz z programowym termostatem (zabezpieczenie przed zbyt wysoką temperaturą w zbiorniku),
- licznik wyprodukowanych Ah (do 999999Ah) i kWh (do 99999,9kWh) z wpisem do pamięci EEPROM co 4 godziny,
- regulowany czas opóźnienia załączenia Power Switch (2s - 10s),
- regulowany czas podświetlenia wyświetlacza LCD (OFF / 5-60s / ON),
- możliwość wyprowadzenia wyświetlacza (złącze 16pin) i przycisków (złącze 4pin) poza płytkę PCB.
- dwukierunkowa komunikacja z komputerem za pomocą standardu RS-232 TTL 5V,
- pobór prądu w stanie czuwania (wyłączone przekaźniki i podświetlenie LCD) – około 20mA (zasilanie 12V)
Opis działania
Sterownik mierzy napięcie i prąd ładowania akumulatora (akumulatorów). Mierzone wartości są wykorzystywane w programie mikrokontrolera do obliczeń mocy chwilowej, mocy średniej oraz licznika wyprodukowanych amperogodzin i kilowatogodzin. Na podstawie mierzonego napięcia urządzenie steruje automatycznie pracą przetwornicy i przełącza zasilanie obwodu wydzielonego instalacji elektrycznej pomiędzy sieciami ZE (Zakład Energetyczny) i EW (Elektrownia Wiatrowa).
Gdy napięcie na akumulatorze wzrośnie powyżej zaprogramowanego poziomu, sterownik włącza w sposób płynny dodatkowe obciążenie (np. grzałkę), utrzymując stałe napięcie ładowania i zapobiegając uszkodzeniu akumulatora (akumulatorów).
Sterownik posiada wyjście sterujące, które po dołączeniu dodatkowego układu wykonawczego (np. przekaźnika) służy do włączania awaryjnej ładowarki sieciowej, zapobiegającej nadmiernemu rozładowaniu i uszkodzeniu akumulatorów. Opcjonalnie (po zmianach w programie) ww. wyjście sterujące, można wykorzystać do pomiaru temperatury wody w zbiorniku C.W.U. Programowy termostat pozwala wtedy zabezpieczyć układ przed nadmiernym wzrostem temperatury w zbiorniku.
Przetwornicę i ładowarkę można także awaryjnie włączać ręcznie, za pomocą naciśnięcia jednego przycisku, lub zdalnie z komputera używając programu typu „terminal”.
Moduł sterujący ładowarką awaryjną
Po umieszczeniu w złączu CON dodatkowego układu wykonawczego, sterownik może włączać awaryjnie ładowarkę sieciową, zapobiegającą nadmiernemu rozładowaniu i uszkodzeniu akumulatorów, podczas długich przerw w produkcji energii (np. w dni bezwietrzne/pochmurne). Napięcia progowe zadziałania tego zabezpieczenia można regulować z poziomu menu ustawień. Czas zwłoki załączenia/wyłączenia ładowarki jest stały i wynosi około 5s.
Wyprowadzenie przycisków i LCD poza płytkę sterownika
W projekcie przewidziano możliwość wyprowadzenia wyświetlacza LCD oraz przycisków funkcyjnych poza płytkę PCB sterownika, dzięki czemu można zamontować go w obudowie, np. skrzynce bezpiecznikowej IP-65. Szczegóły w Instrukcji Obsługi. Poniżej przykładowe dodatkowe płytki dla przycisków i LCD.
Historia zmian w programie sterownika
Pozostałe informacje i wskazówki znajdują się w Instrukcji Obsługi
W razie pytań, wątpliwości, sugestii, zapraszam na nasze FORUM
Zdjęcia sterownika BRIZO ver. 1.1 z radiatorem A5723 długości 4cm.
