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水槽LED用Solar電源の制御(FW登録) [太陽電池]

水槽LED用Solar電源の制御(FW登録)

solar充放電制御は手持ちの部品関係で、電流測定抵抗が従来と変更になり、それに伴い、測定値の修正を行った。

solarmini.jpg

太陽電池パネル電流測定:0.04Ω
バッテリ充電電流   :0.33Ω
負荷電流       :0.10Ω

solar50w5.jpg
昼夜識別は、太陽電池の電圧を測定することで判断した。
夜:Solar電圧が13V以下で判断。

負荷off:バッテリ電圧低下11.4V以下または、Solar電圧13V以下で負荷切断。

物のよって判断電圧は変わると思うので、実測しながら調整した。おおまかな制御は従来とあまり変更せず、永久ループの中で、各電圧を見ながらバッテリの過放電、過充電充電のチェックや、夜昼判断して負荷をoffしている。
solar-pwm.jpgpwmsch.jpg






PWMによる水槽LED調光(HEX登録) [太陽電池]

太陽電池側のPICではないが、ソースがよくまとまっていないので、まずは、PWM629のHEXを登録。


PWMによる水槽LED調光(EEPROMにより設定値を保存) [太陽電池]

LED照明中の水槽
suiso.jpg
PWM部回路
pwmsch.jpg
全体回路
solar-pwm.jpgPWMによる水槽LED調光(EEPROMにより設定値を保存)

当初100円ショップの3LEDライトを8個使って水槽照明にしていたが、ジャンクのランタンから36個のLEDを取り出し、より強力な照明になるのを期待してPIC12F629によるPWM調光可能なLED水槽照明を作った。

20W太陽光パネル
solar20w4.jpg
50W太陽光パネル
solar50w5.jpg
pwm629-23.jpg

pwm6290.jpg

ちなみに水槽には、めだかの稚魚とミナミヌマエビの親子が住んでいる。

手順
1.ジャンクLEDモジュール取り出し
2.100円ショップの薬ボックスの枠に両面テープで貼り付け
3.LEDモジュールを3個直列にしたものを2個作る。
4.事前に作っておいたPWMモジュールを接続
5.電源に接続し、UP/DOWN SWを使って適切な輝度に設定する。


電源を落としても、輝度設定値はEEPORMで保持している。思ったより輝度が低かったが、12V接続のつもりが、100円ショップLEDのために作った9Vコネクタに電源を接続していた。12Vに接続しなおして、少し輝度上昇した。

充電制御部は、太陽光パネルの電圧をチェックし、日照がある時に、出力をONする様に改造した。雨の日も、昼間は、太陽光パネルの電圧は12V程度あるので、太陽光パネル電圧をチェックして、LEDを点灯させている。多少の照明時間帯の誤差は、がまんする。もちろん雨の日は、充電するほどのパネル電力は無いので、晴天時に充電したバッテリのエネルギーで、LEDを点灯する。太陽電池パネルが、20Wと50W各1枚があるので、1枚は、南向きのクーラの上、1枚は地面直か置きで西向きにした。いずれもとなりの家の影になり、日照時間を補完するように設置してみた。南向きのパネルは午前中、西向きのパネルは、午後に日照がある。太陽光パネルの並列接続の場合、ショットキーダイオードはいらなかったかもしれないが、ちょっと気になったので、入れておいた。電圧が多少低下する。タイマーでLEDを ON/OFFする方法も考えたが、自然に近い方が魚たちに合っているのでは、と勝手に思っている。 朝、明るくなるとLEDが点灯し、夕方暗くなると消灯する。街灯と逆動作。

バッテリ:12V8AH
LED  :0.3A+0.3A=0.6A 
電力  :12V*0.6A=7.2W

一日雨でも、照明はできるが、2日以上はだめだろう。今は、天候が良すぎる
ので、長時間雨天の評価ができていない。
solarCTL.jpg
PICのFWは、都合により後日登録予定。


solars制御回路 回路図 誤記訂正 [太陽電池]

solar制御回路 回路図 誤記訂正

SOLAR制御回路のLCD制御線に誤記がありました。
PICの定義と、回路図が一致していませんでした。申し訳ありません。
PDF回路図の修正がまだできておりません。

---------------------------------------------
PIC定義
#define LCD_DATA PORTB // 4ビットデータの出力ポート
#define LCD_RS RA7 //(16) RS信号
#define LCD_E RA6 //(15) E(STB)信号
--------------------------------------------
solar04RS-E.JPGsolar02RS-E.JPG

太陽電池パネル充電コントローラ変更 [太陽電池]

PIC16F1827で作った制御回路は、レギューレータ電圧を固定にしていたので、太陽電池パネルに少し影ができると、とたんにVsolar電圧が低下し、充電ができなくなった。また十分太陽光があたっている場合は、パネルに余力があっても十分電力を取り出せない課題があった。
パネル電圧をPICでチェックし、レギュレータ出力電圧を変更することにした。あまり大改造にしたくないので、手持ち部品の関係で4値で制御する。16F1827のPINはすでに使っているので、RB4,RB5をLCDと共用、RB3のLED信号をFFのラッチ信号と共用する。回路はすこし汚くなった。

制御:バッテリの規定内で、パネル電圧が低いときは、レギュレータ電圧を下げ、パネル電圧が高いときは、レギュレータ電圧を上げる。電圧判断にはヒステリシスを待たせる。パネルの特性を実験しながら見て、抵抗を決めていったので、最適点ではないかもしれない。

mode 太陽パネル電圧 出力電圧 追加抵抗
------------------------------------------------------------------------
0 : ... - 16v :12.6v    18k
1 : 15v - 17v :13.0v   18k+24k  (並列)
2 : 16v - 18v :13.5v   18k  +15k(並列)
3 : 17v - ... :14.0v   18k+24k+15k(並列)

HD12003の回路定数がよく分からないので、抵抗値は実験しながら決めたので、
計算値とは違うかもしれない。このところ曇り日多く、実機データはあまり取れていない。今までモニタに使っていたシャープA251では、HSPで書いたプログラム処理が長いので、データ処理が間に合わず、オーバランが生じることが分かったので、CF-R4に変更。A251は、12Vで駆動できたが、CF-R4では、DC-ACインバータ-ACアダプタを経由して電源を接続。20W程度を消費する。こちらはタイムアウト問題は無かった。タイムアウト時間の表示には、プログラム上の問題があることがわかったが、実害ないので、しばらく放置。異常処理も不十分で、プログラム開始時、RS232Cからデータを待ち続ける問題も残っている。データ処理途中にエラーする可能性があるので、2時間ごとにdataを配列のままセーブすることにした。CSVへの変換は別ツールによる。

picも少し変更してRS232Cのデータの中に、mode値を入れた。
影がある太陽電池パネル
pane0.jpg

実験中:PCをCF-R4に変更
ctl1.jpg

pic出力:RS232Cモニタ
termlog.jpg

モニタ画面:本日曇りが多く、電力不足
sbmp0401151711.jpg
Excelでグラフ化
WS000166.jpg
回路
sch9.jpg

pic ソース、hex、回路図


2013.7.2誤記訂正
solar04RS-E.JPG

モニタ:



民間防衛―あらゆる危険から身を守る

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  • 作者: スイス政府
  • 出版社/メーカー: 原書房
  • 発売日: 1995/02
  • メディア: 新書



太陽電池充放電コントローラ自作 [太陽電池]

電子小物/太陽電池充放電コントローラ/鉛蓄電池を参考に太陽電池コントローラを作って見た。
http://www.suzume-syako.jp/personal/Classification_Table.html

電子小物の記事では、PIC18F14K50を使い、DC-DCのコントロールもしていましたが、電源制御を容易にするため、12Vへの変換はスイッチング電源を使った。太陽電池の電力を最大引き出す制御はしていない。
1pkg85.jpg2box215.jpg
16F1827は、バッテリの電圧監視と、負荷のオン/オフのみとし、電圧、電流測定方法は回路、方式を参考にさせてもらった。AD変換の基準電圧はPICの基準電圧2.048Vに設定、RS232Cのデータは、CSV形式で垂れ流し、データを受けたPCで結果表示することにする。バッテリ充電電力の表示結果が少しおかしい。補正が不十分か。PICに時計機能を持たせなかったので、夜昼判断は出来ていない。制御方法について、今回の製作結果をフィードバックし、さらに大きな太陽電池の制御をしていきたい。今回は、評価用のため、あまり大きな負荷を接続しないので(max2A程度)、ケーブルには、自動車アクセサリ用のケーブルを使った。表示に使ったペンターミナルRW-A251は、12V1A程度で動作するので、シガープラグを経由して、バッテリからもらうことにしたが、太陽電池の電力の半分程度は測定に使うことになり、あまり実用的でない。
0sch12.jpg3penP0184.jpg
pen13.JPG
主制御:
バッテリ電圧が基準より高いときは、充電停止  Vbat :14.7V
バッテリ電圧が基準より低いときは、負荷停止  Vbat :11.5V
バッテル電圧が基準より高いときは、負荷開始  Vbat :12.5V
Solar電圧が基準より低いときは充電停止    Vsolar:14.0V

電圧判断は、永久ループの中で、測定し、抑止判定をしている。
安心できるまでは、無人運転は禁止し、だれかが監視するようにしている。電池がへたっているので、太陽が出ていない時は、あまり使えない。

「エクセルにてグラフ化」
4gra109.jpg
太陽電池:公称50W 型名:JWG50JT-36M 、外形:810x541x35mm
バッテリ:自動車用バッテリ44B19L、3年交換したもの
コントローラ:16F1827
出力:12Vバッテリ出力、シガーソケット 2A
レギュレータ:HRD1203

注意:発火するには十分な電力を扱います。最悪の状況を考え対応願います。
また記載のプログラムにバグ、考え違いがある可能性もありますので、利用される場合は、リスクを理解願います。太陽電池コントローラ自作で、事故の発生を報告されている方がいらっしゃいます。

太陽電池パネルは、中古の”ものほしスタンド”に乗せたが、あまりにも華奢な台のため、少しの風で、揺れてしまう。廃材を使って補強したが、だんだん汚くなってしまった。また風で飛んでしまいそうなので、園芸材料やバッテリを載せて重石にした。

6panel214.jpg7panel17.jpg
表示PC:sharp Copernicus RW-A251
仕様:CPU:AM5X86-133,HDD1GB,RAM:32MB、重量:1.4kg

ペンコンピュータコペルニクス、元はWin95が入っていたが、Win98を入れ、ナビソフトNavin'Youを入れ、しばらくカーナビとして使っていたが、何年もお蔵入りしていた。久しぶりに電源を入れると、Diskの音が大きい。Diskも劣化しているかもしれない。メモリ32Mでよく動作していたものだ。
しかし、さすがにCPUがAM5X86-133は遅い。HSPで、PICからのシリアルデータを受信し、グラフにプロットし、データがたまると、Diskに書き出すプログラムを作成した。最初は、時々オーバランしていたので、PIC側でデータを1行送出した後、待ち時間を増やし、デバッグを兼ねて補正していないAD値と計測値を交互に転送するようにした。ついでに測定値を16回平均し、プロットも16回に1回にした。これで漸くAM5X86-133でも何とか表示出来るようになった。
グラフの時間関係は、PICのタイミングによるので、かなりいい加減。目安にしかならない。10数年前のLCDは、画面は比較的きれいだが、画面反射が多く後ろの景色は写って、写真に写りにくい。また野外では画面が暗くほとんど見えない。画面コピーもプログラムから出来るようにした。

まだデバッグ中であるが、PIC16F1827のソースとhexを登録した。なおPC側は、CSV形式で送っているので、通信ソフトでそのまま受信できるが、平均化と電圧、電流データをグラフ化するHSPを使ったツールも登録した。こちらもデバッグ中であり、いくつか見直したいところがある。dim2csvは中間ファイルをcsvファイルに変換する。

「エクセルにてグラフ化」
4gra109.jpg5log111.jpg

pic_solar


solar log


2013.7.2誤記訂正
LCD_RS<->LCD_E
solar04RS-E.JPG


50W太陽電池パネル:冬季の出力測定、電子負荷 [太陽電池]

昨年の6月にオークションで購入した太陽電池パネルJWG50JT-36Mであるが、冬の太陽光で、規格値50Wが出るか、測定した。
pane.jpg
結論:快晴であり、パネルの傾きを調整することで、ほぼ規格を達成できた。ただし冬は太陽の高さが低いので、すぐに物の影になる。日当たりのよい場所に移動しなければならない。
1月3日12時ころ、パネルを南向きにして測定。
W23.jpg
仕様
外形:810x541x35mm
型名:JWG50JT-36M
生産:中国製
最大電力:50W
最大出力電圧:18.67V
最大出力電流:2.68A
最大電圧:22.4V
短絡電流:2.84A

負荷測定には、昔作った電子負荷の構成を変更し、再作。リチウム電池駆動が出来るように作り直し、ケースに入れた。
表示はデジットの7セグLCDにしたが、電圧表示はuで代用。
表示とRS232CはPIC 16F88で制御し、現在値を約1秒間隔で垂れ流しで出力している。
回路とFWは後日、清書できたときにアップ予定。
液晶表示値は、電子負荷評価時の値であり、パネル評価時の値はグラフに記載。
Pcase9.jpgPcase4.jpgPdigit9.jpgPint7.jpg
リチウム電池は、5Vで充電できるように、トラ技の記事をまねて実装。問題なく使えているが、念のため、ポリスイッチを使って保護している。配線、きたない。 小型ファンを付けて見たが、100mA程度を消費するので、今はoffにしている。
安価な太陽電池パネルは、ほとんどが中国製になっていて残念。日本メーカにがんばってほしい。

太陽電池パネル(100W)実験2 [太陽電池]

太陽電池パネル(100W)の実験2
本日は、朝から晴天で、太陽電池評価日和。とても暑い。帽子をかぶって評価を開始したが、それでも暑い。
panelzenntai.jpg
でもパネルに少し影があると、とたんに電圧低下。
kage4.jpg
max70W
power0.jpgmax6.jpg
100Wには足らないが、70Wならいろいろ遊べそう。4A流すなら、今の評価ケーブルでは、細すぎる。
MC4ケーブルに交換が必要かな。
直射日光にあたり、太陽電池パネルのアルミ枠も熱い。半導体大丈夫か。電子負荷も熱くなっているが、ファンがあるし短時間なので、もう少し流せそう。





太陽電池のしくみがわかる実験と工作・事典―自分で作るソーラーシステム (技術チャレンジ)

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  • 作者: 小林 義行
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太陽電池パネル(100W)実験 [太陽電池]

100Wタイプの太陽電池パネルを送料込みで約1万円で購入。安くなった。
panel100.jpg
仕様:
公称最大出力 100W
公称開放電圧 25.05V
公称最大出力動作電圧 20.88V
公称最大出力動作電流 4.79A
公称短絡電流 5.08A
外形寸法 1.320×541×35mm
質   量 9kg
コネクタ形状 MC4
mc4.jpg
MC4コネクタは、持って無かったので、接続評価用に車でよく使われているギボシ端子のオスメスを利用した。MC4コネクタ付ケーブルは、amazonでも販売している様なので、最終的には、MC4に変更したい。
ギボシ.jpgmc4ギボシ.jpg
手持ちの電子負荷では、2Aまでしか流せなかったので、太陽電池パネル評価の前に5A流せる電子負荷を作る事にした。ちょうど天気が悪いので、この間に工作をする。ケース加工が大変なので、まずは、バラックで実験。

電子負荷:
電子負荷.jpg
ジャンク電源から取り外したFET 2SK1016をCPUヒートシンクにタップを切って取り付け、ファンで強制空冷にする。将来、2系統分離することも考え、並列運転で100Wの負荷となるようにした。ヒートシンクが小さいので、熱的には、少し厳しいかもしれないが短時間では使えそう。50WでもFETは、熱くなっている。電源にはノートPCのアダプタからもらう事にしたが、野外での動作を考えて、試験ラインからも供給できる様にした。
くもりの日でも、太陽電池から冷却ファンに70mA流れファンは回転している。
sokutei.jpg
本日は、くもりなので、評価は、ここまで。
手持ちの小抵抗が、0.33Ω3Wなので、1個当たり3A、並列で、6Aまで流せるはず。

回路は、一般的なオペアンプで、ソース抵抗の電圧を基準電圧と比較する。
回路図9.jpg
今後チャージコンントローラと、バッテリを準備しなければならない。先は長い。







太陽電池パネル購入 [太陽電池]

公称最大出力50Wの太陽電池パネルを購入した。サイズ81cmx54cmとやや大きい。
pane.jpg
本日は、うす曇で、あまり太陽電池評価には良い条件ではないが、とりあえずテストしてみた。先日作った電球負荷は、よく点灯している。
load1.jpg
次に定電流負荷を接続してみたが、測定ごとに、曇り具合が違うので、再現性が少ない。20W程度は取り出せるようだが、しばらく雨模様の様なので次に晴れる日が待たれる。
iv8.jpg

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