Sterownik małej elektrowni wiatrowej - BRIZO

[l.j]

Witam i przedstawiam kompletny projekt budowy Sterownika Małej Elektrowni Wiatrowej - BRIZO.
Jeśli ktoś ma życzenie, może go wykonać i uruchomić samodzielnie, zgodnie z przygotowanym opisem i szczegółową instrukcją zamieszczoną na stronie http://elektronika.5v.pl/.

Osoby dysponujące nadmiarem gotówki mogą wesprzeć autora projektu (jednocześnie zachęcając do dalszej pracy), kupując zaprogramowany mikrokontroler na znanym portalu aukcyjnym



Cechy i funkcje sterownika:
- sterownik i elementy wykonawcze na jednej płytce,
- zwarta konstrukcja, wymiary sterownika (z radiatorem 4cm): 84 x 138 x 44mm (PCB: 84 x 108mm),
- 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,
- pomiar prądu ładowania akumulatora 0,0A - 50,0A z rozdzielczością 0,1A (współpraca z bocznikami od 30mV do 60-75mV, programowa kalibracja wskazań amperomierza),
- pomiar mocy chwilowej elektrowni wiatrowej i mocy średniej (z ostatniej minuty),
- kontrola napięcia ładowania akumulatora poprzez płynne załączanie dodatkowego obciążenia do 50A (poprzez PWM 10bit ~3,9kHz ? maksymalnie 2 tranzystory N-MOSFET połączone równolegle),
- regulowane progi zabezpieczenia PWM oraz załączenia/wyłączenia przetwornicy i przełączenia zasilania sieciowego na EW (Power Switch),
- sterowanie wejściem "Remote" (ON/OFF) przetwornicy napięcia,
- licznik wyprodukowanych Ah (do 50000Ah) i kWh (do 5000,0kWh) z wpisem do pamięci EEPROM co 4 godziny (po przekroczeniu wartości maksymalnej, licznik jest zerowany i liczy od nowa),
- regulowany czas opóźnienia załączenia Power Switch (2s - 10s),
- regulowany czas podświetlenia wyświetlacza LCD (OFF - 60s),
- możliwość wyprowadzenia wyświetlacza (złącze 16pin) i przycisków (złącze 4pin) poza płytkę PCB.
- pobór prądu w stanie czuwania (wyłączone przekaźniki i podświetlenie LCD) ? około 25mA (12V)

Projekt oparty na standardowych, łatwo dostępnych i tanich elementach.

Schemat
PCB
Instrukcja Obsługi

Reszta załączników i szczegółowy opis, na mojej stronie.

[Waldemar Pachoł]

No.... Super sprawa! Gratuluję!

[l.j]

Up!

Dodałem filmy pokazujące działanie sterownika i sposób kalibracji.
Jestem w trakcie opracowania opisu budowy sterownika. Pojawi się on na stronie za jakieś 2-3 tygodnie.
Pozdrawiam

[TOMMASZ]

Piękna robota,sterownik jest mały i solidny a do tego ma szereg nowych funkcji.

Pozdrawiam.

[l.j]

Podbijam w górę, w związku z tym, że projekt nareszcie doczekał się publikacji.
Zmieniłem pierwszy post.
Pozdrawiam

[slawekmechanik]

witam mam pytanie .czy moge kupic ten sterownik od pana ,sam nie potrafie takiego zrobic .pozdrawiam slawek.

[l.j]

witam mam pytanie .czy moge kupic ten sterownik od pana ,sam nie potrafie takiego zrobic .pozdrawiam slawek.

Sterownik można kupić na znanym portalu aukcyjnym, którego nazwa rozpoczyna się na literę A;)

[Waldemar Pachoł]

A możemy prosić o informację n/t hex'a, tzn co to jest pełne oprogramowanie (lub czego nie zawiera udostępniony hex).

[slawekmechanik]

dzienkuje bardzo znalazlem ten sterownik.

[l.j]

Udostępniony HEX umożliwia zmiany progów X (zabezpieczenie PWM), H i h (histereza górna i dolna załączenia przetwornicy i przełączenia sieci z ZE na EW) tylko do 35,0V, czyli tak naprawdę jest to wersja okrojona "napięciowo", do zastosowań amatorskich myślę, że wystarczająca. Pełna wersja ma odblokowane nastawy do 99,9V.
Reszta funkcji jest w pełni dostępna w obu wersjach.
Pozdrawiam

[Waldemar Pachoł]

Dzięki za info - o to chodziło. Szkoda, że nie zaimplementowałeś funkcji awaryjnego ładowania aku: viewtopic.php?f=17&t=196 Ale... może to pomysł na wersję 2.0. Nie żebym się czepiał, bo jest wreszcie idealny sterownik.

[l.j]

Do ideału mu sporo brakuje;)
Staruszka ATmega8 ze swoimi 8k pamięci flash nie pozwala rozwinąć skrzydeł. W planach mam przesiadkę na ATmega168/328 i dołożenie paru funkcji.
Mam jeszcze wolny Timer0, który można wykorzystać do pomiaru obrotów prądnicy (to z kolei można wykorzystać do sterowania PWM w funkcji obrotów prądnicy) - nawet uwzględniłem to robiąc płytkę prototypową, ale brakło pamięci na program. Parę pinów Atmegi jest wolnych, więc można śmiało dołożyć awaryjne doładowywanie akumulatorów, załączanie hamulca, itp.

Chcę także zmodyfikować trochę PCB - dołożyć kwarc zegarkowy na potrzeby liczników Ah/kWh i pomiaru obrotów (dokładność wewnętrznego oscylatora +-3%, w zależności od egzemplarza procka, powoduje zaniżanie lub zawyżanie wskazań), dołożyć ze 2 małe przekaźniki i wejście do pomiaru obrotów (jeszcze się zastanawiam w jaki sposób: hallotron, transoptor szczelinowy, czy po prostu podpiąć się do prądnicy przed mostkiem prostowniczym).
Te dodatkowe peryferia raczej łatwo będzie oprogramować.
Przydałoby się też dołożyć w interfejsie możliwość wyboru funkcji dla drugiego wyjścia PWM Timera1 (można wykorzystać np. do składania ogona/regulacji kąta łopat: wystarczy dodatkowy mosfet + przekaźnik do zmiany polaryzacji), programową kalibrację wotomierza, zwiększyć zakres liczników (zmienne 32bitowe), dodać wyświetlanie % wypełnienia PWM, Itd., itd., itd.

Wybiegając już bardzo daleko w przyszłość - marzy mi się sterownik 2 modułowy.
Pierwszy (sterujący - w domu), np. na M32/M644/M1284: wyświetlacz 4x20, falownik na sieć, karta SD, ethernet (serwerek http), łączność radiowa np. RFM22B do komunikacji z drugim modułem pomiarowo-wykonawczym, umieszczonym w samej elektrowni (pomiar: napięć, obrotów prądnicy i temperatury uzwojeń, prędkości i kierunku wiatru, temperatury zewnętrznej; sterowanie: przełącznikiem gwiazda/trójkąt, nastawą na wiatr, kątami natarcia łopat, hamulcem, itp.).

Wszystko jest do zrobienia, gdy się człowiek uprze, ale na razie brak środków finansowych i przede wszystkim czasu...

Może kiedyś...

[klistron]

Bardzo przydatne urządzenie i profesjonalnie wykonane.
Czy można liczyć na płytkę do tego zaprogramowanego procesora wystawionego na aukcję.
U mnie napięcia dochodzą do 70V, to ten driver zapanował by nad nimi.
A propos: pomiaru obrotów, to nie ma sensu komplikować obwodu pomiaru kenotronem czy halotronem bo idealne impulsy uzyska się z klucza diodowego wpiętego w jedna fazę i zero.
Miedzy fazowe wrzucało mi harmoniczne.

[l.j]

Na chwilę obecną nie przewiduję sprzedaży płytek. Nie mam czasu na produkcję chałupniczą (od czasu do czasu mogę zlutować jakiś sterownik na zamówienie), a płytek w zakładzie nie chcę zamawiać, bo to zamrożenie gotówki na dłuższy czas, poza tym nie wiem, czy byliby na nie chętni.
Jak ktoś ma chwilę czasu, to może wrzucić laminat na żelazko i zrobić sobie płytkę dla siebie:)

Co do pomiaru obrotów... Przy połączeniu uzwojeń w gwiazdę, nie ma problemu (wystarczy jedna dioda + prosty stabilizator napięcia na rezystorze i zenerce), natomiast w trójkącie będzie napięcie międzyfazowe i może być problem z pomiarem. Skłaniam się jednak ku hallotronowi/transoptorowi - koszt kilka złotych, ale mniej problemów (błędy pomiaru, izolacja galwaniczna przy wyższych napięciach).
Najlepiej byłoby zastosować coś na magistralę 1-wire, bo można na jednym przewodzie od razu zrobić pomiar temperatury uzwojeń prądnicy.

[Kwazor]

Ile sterownik bierze przy właczonym podświetleniu oraz gdy przekazniki pracuja ?
Bo na stronie masz opisany tylko tryb sleep.( okolo 25mA )

[l.j]

Pomierzyłem z grubsza i wychodzi tak:

zasilanie 12V:
tryb idle - 26mA (z czego około 6mA driver mosfeta)
podświetlenie LCD - 85mA
przekaźniki - 60mA
razem: około 170mA

zasilanie 17V:
tryb idle - 30mA (z czego około 10mA driver mosfeta)
podświetlenie LCD - 85mA
przekaźniki - 75mA
razem: około 190mA

Podświetlenie jest automatycznie wygaszane po upływie ustawionego czasu (max 60s), więc w trakcie normalnej pracy (z włączonymi przekaźnikami), w zależności od napięcia zasilania, sterownik pobiera w granicach 85-100mA, czyli od 1,0W do 1,5W.
Gdy działa PWM, zmniejsza się pobór prądu przez driver mosfeta o jakieś 3-4mA (mierzone bez podłączonego obciążenia).

[Waldemar Pachoł]

Nooooo dziś dołączyłem do grona posiadających i powiem, że zrobiłeś naprawdę kawał świetnej roboty. O czymś takim marzyłem od 2006 roku.

[l.j]

Parę niedociągnięć jest. Kilka rzeczy dziś zrobiłbym trochę inaczej;) Jak na konstrukcję amatorską i niskobudżetową - jest chyba nieźle...

PS. W przygotowaniu uniwersalny niskobudżetowy multimetr dedykowany do małej elektrowni wiatrowej/słonecznej. Projekt na MCu ATmega168A prawdopodobnie będzie udostępniony za free dla wszystkich.
Miernik zbudowany na podstawie rozwiązań znanych ze sterownika z kilkoma dodatkami:
- pomiar napięcia, prądu, mocy chwilowej i średniej,
- licznik Ah i kWh z rozszerzonym zakresem,
- pomiar temperatury z dwóch czujników cyfrowych,
- pomiar obrotów prądnicy/częstotliwości zrealizowany na hallotronie,
- programowa kalibracja wszystkich urządzeń pomiarowych,
- możliwość ustawienia alarmu (buzzer) po przekroczeniu ustawionego parametru (napięcie / prąd / moc / temperatura / obroty),

Prototyp wykonany i podstawowe funkcje działają, do dokończenia program, ale ze względu na chroniczny brak czasu, nie wiadomo kiedy to nastąpi...

[l.j]

Od dziś udostępniam program do sterownika dla instalacji 12-48V DC (nastawy możliwe do 68V - wartość bezpieczna dla typowego tranzystora n-mosfet na 75V np. IRF1407).

Gdyby ktoś był zainteresowany, wsad może ściągnąć z mojej stronki.

Pozdrawiam

[Mipsa]

A ja się tak zastanawiam czy sygnał vref który wpisywany jest przy kalibracji woltomierza. Jest wykorzystywany do pomiaru napięcia ?

Bo jeśli tak to przy kalibracji powinna być chyba inna kolejność przy kalibracji. Najpierw sygnał vref a dopiero później pomiar miernikiem i ustawianie potencjometru

Pozdrawiam