Układ przełączania zasilania z baterii słonecznych

[kriu]

Od pewnego czasu planuję wykonanie zasilania wybranych urządzeń elektrycznych z baterii słonecznej. Mam na myśli urządzenia zasilane napięciem 12V. Jak starczyłoby mocy to ew. 5V po konwersji. Myślę o układzie składającym się z baterii słonecznej np. 100W, prostego regulatora np. 10A (typowego do takich baterii) i akumulatora (mam nawet 3 sztuki 12V, 18Ah). Jak na razie to wszystko ,,jasne" i typowe.
I teraz sprawa rozbija się o automatyczne przełączania zasilania na zasilanie z zewnętrznego zasilacza (z sieci 230V) w przypadku braku zasilania z baterii słonecznej lub wyczerpania się akumulatorów. Nie zamierzam dodawać falownika konwertującego na 230V. Myślałem o takim podłączeniu zasilacza sieciowego, aby przy wyczerpaniu się akumulatorów, a więc gdy regulator odetnie napięcie z akumulatorów nastąpiło szybkie (no i oczywiście bezprzerwowe) przełączenie na zasilacz.
Dla informacji:
Regulatory do paneli słonecznych tak działają, że przy spadku napięcia akumulatorów poniżej pewnej wartości odłączają go. Natomiast podczas ładowania nie dopuszczają do przeładowania. Tani 10A regulator to koszt 50-60zł, panel 100W różnie: ~500zł, zasilacz np. 12V 10A: nie wiem.
W przypadku zasilania z baterii słonecznej lub z akumulatorów zasilacz powinien być jak gdyby odłączony tzn. będzie dołączony do sieci 230V ale nie będzie dawał prądu. Straty zasilacza pracującego wtedy w stanie jałowym powinny być wtedy na poziomie paru watów. Myślałem o jakichś stycznikach, ale pewnie trochę elektroniki będzie konieczne. Według mnie takie rozwiązanie bezpośredniego zasilania napięciem 12V będzie najbardziej wydajne. W tej chwili urządzeń na 12V mam coś na ok. 45W (6 urządzeń) stale włączonych, dodatkowo 30W włączane sporadycznie i coś ok. 30W na 5V stale włączonych. Moce posumowane na szybko: +/- 20%. Wszystko jest prawie w jednym miejscu. tzn zasilanie idzie z jednego ,,centrum dowodzenia"  :).
Może ktoś z elektroników zainteresuje się takim rozwiązaniem i wymyśli jakiś fajny układzik (a może już jest taki), bo uważam to za najlepsze wykorzystanie energii z baterii słonecznej. Najmniejsze straty, bez jakiejkolwiek konwersji energii.
Pozdrawiam

[Martin Fox]

A nie da się do tego wykorzystać czegoś w stylu przełącznika zasilania awaryjnego (takie jak są typu UPS/sieć) ??

[pawg]

Kiedyś były gotowe styczniki przełączające oznaczane jako PŁR. Obecnie ich nie ma w sprzedaży, ale można sobie z tym poradzić stosując dwa stycziki sterowane jednym przekaźnikiem  ;)

[TJM]

A dwie diody połączone katodami nie mogą być ?  :ph34r:

[pawg]

Jak to chcesz podłączyć? Bo rozumiem, że przełącznik ma być na prąd przemienny 230V?

[TJM]

Ja tam rozumiem że przełączanie ma się odbywać po stronie niskiego napięcia a zasilacz 230V ma być włączony cały czas i gdy jest zasilanie z baterii/akumulatorów, ma pracować w trybie standby. 2 diody połączone katodami rozwiązują problem, byleby tylko napięcie z zasilacza było zawsze mniejsze niż z baterii.
Słabo widzę włączanie zasilania po stronie 230V w momencie zaniku napięcia z baterii, zanim zasilacz zastartuje to wszystkie zasilane urządzenia się zresetują.

[pawg]

Jeśli przełączanie ma być po stronie niskiego napięcia to 2 diody byłyby najlepszym rozwiązaniem

[kriu]

Bardzo dziękuję wszystkim za odpowiedzi.
Tak, chodzi oczywiście o przełączania napięcia po stronie niskiego - czyli zasilacz cały czas podłączony do sieci 230V. Ale w stanie jałowym straty zasilacza to pojedyncze waty.
Myślałem o tych diodach ale zastanawiam się czy nie będzie wtedy jakiegoś niekontrolowanego przełączania. Poza tym faktycznie napięcie z zasilacza musi być niższe tak aby urządzenia nie "ssały" z niego. Nie wiem też tak do końca jak działa ten regulator napięcia do baterii słonecznych i czy ma on jakąś stabilizację napięcia - czyli zawsze daje ok. 12V gdy z baterii słonecznych idzie np. 14V a potem już z rozładowanych w połowie akumulatorów gdy mają tylko np. 11V (czy potrafi wtedy podnieść napięcie do 12V).
Albo dorobić jakiś prosty stabilizator na końcu - na wyjściu? Może jakiś duży kondensator buforujący na czas przełączania?

[kotfryc]

Masz jakiś schemat takiego regulatora? jeśli przy określonym poziomie wyłącza akku, to ten sam sygnał można by wykorzystać do załączenia zasilacza. kwestia wyprowadzenia 2 przewodów i polutowania kilku tranzystorów. Prawdopodobnie przełączanie następowało by w przeciągu kilku ms, więc nawet mały kondensator by to zbuforował.

[pawg]

Dioda jest elementem elektrycznym przez który prąd jest w stanie przepłynąć tylko w jedną stronę. Nie trzeba stosować żadnych stabilizatorów na wyjściu, przełączenie jest w 100% płynne oparte na właściwościach prądu  ;)

[kotfryc]

pawg, a woda jest mokra  :whistle: Diody też mają właściwości kondensatora, potrafią być światłoczułe i emitować światło  XD
Dioda nie jest złym rozwiązaniem, ale powoduje spadki napięcia i straty. Na typowej diodzie tracimy 0,6v, czyli z systemu bateria słoneczna/akku szło by 11,4v; z zasilacza musiało by iść jeszcze niższe napięcie pewnie gdzieś koło =<11v. Przy 45W poboru jeśli dobrze liczę straty na samej diodzie to byłyby ponad 2W. Niby niby niewielka różnica, ale może uprzykrzyć życie.

[TJM]

Na szczęście niejaki Schottky wynalazł diody, które problem strat dość dobrze redukują.
Pierwsza z brzegu jaką wylukałem w szufladzie, przy 4A ciągłego prądu ma straty około 1W, a pewnie jak by tak poszukać po katalogach, znajdą się lepsze.

Taki przełącznik idealny nie jest, ale ma dużą zaletę - prostszego nie ma, a mniej skomplikowane rzeczy rzadko się psują

Można też iść w stronę przełącznika na kilku trazystorach, który nawet widziałem zintegrowany w jakimś scalaku (w wersji dla małych prądów) - wtedy straty będą jeszcze niższe.

[kotfryc]

Pozostaje jeszcze pytanie czy na wyjściu regulatora będziemy mieli cały czas stabilne napięcie, bo jeśli będzie się ono spadać pod wpływem  obciążenia np, to pomimo że akku będzie pełne to całość i tak będzie korzystać z zasilacza (przy niewielkiej różnicy napięć pomiędzy regulatorem a zasilaczem). Trzeba by było wziąć jako margines bezpieczeństwa gdzieś 0,5 v pomiędzy regulatorem a zasilaczem + dioda (nawet od pana Schottky) i z 12v robi nam się prawie 11v. Ale nie wiemy do czego całość ma być stosowana, w sensie jakie urządzenia są pod to podłączone, ani jakie są priorytety autora wątku, więc może to jest dobre rozwiązanie.  :parrrty:

[gaballus]

Rozwiązaniem może być dioda idealna :)
Np :http://www.linear.com/product/LTC4227

Rozwiązanie właśnie do tego dedykowane, a scalaki Lineara można zamówić jako sample.

[kriu]

Rozpocząłem ten wątek ponieważ dopiero jak dokładnie rozeznam sprawę i będę miał pewny sposób (przynajmniej teoretyczne) na działanie systemu zakupię potrzebne elementy. Zasilane mają być urządzenia takie jak:
stale: 2 routery, 3 terminale (mini komputery), punkt dostępowy, 2 sterowniki LAN, switch, dorywczo 3-4 kamery IP.
ew. po konwersji na 5V dodatkowo: 2 bramki VoIP, serwerek NAS, Hub USB i zasilane z niego urządzonka. Na razie jednak nie myślę o konwersji na 5V.
Na razie wszystkie są zasilane z zasilaczy impulsowych. Obciążenie jest raczej stałe to znaczy nie ma skoków mocy (pomijając włączanie kamer IP).

[c_RaSz]

Wątek już trochę "zasechł", ale jednak dorzucę swoje 3 grosze, bo chyba kol. "Kriu" nie dostał naprawdę zadowalającej porady. Na początek zaznaczę, żem nie elektr/oni/y/k, więc wypowiadać się będę jako (powiedzmy) "pomysłowy laik".
ad rem: jeśli panele ładują nadmiar swej mocy do akumulatorów, zaś te są wysysane dopiero wtedy, gdy brak światła, no to przecież ich napięcie nie zaniknie w przeciągu 3 sekund! Będzie spadać z wolna , i trzeba po prostu mieć kontrolę ich napięcia. A gdy osiągną (okeślony przez użytkownika) poziom krytyczny — powinna zostać podjęta 3-etapowa "akcja zasiłkowa"  ; )
1. Powinno zostać podane napięcie na stycznik, który dopiero wtedy, gdy zostanie zasilony — zwiera się, i to powoduje włączenie napięcia (to istotne) 230 V z sieci, i zasilenie-zasilacza (masłem ; )   — no bo po kiego grzyba on miałby wisieć cały czas "na fazie"?
2. Gdy zasilacz się już u-stabilizuje, to powinien zacząć ładować przez jakiś-tam oporniczek — ładować niespiesznie kondensator, a gdy ten osiągnie niezbędny poziom, to za-steruje (włączy) kolejny przekaźnik. No cóż, elektr/on/ik by pewnie zastosował coś zmyślniejszego ; )  — zaś ten kolejny przekaźnik by łączył napięcie wyjściowe z zasilacza, łączył je do akumulatora. I tu proponuję inne rozwiązanie niż koledzy powyżej, a mianowicie: podawane przez zasilacz napięcie powinno nie być wcale niższe, niż akumulatora! Bo to (w układzie który opisałem powyżej) nie miałoby zupełnie sensu... Natomiast możliwe są 2 podejścia do tematu:
a) Zasilacz zaczyna ładować akumulator (czyli: za-podaje mu wyższe napięcie). A w tym przypadku najlepszym takim "zasilaczem" będzie ładowarka o dużej mocy. Wszak ten jej nadmiar ma "obsłużyć" wiszące na takim "kriu-UPS'ie " odbiorniki, których on tam chce używać. Natomiast dlatego ma to być ładowarka właśnie, a nie jakiś zwykły zasilacz, aby po osiągnięciu przez akumulator stanu naładowania (co nie zawsze będzie się wiązać z możliwością wykrycia tego faktu przez samą kontrolę jego napięcia!) aby wtedy zaprzestał "ładowania zasadniczego", a przeszedł do tzw. "podtrzymującego"...
b) Innym rozwiązaniem jest odpuszczenie sobie ładowania akumulatora, co pozostawi się panelom, gdy te już dostaną wystarczająco dużo światła — a wtedy kolejny stycznik powinien wyłączyć baterię z obwodu. Tzn. z kontaktu zarówno z zasilaczem, jak i wspomaganymi urządzeniami, czy panelami fotowoltaicznymi... Przy czym ów stycznik powinien to zrobić dopiero wtedy, gdy zasilacz będzie podawał stabilne napięcie...

  :book: Wydaje mi się, że takie rozwiązanie pozwoli mieć większą sprawność (oszczędność prądu z sieci) ale niestety: coś, za coś! Bo koszt silnej, fabrycznej ładowarki na pewno będzie większy niż "głupiego" zasilacza, i to chyba dość sporo. No ale jeśli użyte akumulatory nie są specjalnie wymagające, to taką "ładowarkę" można by w zasadzie zrobić... samemu! Bo jej "ważne cechy użytkowe" są chyba dość proste do zaimplementowania.