Авторизация
Зарегистрироваться

avatar RSS блога Подписка

Увеличиваем эффективность домашней солнечной установки с помощью 10 Вт светодиодного драйвера


Здравствуйте, сегодня я хочу рассказать про то как я увеличил эффективность своей домашней солнечной установки, которая используется у меня для освещения нежилых помещений.
Про различные компоненты солнечной установки, такие как солнечные панели и контроллеры заряда я неоднократно уже писал отдельные обзоры. Например вот или вот. И каждый раз меня спрашивают для чего это нужно. Вот сегодня я как раз и расскажу про реализацию, а также про использование светодиодного драйвера.
Заинтересовавшихся прошу…

Описание домашней солнечной установки:

Итак, как я указал в «шапке», моя солнечная установка используется для освещения нежилых помещений, таких как туалет, ванная, коридор. В общих чертах схема установки следующая:Солнечные панели установлены 2 штуки (20 и 30 Вт) параллельно. Про установку и подключение панелей я подробно писал раньше. Контроллер используется самый дешёвый PWM на 10 А. Обзор тоже был.
Немного слов о том для чего нужен контроллер заряда. И действительно, достаточно просто соединить солнечную панель с аккумулятором, и при наличии хоть какого-то света, а еще лучше — солнечного, от солнечной батареи пойдет зарядный ток в аккумулятор и без использования контроллера.
Итак, что будет, если не применять его совсем? При прямом подключении солнечной панели к аккумулятору пойдет зарядный ток и напряжение на клеммах аккумулятора начнет постепенно расти. Пока оно не достигнет предельного напряжения зарядки (которое зависит от типа аккумулятора и его температуры), прямое подключение будет равнозначно присутствию контроллера моделей PWM или ON/OFF, поскольку в этом режиме эти модели просто соединяют вход и выход.
При достижении предельного напряжения (около 14 Вольт), ON/OFF контроллер, который является самым дешевым из всех типов, просто отключит солнечную батарею от аккумулятора и заряд прекратится, хотя в реальности аккумулятор заряжен еще не полностью и для полной зарядки требует поддержания на нем предельного напряжения в течение еще нескольких часов. Эту задачу решает PWM контроллер, который при помощи широтно-импульсного преобразования (ШИМ или, по английски — PWM) понижает напряжение солнечной батареи до нужного значения и поддерживает его.
Если же не использовать никакого контроллера, то необходимо постоянно следить при помощи вольтметра за зарядным напряжением и в нужный момент отключить солнечную панель. Но если забыть ее отключить, то это приведет к перезаряду, выкипанию электролита и сокращению срока службы аккумуляторов. Однако, если отключить ее не вовремя, как при использовании простого ON/OFF контроллера, аккумуляторы останутся заряженными не полностью (примерно на 90%), а регулярный недозаряд в конечном итоге приведет к значительному сокращению их срока службы.
В качестве аккумулятора у меня используется обычный автомобильный 12В аккумулятор.
Нагрузкой же являются 10Вт светодиодные прожекторы (обзоры тоже были, вот и вот)
Управляются прожекторы PIR модулями HC-SR501, реагирующими на перемещение тепловых объектов. Обзоры модулей были неоднократно на этом ресурсе, поэтому останавливаться на них смысла не вижу.
В сами прожекторы уже встроены светодиодные драйверы, но они работают от входного переменного напряжения 220В, а здесь их нужно питать от 12В постоянного тока. Для этого я использовал 1Вт 5Ом балластный резистор, подключаемый последовательно со светодиодом. Но при такой схеме на резисторе выделятся приличное количество мощности (несколько ватт). Мало того, что резистор перегревается, так ещё и энергия расходуется впустую. Есть и ещё один минус. Аккумулятор и контроллер заряда у меня установлены на балконе, а нагрузка подключена через кабель длиной около 10 метров. Естественно от количества одновременно включенных светодиодов зависит и напряжение на конце кабеля. Поэтому хоть и незначительно, но есть влияние количества одновременно включенных светодиодов на яркость. Чем больше светодиодов, тем яркость меньше.
Для улучшения ситуации я решил уйти от балластных резисторов и использовать специализированные светодиодные драйверы. Вот один из таких драйверов и является героем сегодняшнего обзора.

Светодиодный драйвер:

Пришел драйвер в достаточно большом стандартном пакете.
Драйвер крупным планом:Драйвер собран на микросхеме XL3001. Для интереса я перерисовал схему:Схема оказалась практически типовая, за исключением наличия 3 параллельновключенных резисторов вместо одного и наличием диодного моста на входе.
Для начала я решил проверить работоспособность драйвера и собрал следующую лабораторную установку:Входные напряжение и ток контролируются вольтметром БП и левым мультиметром, выходные — правым мультиметром и осциллографом. В качестве нагрузки подключен советский проволочный переменный резистор. Вот что удалось намерить: Драйвер четко ограничивает ток нагрузки на уровне 0,9А.
Осциллограмма импульсов на индуктивности в режиме стабилизации тока:Частота соответствует заявленной в руководстве. Всё честно.

Пора переходить к реализации задумки:

Диодный мост на входе я убрал. Диоды хоть и Шоттки, на на них тоже падает по полвольта, т.е. вольт на двух, а в моём случае это недопустимо. В качестве корпуса я использовал губку для обуви, захваченную из одной из гостиниц будучи в командировке в солнечном Казахстане. Вот что я установил в получившийся «корпус»:Транзистор взял из старой «материнки».
Корпус приклеил к прожектору 2-х сторонним скотчем. Вот что получилось:Прожектор пришлось закрыть рукой, т.к. иначе ничего не было бы видно.

Итог:

Драйвер работает, и корректно выполняет свои функции. В итоге ток потребления упал на треть, а яркость возросла. Влияние количества одновременно включенных светодиодов на яркость существенно стало меньше. Но не исчезло полностью. Видимо нужно поднимать напряжение солнечной установки до 24 вольт.
Рекомендовать к покупке этот драйвер или нет я не решил ещё. К самому драйверу претензий нет, но цена мне кажется завышенной примерно вдвое, т.к. на Али я нашёл аналогичный драйвер, но на другой микросхеме, всего за $0,84. Но в нём я добавил бы пару ёмкостей.

Вот такой вот обзор, желаю всем солнечного света и тепла в доме!!!

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Планирую купить +36 Добавить в избранное +75 +102
свернуть развернуть
Комментарии (56)
RSS
+
avatar
  • alex0
  • 30 ноября 2016, 18:36
+1
А почему выбрали npn транзистор? с мосфетом потери были бы меньше.
+
avatar
  • Aloha_
  • 30 ноября 2016, 18:41
+1
кхм действительно полевик просится. У примененного транзистора напряжение насыщения 0.9-1.2В. Ну или совковый кт817 хотя бы.
+
avatar
+2
У примененного транзистора напряжение насыщения 0.9-1.2В.
Откуда такое гигантское падение вы взяли? Вот из даташита:
+
avatar
  • Aloha_
  • 30 ноября 2016, 22:11
+1
Все верно, я ошибся строкой ниже. Прошу извинить. Это все меняет ситуацию.
+
avatar
  • Aloha_
  • 30 ноября 2016, 18:37
+1
Не очень понятно. У вас сеть 12В или 220В? Если вы перешли с 220 на 12, то это вполне очевидный и ожидаемый маневр был. Недостаток — низкое напряжение сети требует более толстые провода. Закон Ома никто не отменял. В чем то выиграли, в чем то потеряли.
+
avatar
0
Как у него 220В может быть, если он питается от «обычный аккумулятор». Скорее всего под ним подразумевается 12 вольтовый аккумулятор, аналогичный используемым в автомобилях.
+
avatar
  • Aloha_
  • 30 ноября 2016, 19:09
-2
Кто знает, может стоит система повышающая до 220 В. Это вполне было бы очевидное решение.
+
avatar
0
А потери на преобразователях 12>220, затем 220>12. Стоит ли мутить такое всего лишь из-за подводящих проводов, лучше провода потолще.
+
avatar
  • Aloha_
  • 01 декабря 2016, 13:46
0
Так я ж не против. Только бытовая техника рассчитана на 220 Вольт к сожалению. А если вся затея ТС в отдельно взятом помещении типа гаража например, то это меняет дело.
+
avatar
  • Aloha_
  • 30 ноября 2016, 18:45
+1
Драйвера поштучно можно выковырять с ламп MR11 или MR16. На ебей аукционах часто встречаются. В итоге бомбим лампочку — драйвер в руках и остатки лампочки про запас. К сожалению 10 Вт реже встречаются.
+
avatar
  • demonk
  • 30 ноября 2016, 19:10
+3
К «аналогичный драйвер, но на другой микросхеме» PT4115 не надо никаких дополнительных емкостей! Имеющихся за глаза, особенно если на входе аккум, а не 50Гц переменки. ШИМ у нее 1МГц, мелкой керамики для фильтрации хватит.
Мне PT4115 очень понравилась возможностью регулировать ток просто переменным резистором — легко получается драйвера с регулировкой яркости.
+
avatar
  • UWU
  • 30 ноября 2016, 19:30
0
А ещё лучше взять не светодиодный драйвер, а DC-DC. Эта плата позволит не только ток выставить, но и напряжением поиграться. Хотя-бы с целью компенсации падения на проводах, или наоборот занизить напряжение, чтобы лампы грелись меньше. Да и по току в разы мощнее.
+
avatar
  • demonk
  • 30 ноября 2016, 22:34
+2
Такая плата конечно мощнее и универсальнее. Но при работе работе в качестве токового светодиодного драйвера регулировка напряжения совершенно лишняя. Он должен обеспечивать заданный ток, а напряжение выставится автоматом согласно ВАХ диода (ну и падению на проводах).
+
avatar
  • UWU
  • 30 ноября 2016, 22:49
0
Диод питать можно как угодно, главное ток не превысить. Совершенно не обязательно работать в режиме стабилизации тока. Некоторые специально напряжение понижают, чтобы грелись меньше, и работают в режиме стабилизации напряжения, а не тока. Но такие штуки нельзя делать на простом драйвере. Только такой DC-DC так может.
+
avatar
  • demonk
  • 30 ноября 2016, 23:46
+3
Чтобы грелись меньше — надо ток уменьшить. А стабилизатором напряжения питать диод трудно и не нужно, изза крутизны характеристики при изменении напряжения на доли вольта ток (и яркость) меняются в разы. И при изменении температуры тоже.
Стабилизатор напряжения разве что для ленточек со встроенными резисторами годен.
+
avatar
0
А на сколько дроссель используете? В даташите помойму указаны разные для разных токов
+
avatar
  • demonk
  • 30 ноября 2016, 22:46
+1
Ставлю 68мкГ, до 900мА вполне подходит. kirich эти микрухи обозревал.
Единственный недостаток — яркость где-то от 10% регулирует и на нижней границе моргает, надо минимум 15% ставить, а дальше надежно и линейно. У меня 1 переменник рулит 5ю драйверами на которых 30 трехваттных светиков.
+
avatar
0
В плате из обзора 100мкГн но для 220 кГц как по мне так многовато. 47 должно хватать более чем.
+
avatar
  • demonk
  • 30 ноября 2016, 23:49
0
ну я про PT4115 говорит, а у платы из обзора частота ниже.
+
avatar
+1
И стоит меньше бакса
+
avatar
0
Ха! 10 штук за $0,69 беру! Спасибо за наводку!
+
avatar
  • bigvlad
  • 30 ноября 2016, 20:37
+1
Если все эти цацки с таким конским ценником и таким блошиным кпд, то какой же глубокий смысл в их покупке и применении?
Сам не раз смотрел на это все, рука порывалась заказать, но калькулятор быстро отбивал все желание.
+
avatar
  • mike888
  • 30 ноября 2016, 20:46
+6
Не проще сразу купить прожекторы на нужное напряжение? Очень совок напоминает, когда навалив кучу, устраивают вокруг неё крестный ход с лозунгами пытаясь разгрести. Впрочем зато всем всегда было занятие.

На сегодня у нас альтернативная энергетика экономически невыгодна, как по причине дешевизны электричества, так и и по невозможности поставки излишков в сеть, монополист не позволит. И делается исключительно от безисходности, когда просто нет никакой возможности подключиться у сети. Хоть как-то можно понять солнечные батареи на юге, но на широтах Питера это просто игрушка, вложения не окупятся при жизни.
+
avatar
  • kirich
  • 30 ноября 2016, 20:55
0
так и и по невозможности поставки излишков в сеть, монополист не позволит.
Где как. Насколько я знаю, у нас такое возможно, вот теперь до ума довести бы.
+
avatar
  • Serj_I
  • 30 ноября 2016, 22:04
0
Ну может у вас и возможно, а у нас в России точно нет. Запрещено. Монополисты однако.
+
avatar
  • UWU
  • 30 ноября 2016, 23:01
0
Причём тут разрешения? Всё давно реально есть и работает.
Главное не борзеть, и не отдавать в сеть суммарно больше, чем суммарно потребляешь.
Но использовать эту технологию есть смысл только, если излишки электричества значительны.
С одной панелькой на 50вт наверное нет вообще смысла даже пытаться.
Читать тут.
+
avatar
  • Serj_I
  • 01 декабря 2016, 00:12
0
Вот только не надо использовать такие инверторы. Вот из за таких инверторов и запреты. Я представляю что будет твориться в эл сетях если все кому не лень будут отдавать в сети через эти инверторы.
А по поводу отдачи в сеть не все счетчики это поддерживают. У меня например электронный и в он считает только в одном направлении(проверял).
+
avatar
  • UWU
  • 01 декабря 2016, 11:55
0
Вот из за таких инверторов и запреты.
Нет никаких запретов.

Я представляю что будет твориться в эл сетях если все кому не лень будут отдавать в сети через эти инверторы.
Ничего не будет. По сути этот инвертор по влиянию на сеть ничем не будет отличаться от нагрузки такой-же мощности.

А по поводу отдачи в сеть не все счетчики это поддерживают.
Это да, не все поддерживают. Но счётчик ставит сам владелец квартиры, а не городские сети. Так что если нужно, то всегда можно найти и установить счётчик который будет крутиться в обе стороны. Вопрос решаемый.
+
avatar
  • Aostspb
  • 01 декабря 2016, 13:53
0
не все поддерживают. Но счётчик ставит сам владелец квартиры, а не городские сети.
Проблема в том, что «выше» по сети есть счетчик «на дом» и т.д., и если он умеет считать только в одну сторону, то смысла в двустороннем квартирном — немного.
+
avatar
  • UWU
  • 01 декабря 2016, 19:14
0
1. Выше по сети вообще не волнует какой счётчик. Всегда платят только по личному счётчику.

2.Мы говорим о копеечных мощностях, которые элементарно выбираются другими потребителями. Холодильники есть у всех, всякие часы, включённые телевизоры в розетку, и много разного включено круглые сутки.

3.Источник дополнительной мощности в виде солнечной батареи означает, что мощность генерируется только в светлое время суток. Когда наиболее активно потребление электричества.

Как я раньше сказал, если не борзеть, и держать баланс потребления в пользу электросетей, то никаких проблем не будет.
+
avatar
  • Aostspb
  • 02 декабря 2016, 10:45
0
Всегда платят только по личному счётчику.
Как думаете: кто оплачивает разницу между личными счетчиками и общим? :) А тут Вы отдаете энергию в сеть и Вы же (отчасти) приплачиваете за эту энергию электросетям. Глупо же?
Мы говорим о копеечных мощностях
Пока это на уровне сотни ватт — да, у меня именно так и работает (я и счетчиком не заморачиваюсь). Но есть люди, живущие за городом и разворачивающие по несколько киловатт солнечных панелей.
+
avatar
  • UWU
  • 02 декабря 2016, 13:17
0
Днём всегда есть местные потребители, если до общего счётчика подключено много квартир. А ночью солнечная батарея не работает. Так что я бы не переживал на счёт общего счётчика.

А по поводу солнечных панелей на несколько киловатт — дорого это. Смысл есть ставить только, если электричества централизованного нет совсем или оно очень не стабильно работает. Покупать панели просто ради заработка сейчас бессмысленно. Срок их окупаемости при текущий ценах на электричество в лучшем случае десятилетия.
+
avatar
  • Aostspb
  • 02 декабря 2016, 13:57
0
Срок их окупаемости при текущий ценах на электричество
Экономические расчеты — покажете? :)
+
avatar
  • UWU
  • 03 декабря 2016, 11:32
0
Экономические расчеты — покажете? :)
Легко

Гибкая панель на Ali мощностью 100W имеет цену с доставкой $116.00.
1000W Grid Inverter Pure Sine 100$

Расчёт будем делать для Москвы. Берём данные по выработке за последние 12 месяцев тут:

571840Вт*ч выработано за 12 месяцев на панели 705Вт.
Получаем, что на каждый ватт мощности солнечной батареи вырабатывается 0.8кВт*ч в течении года на широте Москвы

Дальше берём два случая, мощность солнечной батареи 100W и 1000W.

Бакс для простоты будем считать 1$=70руб
Стоимость киловатт часа энергии считаем равным 2рубля

100W
Стоимость (100+116)*70=15120 руб
Доход 0.8 * 100 * 2 = 160 руб
Окупаемость без учёта инфляции и прочих амортизаций
15120/160 = 94.5 года

1000W
Стоимость (100+116*10)*70=88200 руб
Доход 0.8 * 1000 * 2 = 1600 руб
Окупаемость без учёта инфляции и прочих амортизаций
88200/1600 = 55 лет
+
avatar
  • Aostspb
  • 05 декабря 2016, 12:29
0
94.5 года
Красиво. Но если взять более современные значения: доллар =65 руб, а цену киловатта в Москве (Одноставочный тариф) =5 руб — то окупаемость составит уже 29 лет.

Цены 2 рубля за киловатт — в Питере тоже давно нет.

При цене 8 рублей за киловатт — окупаемость уже меньше гарантийного срока службы панелей: 18 лет. Я когда-то считал, и получал границу на 8.3 рубля за киловатт, но тогда панели были дороже.
+
avatar
  • UWU
  • 06 декабря 2016, 11:34
0
Красиво. Но если взять более современные значения: доллар =65 руб, а цену киловатта в Москве (Одноставочный тариф) =5 руб — то окупаемость составит уже 29 лет.
По доллару вообще всё туманно, и на долгосрок, я бы брал скорее 100 рублей, а то и 150 рублей за доллар, чем 65 руб.

Ещё не учтена деградация батарей. Она вроде не очень большая, 10% за 10 лет, и 20% за 20 лет. Но, возможно, реальность окажется более печальной.

Также не учтены дополнительные затраты. Грубо говоря, провода и основания на которых должны стоять панели тоже денег стоят.

Цены 2 рубля за киловатт — в Питере тоже давно нет.
В Питере другая беда — солнечных дней ох как мало.

Тем не менее, срок окупаемости ДЕСЯТИЛЕТИЯ! А это только окупаемость, про прибыль можно даже не думать.

Как я и сказал, при таких сроках окупаемости солнечная энергетика имеет смысл только, если электричества централизованного нет совсем или оно очень не стабильно работает.
+
avatar
  • Aostspb
  • 01 декабря 2016, 13:51
0
Я представляю что будет твориться в эл сетях если все кому не лень будут отдавать в сети через эти инверторы.
Расскажете? :) А то я уже несколько лет «отдаю» — и ничего не замечаю.
+
avatar
  • Serj_I
  • 01 декабря 2016, 15:23
0
Ну Вы может ничего и не замечаете, а вот остальные замечают когда из сети помехи и постоянка прут.
Если только вы не используете хороший и дорогой инвертор у которого на выходе чистый синус.
+
avatar
  • Aostspb
  • 01 декабря 2016, 15:33
0
Использую плохой и дешевый.

Расскажите — как (и где) «остальные замечают», если у меня ничего не видно.
+
avatar
  • UWU
  • 01 декабря 2016, 19:08
0
Ну Вы может ничего и не замечаете, а вот остальные замечают когда из сети помехи и постоянка прут.
Помехи прут от ЛЮБОЙ импульсной нагрузки. Особенно если амплитуда таких импульсов значительна. Чаще всего гадят в сеть самый простые устройства, вроде регуляторов яркости для люстр, или что-то мощное, вроде сварки.

Если только вы не используете хороший и дорогой инвертор у которого на выходе чистый синус.
Речь идёт о grid решения, а не о простых инверторах. Grid решения, насколько я видел у дядюшки Ляо, используют только чистый синус. Поэтому и цена таких решений всегда выше, чем у простых инверторов.
+
avatar
  • Aostspb
  • 02 декабря 2016, 10:48
0
Помехи прут от ЛЮБОЙ импульсной нагрузки.
Я так понимаю, Вы у себя дома уже побороли все импульсные блоки питания в бытовой технике, и осталось только помеха от генерации grid-tie инверторов? :)
+
avatar
  • UWU
  • 02 декабря 2016, 13:12
0
Сейчас редко какая бытовая техника сделана не на импульсных блоках питания. Импульсные блоки питания не чувствительны к импульсным помехам.
+
avatar
  • mike888
  • 30 ноября 2016, 23:51
0
Теоретически возможно, но количество бумажек которые надо получить гробят эту затею. Ну и счётчик нужен соответствующий. А так инверторы эти www.a-electronica.ru/price.html позволяют синхронизироваться с сетью и отдавать излишки. Кстати выходит дешевле чем от дядюшки Ляо кота в мешке заказывать.
+
avatar
  • kirich
  • 01 декабря 2016, 02:28
0
Теоретически возможно, но количество бумажек которые надо получить гробят эту затею.
Я примерно это и имел в виду под словами —
вот теперь до ума довести бы
сырое пока все.
+
avatar
  • UWU
  • 01 декабря 2016, 11:58
+1
А так инверторы эти www.a-electronica.ru/price.html позволяют синхронизироваться с сетью и отдавать излишки. Кстати выходит дешевле чем от дядюшки Ляо кота в мешке заказывать.
У дядюшки Ляо цена будет в разы ниже.
+
avatar
  • UWU
  • 30 ноября 2016, 23:15
0
Не проще сразу купить прожекторы на нужное напряжение?
Прожектор в помещениях как-то не к месту. В помещениях лучше рассеянный свет.
+
avatar
0
НЕ синхронный преобразователь за более чем 2 бакса ну даже не знаю, разве что он высоковольтный (до 40В). Думаю должно быть дешевле.
А вот микросхемок отдельно пожалуй прикуплю десяток. Как раз собираю LED панели. Спасибо за обзор! Плюс от меня!
+
avatar
  • tirarex
  • 30 ноября 2016, 23:09
0
Есть диоды на 30+ вольт, так что смысл в сорока есть
+
avatar
  • flymouse
  • 01 декабря 2016, 00:07
0
Никто и не говорит что нет смысла в 40-ка, для обычный диодов такой драйвер немножко избыточен и нет смысла платить за этот избыток.
+
avatar
  • Aostspb
  • 01 декабря 2016, 13:56
0
Был бы драйвер на PT4115 — не надо было бы городить часть схемы с транзистором, хотя и с этой схемой можно помудрить вокруг 1-й ноги (CS): в даташите что-то написано про PWM регулировку.
+
avatar
  • demonk
  • 01 декабря 2016, 14:46
0
Кстати да, есть же схемка Typical System Application (PWM DIMMING).
Но это же нога обратной связи с шунта, +3,3В погасит светодиод, а 0B — включит. Без транзистора для инверсии сигнала датчика не обойтись, ну и резисторов.
+
avatar
  • Aostspb
  • 01 декабря 2016, 14:50
0
Если я правильно помню, на «датчике» есть джампер, переключающий логику «сигнала». Диод с резистором — да, понадобятся…
+
avatar
  • demonk
  • 01 декабря 2016, 15:02
0
Не, джампер задержку выключения меняет.
+
avatar
  • BuntovD
  • 01 декабря 2016, 20:45
-1
Увеличиваем эффективность домашней солнечной установки с помощью 10 Вт светодиодного драйвера
Понимая под солнечной установкой то, что производит энергию, на первых порах подумал про это:
И к аккумуляторам стоит прикрутить защиту от переразряда, например такую
+
avatar
  • Aostspb
  • 02 декабря 2016, 10:50
+1
И к аккумуляторам стоит прикрутить защиту от переразряда
У ТС для этого целый контроллер заряда стоит — он умеет и от разряда батарею защищать.
+
avatar
0
Я специально не стал отвечать на этот бред, т.к. не видел смысла вести полемику. Чел просто не понимает о чём пишет. С такими бессмысленно спорить ;)

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.