SolTrak 8051

04.2012
WWW.SOLTRAK.CBA.PL
STEROWNIK OBROTNICY SOLARNEJ
Instrukcja zastosowania | autor Mirell
Sterownik Sotrak 8051
www.S
Soltrak.cba.pl
Charakterystyka sterownika Soltrak 8051
Sterownik skonstruowano do zamontowania w obrotnicy sat SG2100 i jej
odpowiednikach.Płytka jest kompatybilna mechanicznie i elektronicznie z oryginalną. Takie
rozwiązanie sprawia, że urządzenie jest małe i zwarte, bez dodatkowych podzespołów
umieszczonych w oddzielnych obudowach.
Soltrak to koncepcja wykorzystania fabrycznego urządznia jakim jest nowoczesna
obrotnica satelitarna do zbudowania układu nadążnego dla ogniw fotowoltaicznych. To
proste w montażu urządzenie pozwoli na znaczne zwiększenie sprawności energetycznej
baterii słonecznej. Wyniki przeprowadzonych testów przedstawiam na stronie nr 3.
Zalety tego rozwiązania to:
 niska cena
 mobilność
 prosta i zwarta konstrukcja
Wadą jest ograniczenie ciężaru, a zatem idzie również i maksymalnej mocy sterowanych
ogniw do wartości ok. 12kg (typowo dla obrotnic), czyli o mocy do ok.130W. W zamierzeniu
to rozwiazanie miało znaleźć zastosowanie dla podstawowych lub alternatywnych źródeł
zasilania w miejscach, gdzie nieopłacalne lub niemożliwe jest podłączenie do sieci
energetycznej.
Zastosowanie:
 Działki letniskowe
 Obozowiska
 Caravaning
Niewątpliwą zaletą zastosowania obrotnicy satelitarnej jest jej niewielki pobór
prądu w czasie pracy. Znacząco polepsza to bilans mocy, dając znaczny przyrost
produkowanej enrgii, wynikajacy z optymalnego ustawienia źródła fotowoltaicznego
w stosunku do oświetlenia słonecznego.
Zysk energetyczny, wynikający z zastosowania Soltraka, przedstawiają wykresy.
przdstawione na stronie nr 3. Testy przeprowadzono w tym samym czasie (jednakowe
warunki nasłonecznienia) przy dwóch konfiguracjach sprzętowych. W pierwszej użyto trakera
Soltrak , w drugiej - ogniwa ustawionego na stałe (azymut 180o - południe) z kątem elewacji
optymalnym dla danego dnia.
-2-
Sterownik Sotrak 8051
www.S
Soltrak.cba.pl
Pomiary
Pomiary urządzenia SolTrak 8051 zostały przeprowadzone w dniu 2012-11-11.
Warunki badania: słoneczny dzień z lekko zamglonym niebem . Do testów użyto ogniwa PV o
mocy 40W i napięciu 12V, pomiar przeprowadzono od godz 600 do 1930.
Pomiar prądu ogniwa
Linią niebieską oznaczone są dane uzyskanego prądu dla baterii sterowanej urządzeniem
SolTrak, linia brązowa wskazuje dane dla prądu ogniwa umieszczonego nieruchomo.
3,00
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
soltrak prąd [A]
19:00
18:00
17:00
16:00
15:00
14:00
13:00
12:30
12:00
11:30
11:00
10:30
10:00
9:00
8:00
7:00
6:00
0,00
stałe położenie prąd [A]
Zysk energetyczny w zakresie pomiaru
Zysk uzyskanego prądu z zastosowaniem SolTraka w funkcji czasu w porównaniu do ogniwa
umieszczonego statycznie.
1800%
1600%
1400%
1200%
1000%
800%
600%
400%
200%
-3-
19:00
18:00
17:00
16:00
15:00
14:00
13:00
12:30
12:00
11:30
11:00
10:30
10:00
9:00
8:00
7:00
6:00
0%
Sterownik Sotrak 8051
www.S
Soltrak.cba.pl
Zysk energetyczny w bliskości górowania słońca
Zysk uzyskanego prądu z zastosowaniem SolTraka w funkcji czasu dla zakresu godzin
południowych (1000 – 1500) w porównaniu do ogniwa umieszczonego statycznie.
20%
18%
16%
14%
12%
10%
8%
6%
4%
2%
15:00
14:30
14:00
13:30
13:00
12:45
12:30
12:15
12:00
11:45
11:30
11:15
11:00
10:45
10:30
10:15
10:00
0%
Średni uzyskany prąd ogniwa w czasie testu
2,50
2,00
1,50
soltrak
stałe
1,00
0,50
0,00
Wnioski
Układ znacząco poprawia zysk energetyczny, zwłaszcza dla skrajnych zakresów połozenia
słońca. Średni prąd za czas testu wynosi przy zastosowaniu SolTraka - 2A, dla statycznie
umieszczonego ogniwa - 1,33A. Daje to przyrost sprawności ok. 56%.
-4-
Sterownik Sotrak 8051
www.S
Soltrak.cba.pl
Parametry
Parametry sterownika:
 Napięcie zasilania 11-15V
 Pobierany prąd ok. 20 mA
UWAGA! Inne parametry tj. prąd pobierany w czasie działania, szybość przesuwu
kątowego, nośność itp. zależą od współpracujacej ze sterownikiem obrotnicy. Proszę
ich szukać w specyfikacji technicznej producentów tych urzadzeń.
Opis techniczny
Sterownik zbudowany jest w oparciu o mikrokontroler AT89C2051 pracującym
z zegarem 12MHz. Elementami załącazjącymi silnik trakera są przekaźniki o maksymalnym
prądzie obciążenia 2A. Ponieważ wykorzystywane są oryginalne gniazda (F), kodowanie
sygnału z czujnika słońca odbywa się za pomocą poziomów napięcia wyjściowego.
Algorytm sterowania (program) umożliwia sterowanie rewersyjne trakerem,
powrót z pozycję wschód po zapadnięciu zmroku (osiagniecie limitu zachód sygnalizowane
jest serią dźwieków). Oprócz sterowania automatycznego możliwe jest również sterowanie
lokalne za pomocą mikroprzycisków.
Poniżej fotografie przedstawiają dpowiednio: moduł Soltrak 8051 w wersji z
przekaźniakmi jako elementami wykonawczymi, który to moduł należy umieścić w obudowie
obrotnicy oraz moduł fabryczny znajdujący się jeszcze w obudowie obrotnicy anteny
satelitarnej. Kierunek żyły widącej przelutowywanego przewodu, rozmieszczony jest tak
samo jak w module fabrycznym.
-5-
Sterownik Sotrak 8051
www.S
Soltrak.cba.pl
Moduł sterownika występuje również w wersji z tranzystorami bipolarnymi,
pracującymi w mostku typu H. Takie rozwiązanie eliminuje przekaźniki, będące elementami
stykowowymi, co w założeniu powinno przyczynić się do poprawy niezawodności stopnia
końcowego oraz zmniejszenia zużywanej energii podczas załączenia silnika. Widok tego
wykonania przedstawia fotografia poniżej. Obie wersje są ze soba całkowicie kompatybilne
zarówno elektrycznie jak i mechanicznie.
-6-
Sterownik Sotrak 8051
www.S
Soltrak.cba.pl
Obudowa czujnika słońca
Urządzenie wytwarzane jest jako zestaw modułów składajacy się z płytki czujnika
oświetlenia oraz płytki kontrolera ( patrz str.6). We własnym zakresie , według własnej
koncepcji i potrzeb należy umieścić czujkę w obudowie chroniącej płytkę z elektroniką przed
szkodliwym działaniem warunków zewnętznych. Przykładowe rozwiązania dla czujnika
słońca przedstawiono poniżej. Zastosowano w nich polistyrenową obudowę od elementów
SMD (zdjęcie po lewej stronie), w drugim zaś przypadku pojemnik nabyty w aptece.
Połaczenia wychodzącego z czujnika sygnału z blokiem kontrolera dokonujemy elastycznym,
jednożyłowym przewodem ekranowanym, zgodnie ze schematem, umieszczonym na stronie
nr 7 niniejszej instrukcji.
-7-
Sterownik Sotrak 8051
www.S
Soltrak.cba.pl
Montowanie baterii słonecznej na obrotnicy
Fabrycznie sprzedawane ogniwa fotowoltaiczne wyposażane są w aluminiową
ramkę. Taką baterią należy przystosować do zamocowania na obotnicy. Odpowiedna
konstrukcję, celem ogranicznia ciężaru, wykonujemy z azmknietych profi aluminiowych o
przekroju prostokątnym. Jako element łaczący konstrukcję z rurą obrotnicy stosujemy
uchwyt grzbietowy od czaszy anteny satelitarnej. Uchwyt ten możliwy jest chyba jedynie do
nabycia w skupie złomu. Ponieważ kształt rury siłownika nie zapewnia optymalnego toru
śledzenia słońca, zawieszenie należy poddać pewnym modyfikacjom. Rama nośna baterii
słonecznej musi znajdować się w osi silnika obrotnicy. Niezbędne jest oddalenie ramy solara
od uchwytu grzbietowego na taką odległość, aby nie ocierała się ona o obudowę
pozycjonera. Całość mocujemy na maszcie. Wszystkie szczegóły na fotkach poniżej. Więcej
informacji na stronie www.S
Soltrak.dl.pl.
-8-
Sterownik Sotrak 8051
www.S
Soltrak.cba.pl
Schemat montażowy podłączenia sterownika Soltrak 8051.
Poniżej przedstawiono schemat połączenia poszczególnych części składowych wchodzących
w skład sterownika Soltrak 8051. Kolorem czerwonym oznaczono dodatni biegun zasilania,
kolorem czarnym–biegun ujemny (masa). Przy podłączaniu urządzenia należy zachować
ostrożność bowiem odwrotna biegunowość zasilania spowoduje uszkodzenie sterownika!
Płytka kontrolera znajduje się w obudowie obrotnicy dlatego nie widać jej na schemacie
montażowym. Widok tak zamontowanego sterownika przedstawia fotografia ponizej.
-9-
Sterownik Sotrak 8051
www.S
Soltrak.cba.pl
Schemat ideowy sterownika Soltrak 8051
- 10 -
Sterownik Sotrak 8051
www.S
Soltrak.cba.pl
Schematy montażowe Soltrak 8051
Poniżej przedstawiono schematy montażowe odpowiednio płytki głównej sterownika Soltrak
8051 oraz płytki sensora słońca.
- 11 -
Sterownik Sotrak 8051
www.S
Soltrak.cba.pl
Uwagi
W przypadku niepoprawnego działania programu lub zawieszenia się, proszę zresetować urządzenie przyciskiem, bądź odłączyć na chwilę napięcie zasilania .
Po zamontowaniu płytki sterowania do obudowy obrotnicy, należy sprawdzić, czy
pola lutownicze nie znajdują się zbyt blisko metalowego elementu przegrody. Jeżeli taka sytuacja ma miejsce, trzeba założyć przesłonę z izolującego materiału. Na zdjęciu zastosowano
samoprzylepną folię. Zdjęcia poniżej ilustrują zadania jakie należy wykonać.
W przypadku pracy na stałe w trudnych warunkach, zastosowane połączenia za pomocą elementów przejściowych chinch > F mogą okazać się zawodne. Rozwiązaniem jest zastosowanie
samodzielnie wykonanych połączeń składających się z krótkiego odcinka niesymetrycznego
przewodu antenowego do którego przylutowano przewód dwużyłowy. Takie rozwiązanie
można zastosować zarówno dla przewodu czujnika oswietlenia jak i zasilania, pamiętając
o zachowaniu odpowiedniej biegunowości.
- 12 -