Солнечная батарея (+ контроллер) для доработки питания насоса домашнего водопада

Недавно опубликовывал отчет, про строительство водопада в саду — данный обзор об улучшении работы системы в моменты отсутствия солнца (облачность и вечернее время)

Как я писал в том отчете, при пропадании солнца (тучка набежала или вечереет) декоративный водопадик превращался в тыкву в эдакую альпийскую горку — вода переставала стекать по камням и все замолкало…
как-то так :(
Если рассматривать плохую (дождливую) погоду, то это не страшно- просто некому наблюдать за «красотой».
Кратковременные затенения тучками наоборот, даже некоторый цимус придают- меняется напор воды и форма/направления стекания ручейков.
А как вот как быть с относительно вечерним временем — когда еще хочется посидеть рядом с водопадиком, попить чай, «побаловаться плюшками», а солнца уже недостаточно для работы насоса? :)

Для решения вышеописанной проблемы, как минимум, требуется более крупная солнечная панель (с относительно недешевым ценником). Хотелось конечно сразу купить… но «жаба» давала о себе знать :(

Случайно попался на глаза, указанный в шапке лот, в котором, при отправке из России, получалась весьма приятная цена — не смог устоять! :)

Некоторое время даже не мог определиться с мощностью батареи- за указанную стоимость «чесалось» купить заметно бОльшую мощность, для использования не только с водопадом. Потом взял себя в руки, поумерил свои желания- и решил опробовать сначала небольшую батарею, во избежание попадания ее в кучу «бесполезных» покупок.

Основная идея покупки этого лота:
ну, во-первых, более мощная солнечная панель, что уже само по-себе будет давать более продолжительную работу (при меньшем освещении)
а во-вторых, что мне было даже более интересно — программируемый контроллер, который, кстати говоря, уже идет в комплекте.

Данный контроллер возможно настроить на отключение использования внешнего аккумулятора при разрядке до определенного напряжения… мысль улавливаете?

Рассматриваемая солнечная панель способна, кроме работы насоса, обеспечивать текущий подзаряд аккумулятора.
… наступает вечер или тучки набегают, контроллер переключается на работу от заряженного аккумулятора и работает до установленного нами напряжения!
То есть, например, ставим мы «граничное» напряжение на вольт ниже полностью заряженного, и насос работает полчаса от аккумулятора, затем выключается.
Устанавливаем напряжение отключение ниже на 2 вольта, и работает насос уже пару часов.

Пример чисто теоретический — зависит от емкости аккумулятора, потребляемого тока насосом и т.п., но думаю создать подобный регулируемый «буфер» вполне реально.

Заработает ли моя идея- узнаем вместе! ;)
На момент написания этой части обзора, я сам еще не знаю, чем закончится эксперимент!

Сначала немного покажу саму купленную солнечную панель, контроллер… а затем уже перейдем к «тактическим» и практическим экспериментам ;) Присланный комплект…

Солнечная панель

Для себя покупал 20 Вт.


Заявленные продавцом характеристики…

DSP-20P + USB
Максимальная мощность (Pmax): 20 Вт
Максимальное напряжение питания (Vmp): 18,00 в
Максимальный ток мощности (Imp): 1.11A
Напряжение открытой цепи (Voc): 21,60 в
Ток короткого замыкания (Isc): 1.3A
Вес: 1,9 кг
Размеры: 480*350*17 мм

Местами отличаются от наклейки самой панели…

Батарея, как видно из описания (и визуально)- поликристаллическая.
В верхней части батареи находится коробка коммутации, открывается довольно туго…

Внутри, кроме диода (используется по-сути при групповых соединениях) и контактов ничего нет :)

Контроллер

На передней панели контроллера, справа вверху, расположены два гнезда USB, в нижней части контакты под зажим.
В центре находятся три кнопки управления

Самая левая кнопка«меню» — при нажатии поочередно, по кругу, отображает: напряжение поддерживаемого заряда, напряжение на аккумуляторе включения нагрузки, напряжение отключения нагрузки, таймер работы нагрузки, тип используемого аккумулятора.
Правая кнопка — «ручное вкл/выкл нагрузки»

При удерживании кнопки «меню» на интересующем нас пункте можно войти в режим редактирования выбранного параметра (мигает индикация), при этом средняя и правая кнопки используются как ±

Имеется несколько вариантов работы нагрузки по расписанию:
24Н — нагрузка включена круглосуточно, возможно ручное управление правой кнопкой
0Н — нагрузка включается после захода солнца (в темноте) и выключается при появлении освещения.
1-23Н -продолжительность работы нагрузки, после захода солнца в часах.

При отключении аккумулятора, выбранные настройки сохраняются!

Довольно удобный таймер (при использовании в качестве нагрузки освещения ;), для моих же целей, логика работы таймеров не подходит :(

вид снизу

Сверху маркировка модели с краткими характеристиками

задняя часть пустая, металлическая плоская- бывают варианты использования рельефных пластин, так как задняя стенка на всех подобных контроллерах выполняет роль радиатора охлаждения.
Как и писал выше, задняя пластина используется вместо радиатора

Вид спереди

Где-то под экраном расположились «мозги» контроллера- маркировку рассмотреть не смог

Инструкция
Для сравнении две панели


На ярком солнце, без нагрузки, новая солнечная панель выдает до 21в

При затенении до 18.5в

и ток короткого замыкания 1А — т.е. в принципе мощность соответствует описанию.


Для примера, «старая» панель выдавала 19в на таком же солнце

и 16 при затенении

Ток, к сожалению, на этой панели сложно замерить — при замере только кратковременно появлялись цифры, и пропадали, наверное имеются какие-то элементы в залитой компаундом «черной коробочке» сзади панели.
Кратковременные показания появлялись примерно от 0.4 до 0.6А, то есть тоже примерно соответствуют заявленной мощности

Контроллер (и панель) в работе

Во всех инструкциях на подобные контроллеры имеется предупреждение о соблюдении последовательности подключения во избежании… неприятностей.

Первым подключается аккумулятор (его использование при работе контроллера обязательно), затем солнечная панель и уже последней нагрузка.

После подключения аккумулятора, на экране появляется его значок с текущим напряжением заряда и иконка подключенной нагрузки.


Текущее напряжение аккумулятора, контроллер показывает с заметной погрешностью — в моем экземпляре ошибка 0.3В


Как только подключаем солнечную панель, загорается иконка солнечной батареи и стрелка (от панели к аккумулятору) -начинает заряжаться аккумулятор, то есть на вид все нормально работает.

Значок нагрузки не светится — я отключил ее правой кнопкой

Зарядный ток
Кстати к USB выходам контроллера тоже нет претензий — смартфон заряжается без проблем, вот только токи заряда замерять не стал, особого смысла не вижу, да и пользоваться USB не планирую.

В процессе экспериментов оказалось, что контроллер настроить можно в определенных пределах, и например, установку отключения нагрузки невозможно установить выше 11.3в, а это не очень удобно для воплощения моей идеи- работа насоса будет слишком продолжительной

Поддерживаемое напряжение заряда возможно настроить в пределах:

Напряжение включения нагрузки (защита аккумулятора от разряда)

Напряжение отключения нагрузки (защита аккумулятора от разряда)

После отключения контроллера от аккумулятора, настройки сохраняются

Как я понимаю, что бы получить минимальное время работы необходимо установить минимальное напряжение заряда (12.7), 11.5 включение нагрузки и 11.3 отключение нагрузки… но и при таких настройках продолжительность работы даже от старой батареи УПСа оказалась более 9 часов!

Надо искать аккумулятор меньшей емкости, или подбирать более «дохлый» с УПСа (хорошо что у меня на работе их «как грязи», в принципе не проблема :)))

Хотя… в голову пришел еще один интересный вариант- можно увеличить нагрузку!
И сделать ее можно «полезной» — например подключить подсветку водопада с датчиком освещения, так даже симпатичнее должно получиться в сумерках и вечером.

К сожалению в этом обзоре не смогу Вам показать фото конечного результата -осень, холодает, не актуально сейчас этим уже заниматься. За зиму что-нибудь соберу/прикуплю интересное, весной буду собирать :)

По покупке:

В принципе доволен! Насос от этой солнечной панели ЯВНО работает дольше (при меньшем освещении) + ее мощности на солнце достаточно для заряда аккумулятора + имеется в комплекте контроллер, с помощью которого возможно организовать практически круглосуточную работу водопада.
Логика таймеров контроллера в большей степени «заточена» под работу освещения в вечернее и ночное время -мне не слишком удобна, но возможно пригодится другим пользователям.

Всем удачи и хорошего настроения! ☕