Организация автономного питания для домашних устройств. Первые проблемы (часть 2)

Из первой части моего обзора можно понять, что установка солнечной панели на балконе прошла без осложнений. Второй этап — подключение контроллера.

Но, оказалось, что солнечные контроллеры для заряда АКБ бывают разные. Есть дешевые PWM, есть недорогие MPPT, а есть очень дорогие гибридные MPPT модули. Как думаете, какой был куплен первым?

Ответ очевиден ибо все хотят сэкономить и я не исключение. Поэтому выбрал бюджетный PWM контроллер 60A, с LCD дисплеем и двумя USB портами. Как утверждалось, эта модель способна выдавать заряд на USB портах даже без подключенной АКБ. 

Но я несколько забежал вперед. Вначале нужно было пробить стену, завести в отверстие провода внутрь помещения, на стене закрепить DIN-рейку, на нее повесить пакетник и PWM контроллер. И только потом подключить провода от солнечной панели. Казалось, проще простого!

Так-то оно так, да трошечки не так

Первую проблему преподнесла бетонная стена. Перфоратором я ее почти пробил… но оставалось каких то три-четыре сантиметра, чтобы выйти наружу балкона. Однако сверло диаметром 10 мм дальше не шло. В итоге потратил час времени и, наконец, понял, что попал в криптонит арматуру. Пришлось бить отверстие снаружи, приблизительно отметив место сверления напротив. 

Получилось как в анекдоте про строительство тоннеля под Ла-Маншем. Американцы с помощью навигации по GPS обещали пробить тоннель за 20 млрд. Немцы заявили, что с помощью сверхточного лазера сделают работу за 10 млрд. Русские готовы были выполнить проект за 2 млрд. 

— Каким образом? – изумилась комиссия
— Мы возьмем две бригады строителей и пустим их навстречу другу
— А если они не встретятся?
— Тогда у вас будет два прекрасных тоннеля!

У меня так и получилось. Только первый «тоннель» не дошел до места назначения. В итоге через второй «тоннель» удалось провести провода от солнечной панели внутрь помещения. И еще… Стена изнутри утеплена пенополистиролом и в процессе работы патрон перфоратора продавил в утеплителе большую вмятину. И выглядело это непотребство не совсем красиво. Точнее, совсем некрасиво.

Хорошо, что, пробиваясь снаружи, сверлом попал в изначальное входное отверстие. Однако результат вопил о моей просчете. Я же считал, что это злой фатум. Возьми я сверло на пару сантиметров левее или правее, то все вышло бы иначе.

Теперь нужно повесить DIN-рейку. С пакетником проблем не было, он устанавливался на нее штатно. А вот корпус PWM контроллера был гораздо шире. Пришлось сверху и снизу на DIN-рейку приварить две полосы шириной 40 мм. Наплывы сварки зачистил болгаркой, просверлил крепежные отверстия и покрасил. После чего этот DIN мутант был закреплен на стене дюбелями. Выглядит не очень, но «работает».

На нижней пластине просверлил четыре отверстия. Планировал туда вставить стяжки и зафиксировать кабеля. Опасался, что винтовые зажимы на контактной планке PWM контроллера будут плохо держать. Винты здесь, действительно, очень мелкие и провода 11AWG еле-еле втискиваются в разъемы на контактной планке. Налицо явное несоответствие мощности PWM контроллера пропускному току на контактных площадках. С пакетником такой проблемы нет, винты и зажимные пластины здесь крупные.

Подключение PWM контроллера

Схема подключения контроллера к солнечной панели стандартная. Но настоятельно рекомендуют в разрыв плюсового провода от солнечной панели поставить пакетник. Что я сделал изначально.

Как правило, PWM и MPPT контроллеры автоматически определяют вольтаж батареи. Для этого нужно перед подачей напряжения от солнечной панели подсоединить АКБ. Именно так, сначала АКБ, а после включаем пакетник (солнечную панель). Это нужно, чтобы контроллер определил, с какой батареей ему придется работать – на 12В или на 24В.

У меня такого АКБ не было. Поэтому пришлось исхитриться: взял три элемента 18650 Li-Ion с лепестками, соединил их последовательно и подключил к PWM контроллеру. Щелкнул пакетник, PWM контроллер определил вольтаж 12В, в его в меню выбрал тип батареи Li-Ion.

Однако следует знать, что не все дешман PWM контроллеры такого типа способны работать с литием. Многие рассчитаны только на автомобильные аккумуляторы (свинцово-кислотный, EFB, AGM, гелевый и т.д.). Хотя встречаются и уникальные экземпляры – в их прошивке заложены профили большинства батарей, включая LiFePO4. Но если честно, таких модулей я не встречал.

Сентябрь быль жарким и на ярком солнце панель выдала 22,3В. После чего связку из трех элементов 18650 я отключил. К USB портам на лицевой панели PWM контроллере подсоединил кабеля. Как было и обещано USB порты «заработали» без батареи, что позволило заряжать смартфоны, павербанки, BT-наушники и прочую мелочевку. Только радость продлилась недолго — через две недели мой PWM контроллер «накрылся». Вот и вторая проблема.

Ремонт PWM контроллера

Вскрытие показало, что сгорели два SMD резистора R31 и R32. Сгорели до угольков и «прихватили с собой» часть дорожки на печатной плате возле диода D11. Номинал резисторов было определить невозможно. Благо в Сети нашлась по ним информация. Оказывается, у ряда пользователей встречается аналогичная проблема – при зарядке устройств от USB портов у таких PWM контроллеров выгорают эти резисторы.

Нашлось даже видео ремонта, на котором четко обозначился номинал каждого SMD резистора, включенного в параллель – 10 Ом. Скальпелем я срезал горелый полигон, зачистил маску возле диода и залудил пятачок. Вместо ушедших в Вальгаллу сопротивлений поставил два советских резистора МЛТ.

Контроллер заработал, но нагрев резисторов был ощутимый – тепловизор показал до +97С. «Это издевательство» — сказал я сам себе, отключил PWM недоразумение и заказал контроллер MPPT PowMr 20A на Алиэкспресс.

Sole turistico облико морале

Впрочем, у меня был резерв — туристическая складная солнечная панель. Приехала она ко мне чуть раньше той, что смонтирована на балконе. Ссылку на туристическую 45 Вт солнечную панель USB Type-C PD 18 Вт я оставил внизу, только будет продавец другой, моего лота уже нет. Тогда же она обошлась мне в 54 доллара.

Модель простенькая. Четыре монокристаллические панели закреплены на синтетической ткани. В разложенном состоянии ее размеры составляют 1020x280 мм. Ширина – около 15 мм. Комплектация нехитрая – два алюминиевых карабина, листок инструкции и переходник Type-C-USB. В нижней части тканевой основы имеется «карман», в котором скрыт контроллер с двумя портами USB и портом Type-С. По отзывам рекомендована именно такая конфигурация портов – сообщали, что на плате такого контроллера крупнее дросселя и мощнее силовой транзистор. В качестве индикатора питания служит светодиод красного цвета.

На природу я ее брать не планировал, решил повесить на окно. Таким образом, у меня в работе оказались две солнечных панели – наружная (на балконе) и внутренняя (в комнате).

Монокристаллическая солнечная панель ETFE

* Мощность — 45 Вт
* Эффективность преобразования ≥20%
* Выход:
      1.USB-A — макс. 5В, 3А
      2.USB-A (оранжевый) — QC3.0, макс. 24 Вт (5/9/12В)
      3. Тип-C — PD 18 Вт Макс (5/9/12В)
* Материал — полиэстер
* Цвет — черный
* Вес — 0,95 кг

Установка sole turistico заняла около часа времени. На верхнем оконном откосе у меня уже имелась металлическая направляющая для раздвижных штор. Под нее завел вспененный полихлорвинил (ПВХ) толщиной 4 мм. Предварительно по краям ПВХ листа сделал два отверстия – ровно напротив люверсов солнечной панели.

В эти отверстия пропустил пластиковые стяжки и повесил на них солнечную панель.

Благодаря такой конструкции удалось разместить туристическую панель практически впритык к оконному стеклу.

Смартфоны и павербанки удобно заряжать прямо на подоконнике. Опасался, что контроллер будет сильно нагреваться в тканевом кармане. Но опасения были напрасны – даже на ярком солнце нагрев модуля не превышал +35С.

Временное решение, но эффективное

Пока ко мне добирался MPPT контроллер PowMr 20A, я приобрел еще один зарядный модуль — почти как на туристической солнечной панели. Только этот модуль имел «на борту» еще и гнездо 12В. Продавец позиционирует этот модуль как DIY. Задняя стенка на корпусе снимается, к входу платы подпаиваются провода, а провода подключаются к солнечной панели. В данном случае я планировал подключить балконную панель.

Плата собрана весьма качественно. К пайке не придерешься, флюс отмыт. Силовая часть 12В собрана на диоде Шоттки THY2550. Но я решил перестраховаться и приклеил на него медную пластину толщиной 2мм в качестве радиатора.

Возможно «перебдел». Модуль при подключенных нагрузках еле-еле теплый. В хорошую, солнечную погоду можно заряжать и смартфон, и, например, робот-пылесос. На USB портах тестер KEWEISI KVS-20 показывает напряжение 5.05В и ток 1.2А. В процессе зарядки на модуле плавно мигает зеленый светодиод.

В плохую, пасмурную погоду (фото ниже) USB тестер KVS-20 показывает 4.46В и ток 0.19А. Что позволяет весьма медленно заряжать лишь одно устройство. 

Кроме того, следует учитывать продолжительность светового дня. Летом наружная солнечная панель (на балконе) начинает работать с самого восхода солнца – с 7 утра. Заканчивает заряд около 7 вечера. Зимой она «стартует» с 9 часов утра и заканчивает около 5 часов вечера.

С туристической панелью ситуация несколько иная. В том плане, что она «просыпается» на 1 час позже. Сказывается то, что снаружи широкие оконные откосы закрывают ей доступ к свету. В зимнее время sole turistico заканчивает генерацию энергии после 15-16 часов.

Первая часть обзора — mysku.club/blog/diy/101292.html

1. MPPT контроллер PowMr 20A - https://aliexpress.com/item/1005004514734793.html
2. Солнечная панель ETFE складная, 45 Вт, Type-C PD 18 Вт, USB QC3 — https://aliexpress.com/item/1005004348019814.html
3. Зарядный модуль DIY для солнечной панели — https://aliexpress.com/item/1005007320039421.html

На этом у меня все!
Всем удачи и бобра! ©