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Energia Alternativa ed Energia Fai Da Te > Solare Fotovoltaico

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Switch automatico Enel-Fotovoltaico
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kekko.alchemi

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Inviato il: 18/9/2011,19:23

Salve a tutti, in questi giorni ho costruito una scheda elettronica in grado di passare automaticamente all'ENEL in caso le batterie del mio impianto si scarichino e di ripassare al Fotovoltaico quando le batterie siano nuovamente cariche.

Stanco di dover star sempre a combattere con fili e morsetti per effettuare il cambio mi sono deciso di progettare questa scheda. In questo post vedremo passo-passo come costruirla dall'Hardware al Firmware di gestione.

Questa è una foto di come è venuta la scheda, appena ho un po' di tempo aggiungo tutto il resto...

ForumEA/us/img534/8828/img0400640x480.jpg

Saluti Kekko





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L'universo è dominato dagli estremi, l'infinitamente grande e l'infinitamente piccolo.
Ma l'equilibrio è ciò che plasma la materia di cui siamo fatti.
by kekko

 

drmacchi11
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Inviato il: 18/9/2011,20:04

Olah , pure la scheda serigrata col nome ! ma chi sei ? Mandrake ? faccine/smile.gif

 

kekko.alchemi

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Inviato il: 19/9/2011,01:27

Ahahah no ma è una cavolata!! Domani se ho tempo metto le foto di tutti i vari passaggi.

Kekko



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superlep
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Inviato il: 19/9/2011,11:49

complimenti vivissimi.
sarei interessato anche io.
grazie

 

hollywoodrz

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Inviato il: 19/9/2011,21:26

sei veramente molto bravo
sarà pure una cavolata come dici ma sei veramente molto bravo complimenti

 

kekko.alchemi

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Inviato il: 20/9/2011,00:13

Grazie per i complimenti, ma è davvero una cosa semplice...

Analizziamo più nel dettaglio lo schematico e il PCB di questa centralina. Cominciamo con il descrivere la situazione che ho a casa e la versatilità di questa scheda.

Nella mia abitazione, avendo l'azienda agricola adiacente, ho la trifase+neutro dall'Enel e perciò l'impianto di casa ripartisce le 3 fasi ognuna su un piano (la casa è a 3 piani), e doverla alimentare con la monofase dell'Inverter del fotovoltaico risultava "complicato". Dentro casa non ho nessuna utenza che lavora con la trifase, come già detto ho una fase su ogni piano e perciò di fatto ho i 230V sfasati di 120° su ogni piano. Ma questa ultima cosa poco importa per i miei fini, così ho pensato che scollegando l'Enel e cortocircuitando le 3 fasi di ingresso di casa avrei potuto connettere l'Inverter direttamente sulle 3 fasi in corto (che diventano una sola fase) e sul neutro. Così facendo infatti non ci sono stati problemi di nessun tipo, quando poi ho bisogno di tornare all'Enel scollego totalmente l'Inverter riapro il corto delle 3 fasi su casa e riconnetto il tutto (3 fasi + neutro) all'Enel.

Per fare tutto ciò si necessita l'uso di 8 Relè, quelli che ho usato io sono relè da 250V 30A. Sicuramente la mia condizione è una condizione abbastanza rara e di solito tutto questo "impiccio" non è necessario, e bastano così solamente 4 Relè, in teoria ne basterebbero 2, ma con 4 abbiamo più sicurezze... poi vedremo il perchè.

In questo post affronteremo tutte e due i tipi di switch perchè ne sto già costruendo un altro monofase per un mio amico, dove non cambio assolutamente nulla, ma mi limito a montare 4 relè invce di 8 sulla basetta, lasciando firmware e circuteria invariati. Perciò per la monofase come anche per la trifase potere prendere per buono quello che descriverò di seguito.

Partiamo dallo schematico, molto semplice nel suo insieme, dove potete vedere un microcontrollore che è il cuore del sistema, in questo caso ho utilizzato un Atmega32 in SMD (che vuol dire in miniatura), qualche regolatore di tensione e un transistor NPN per ogni relè. Il circuito in questione è questo:
ForumEA/us/img33/6182/immagine2640x425.jpg

Le porte PB0 e PB1 del micro pilotano i due stadi di transitor che a loro volta pilotano i Relè. Quando PB0 è settata al livello logico 1 (escono cioè 5V dal pin del micro) e PB1 è settata a 0, l'Enel è commutata su casa e l'Inverter è escluso. Quando PB0 è settata a 0 e PB1 è settata a 1 l'Enel viene esclusa e viene commutato l'Inverter su casa.
Quando infine abbiamo tutte e due le porte settate su 0 avremo che casa è scollegata sia dall'Enel che dall'Inverter. Questa ultima fase è fondamentale per non rovinare il nostro inverter, in quanto rende possibile mettere una pausa di qualche secondo (2 - 3 sec sono sufficienti) tra una commutazione e l'altra. Vi spiego il perchè:

Può succedere che quando abbiamo commutato l'Enel su casa, stiamo alimentando la lavatrice più qualche lampadina a basso consumo e abbiamo perciò dei carichi induttivi sui cavi, se facessimo uno switch istantaneo sull'inverter succederebbe che la sinusoide generata dall'inverter si troverebbe sfasata rispetto a quella dell'Enel, e anche se quest'ultima risulta disconnessa i carichi induttivi (specialmente il motore asincrono della lavatrice) continuerebbe ad indurre una tensione sui cavi che potrebbe danneggiare il nostro inverter.

Riassunto in due righe, per evitare tutto ciò (guasti o blocchi di protezione), basta interporre una pausa di 2 - 3 secondi fra la commutazione fra Enel e Fotovoltaico e far smorzare così la tensione prodotta dai carichi induttivi.

Bene, a questo punto vi starete chiedendo come fa il microcontrollore a sapere che c'è corrente dall'inverter, ebbene ci riesce grazie ad una porta che viene settata ad 1 nel caso ci sia tensione dal lato dello stadio dell'Inverter. Un piccolo fotoaccoppiatore correlato da qualche resistenza e condensatore provvede a rilevare la presenza o no della 220V dell'inverter e a settare la porta del micro come corrisponde.
La parte del circuito in questione è questa qui:
ForumEA/us/img21/5168/immagine3640x464.jpg




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by kekko

 

kekko.alchemi

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Inviato il: 20/9/2011,00:52

Ora il nostro amico ATmega32 con questi dati, è in grado di gestire la casa come meglio crede e non dovrete preoccuparvi più di nulla perchè penserà a tutto lui. faccine/smile.gif

Ma passiamo ora alla parte più divertente che è la progettazione del PCB (le piste dello stampato). Per rendere più compatta la centralina ho optato per una scheda a doppia faccia dove le piste di rame corrono sia sopra che sotto la basetta. Questo è lo sviluppo dello schematico con Protel (software per il disegno e la progettazione di circuiti stampati). In blu sono evidenziate le piste che sono sotto la basetta e in rosso quelle che sono sopra:
ForumEA/us/img838/575/immagine1lx.png



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kekko.alchemi

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Inviato il: 20/9/2011,01:36

Si stampano (con una stampante laser) le due faccie su due lucidi e si appoggiano sopra e sotto la basetta di rame facendo combaciare le piste delle due faccie. La basetta di rame deve essere pretrattrata con del fotoresistent che in questo caso ho applicato con una bomboletta spray di PRP. Ora dovrebbe essere tutto pronto per l'incisione del fotoresistent con il bromografo (una lampada a raggi UV) in grado di rendere solubile in soda caustica la parte colpita dai raggi UV. La parte che resterà protetta dal toner che ha stampato le piste sul lucido sarà resistente alla soda e rimarrà impresso come una fotografia.
Questo è il risultato che si ottiene dopo l'esposizione ai raggi UV, sono già visibili i tratti del circuito stampato.

ForumEA/us/img825/6772/img0393640x480.jpg

Si sviluppa poi in soda caustica al 10% e successivamente si corrode il rame scoperto (in eccesso) con acido cloridrico addizionato di acqua ossigenata. Si effettuano poi i fori sulle piazzole corrispondenti, e si applicano così i vari componenti. Il risultato che si ottiene è in questo caso la nostra centralina di Switch Enel-Fotovoltaico.


ForumEA/us/img718/9330/img0399640x480.jpg
ForumEA/us/img62/3369/img0401640x480.jpg
Questo invece è il retro dello stampato, meno raffinato perchè contiene le piste di potenza dei relè che ho stagnato per permettere un maggior trasporto di corrente.


ForumEA/us/img163/5466/img0404640x480.jpg


A breve affornteremo la stesura del firmware in C++ e la successiva programmazione del microcontrollore.

Un saluto Kekko



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jumpy75

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Inviato il: 25/9/2011,15:52

complimenti, e' veramente un ottimo lavoro!

 

mixtrb

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Inviato il: 26/9/2011,12:33

OT
che programmi usi (se li usi) per la simulazione del comportamento dei circuiti?
tipo: PSSpice?

byez

 

kekko.alchemi

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Inviato il: 26/9/2011,12:44

La testa! ahahahah faccine/smile.gif In genere se sono circuiti semplici non uso simularli ma me li studio su carta, se poi invece le cose diventano complicate e voglio vedere come si comporta un componente in determinate condizioni utilizzo Multisim.



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mixtrb

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Inviato il: 26/9/2011,23:53

CITAZIONE (kekko.alchemi @ 26/9/2011, 13:44)
La testa! ahahahah faccine/smile.gif In genere se sono circuiti semplici non uso simularli ma me li studio su carta, se poi invece le cose diventano complicate e voglio vedere come si comporta un componente in determinate condizioni utilizzo Multisim.

c'è anche per Linux?
Multisim, non la testa faccine/wink.gif faccine/biggrin.gif faccine/biggrin.gif

 

michele1968
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Inviato il: 25/12/2012,10:25

Ciao Kekko complimenti per il tuo lavoro. Da ingegnere civile alle volte mi pento un po di non avere fatto elettrotecnica.... Comunque volevo chiederti se il tuo marchingegno soddisfa il mio bisogno. Ho dei moduli usati (1,5 kw) che vorrei in qualche modo usare. Stavo pensando a distribuirli su una tettoia e alimentare, tramite un iverter economico, la mia casa di abitazione. In caso di carenza o fabbisgno ulteriore di energia il sistema dovrebbe prelevare dalla rete l'energia.
E' cosi? Sei disponibile e a quale prezzo mi faresti uno switch a anche a me?
Ciao

 

michele1968
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Inviato il: 26/12/2012,13:09

Help! Sono incasinato non so come fare a risolvere un problema. Sono indeciso se insistere per lo swich di cui sopra o prendere direttamente un inverter della studer serie xtm da 2000 euri... Qualcuno mi sa consigliare... anche eventualemente soluzioni alternative e meno economiche... CIAO e grazie comunque

 

FlavioG78

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Inviato il: 3/1/2013,09:12

Complimenti! Gran bel lavoro! faccine/smile.gif

 
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