miercuri, 22 decembrie 2010

Celule solare ieftine pe e-bay

Am găsit chiar azi o ofertă foarte bună de celule solare: kit de 200 celule cu catodul lipit la 170.77 dolari.

200 Short Tabbed 3x6 Solar Cells Diy Panel Kit w/Wire (US $170.77)

sau

http://cgi.ebay.com/200-Short-Tabbed-3x6-Solar-Cells-Diy-Panel-Kit-w-Wire-/130437355310?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item1e5eac172e

La preţul ăsta se mai adaugă 49.95 dolari pentru transport. Se ajunge la un total de 220.72 dolari. Asta ar însemna cam 1.1 dolari / celulă, sau 0.86 euro / celulă. Eu zic că asta e o ofertă destul de bună, mai ales că e vorba de celule fără fisuri (deci nu e vorba de celule grade B).

Trebuie să verificaţi atent preţul transportului, pentru că acesta poate varia destul de mult de la un vânzător (seller) la altul.

Un alt lucru la care trebuie să fiţi atenţi e că dacă valoarea pachetului cumpărat depăşeşte 45 euro, se plăteşte o taxă la vamă. Dar, în cazul în care, pe pachetul primit este menţionat că e vorba de un cadou (gift), sau dacă pe pachet este trecută o altă valoare (de exemplu: 45 dolari), nu se mai percepe nici o taxă la vamă. De obicei vânzătorii sunt înţelegători când vine vorba de aşa ceva, şi ţin cont de eventualele rugăminţi legate de ce să fie scris pe pachet. Pentru a putea trimite un mesaj vânzătorului, cel mai sigur e să faceţi asta chiar în momentul în care face-ţi comanda:

Motivul pentru care am scris acest foarte scurt articol a fost din cauză că am fost întrebat de multe ori despre cum am achiziţionat celulele solare şi de preţul acestora. Din experienţă pot spune că ofertele cele mai bune apar în preajma sărbătorilor sau în lunile de vară, când e perioada concediilor.

Oferta de mai sus expiră în 6 zile, adică ultima zi în care se va mai putea face comandă va fi pe 27 Decembrie 2010. Oricum, nu e grabă pentru că astfel de oferte vor mai fi cu siguranţă, trebuie doar răbdare.

joi, 2 decembrie 2010

Lampă ambientală cu LED-uri RGB


Încă din facultate mă gândeam să fac un montaj cu led-uri RGB, dar întotdeauna s-a găsit altceva mai bun de făcut. Acum în schimb, aveam nevoie de o lampă de pus pe noptieră şi cum vroiam ceva făcut de mine m-am hotărât să încerc să mă joc puţin cu led-urile RGB. Pentru început mi-am făcut un plan sumar. Vroiam o modalitate cât mai simplă de a schimba culoarea şi intensitatea luminii. Nu am vrut ca lampa să-şi schimbe culoarea singură, după o secvenţă prestabilită sau aleatoare, aşa că am decis să folosesc două potenţiometre pentru controlul culorii şi al intensităţii. După ce îmi era cât de cât clar ce anume vroiam să fac, am început să mă gândesc la schema electronică. Pentru a fi uşor de depanat în caz de probleme, am ales o schemă simplă, cu cât mai puţine piese.
Am avut nevoie de următoarele componente:

  • un microcontroller ATtiny13A
  • 3 LED-uri RGB de putere (HPB8F-4K3RGB/W)
  • 3 tranzistoare BC337
  • 2 potenţiometre de 4.7 K Ω
  • o sursă stabilizatoare 7805
  • o sursă stabilizatoare 7812
  • un condensator 1000 uF/25V
  • 3 rezistenţe de 470 Ω
  • 1 rezistenţă de 1K Ω
  • 4 rezistenţe de 10 Ω
  • un alimentator de 12V/1A
  • un radiator de CPU
  • o lampă (nefolosită)

  • În cele din urmă, a ieşit schema următoare:

    Partea de alimentare, ce nu e prezentă în schemă, e un alimentator de 12V / 1A, cumpărat din piaţă. După ce am făcut nişte măsurători, am văzut că la un curent de aproximativ 200 mA, alimentatorul scoate 14V, iar la un curent de 1A, scoate cam 11V.
    Rolul stabilizatorului 7812 este de a asigura o tensiune de alimentare pentru leduri cât de cât constantă. Dacă tensiunea care cade pe rezistenţa ce limitează curentul prin LED-uri, nu variază în sus, nici curentul nu va varia în sus. Ştiind că tensiunea de alimetare pentru LED-uri nu o să depăşească 12V, am putut face şi calculele mai uşor. Am folosit un mic radiator pentru 7812, deoarece prin acesta trece la un moment dat un curent de aproximativ 1A. Folosirea unui 7812 nu e cea mai bună abordare pentru cazul în care tensiunea dată de alimentator e sub 13V. În acest caz stabilizatorul nu-şi mai poate face treaba şi ajunge să scoată o tensiune mai mică de 12V. Soluţia asta asigură, cel puţin, că ledul roşu va fi protejat de un curent prea mare.

    Limitarea curentului a fost făcută folosind rezistenţe de valori diferite în funcţie de culoarea LED-urilor. Motivul este că tensiunile de deschidere / funcţionare ale LED-urilor diferă în funcţie de culorile acestora. Astfel pentru un LED-urile verzi şi albastre, tensiunea de funcţionare e de 3.6V pe când pentru roşu e de 2.3V la un curent continuu de 350 mA. Valorile rezistenţelor au fost pe jumătate calculate, pe jumătate încercate (atunci când calculele mele au dat greş). Astfel, pentru rezistenţa de pe linia de roşu cu R7 = 20 Ω, curentul ce va trece prin LED-uri va fi de aproximativ 200 mA, iar pentru verde R6 şi albastru R5 am ales rezistenţe de 10 Ω. Din cauză că pe rezistenţa R7 se disipă aproximativ 1W, am ales să pun două rezistenţe de câte 10 Ω / 0.5W în serie.

    Montajul e alimentat la 12V cu ajutorul sursei. Tensiunea de 5V necesară funcţionării microcontroller-ului este dată de 7805. Rolul condensatorului electrolitic este de a filtra tensiunea de alimentare. Din tensiunea de 5V se alimentează şi potenţiometrele care au pinul cursor legat la câte o intrare a ATtiny13-ului. ATtiny13 va comanda cele trei tranzistoare, care la rândul lor vor comanda LED-urile. Fiecare tranzistor va controla câte o culoare din cele trei de bază (Roşu, Verde, Albastru). LED-urile sunt legate în serie pentru a avea un consum de curent mai mic şi pentru că tensiunea de 12V permite o astfel de configuraţie.
    Piesele au fost lipite pe o plăcuţă de test, folosind fie cabluri, fie cositor în exces, aşa că nu am un cablaj (făcut în Eagle) la montajul ăsta, pe care să-l pot prezenta.
    Partea "mecanică"
    Am început prin a fixa led-urile de un radiator de CPU. Între fiecare placuţă de aluminiu a led-urilor şi radiator am pus o picătură de pastă termoconductoare, pentru a îmbunătăţi transferul termic. Curentul total ce trece prin led-uri e destul de mare, aşa că prezenţa radiatorului e binevenită. Funcţionarea la temperatură ridicată scurtează foarte mult durata de viaţă led-urilor, aşa că e indicată folosirea unui radiator (de orice fel) pentru disiparea căldurii.


    Cu un mic burghiu am făcut puţin loc pentru un şurub care fixează "piciorul" radiatorului. De aceelaşi şurub am prins şi placuţa cu toată electronica montajului. Între placă şi radiator am pus o piuliţă ca să mă asigur că spatele cablajului nu o să atingă radiatorul.

    "Piciorul" radiatorului e folosit pentru a prinde ledurile de corpul lămpii, printr-un şurub.

    De pe placuţă ies opt cabluri: câte trei cabluri (+5V, cursor şi GND) pentru fiecare potenţiometru şi două cabluri ce merg la alimentator (+14V şi GND). Potenţiometrele sunt prinse de corpul lămpii cu ajutorul a două bucăţi de carton alb decupat, înfăşurate la ambele capete ale barei de jos a lămpii.

    Fiecare potenţiometru e conectat la placă prin 3 cabluri: firul roşu (+5V), firul negru (GND) şi cel maro (cursorul potenţiometrului). În această configuraţie, potenţiometru va juca rolul unui divizor de tensiune reglabil. Astfel voi putea controla tensiunea ce va ajunge la microcontroller, în limitele 0 - 5 V.

    Între cablul de alimentare ce iese de pe plăcuţă şi cablul ce vine de la alimentator am pus un întrerupător. Întrerupătorul e confecţionat din vechiul cablu al lămpii, pe care l-am scurtat puţin, şi i-am adăugat nişte mufe mamă-tată care să se potrivească cu mufele lămpii şi a alimentatorului.
    Şi cu asta lampa e terminată, numai bună de pus pe noptieră...

    Modul de funcţionare
    Microcontroller-ul citeşte valorile celor două potenţiometre şi obţine nivelul intensităţii luminii şi culoarea aleasă. În funcţie de culoarea aleasă, microcontroller-ul va genera trei semnale modulate în lăţime de impuls (PWM) pentru cele trei culori ale LED-urilor, astfel încât din combinaţia de Roşu, Verde şi Albastru să se obţină culoarea dorită şi intensitatea dorită. Frecvenţa PWM-ului este de aproximativ 300 Hz.

    video video
    În cele două filme se poate vedea cum se reglează culoarea şi intensitatea luminii. Din cauză că rezistenţa de limitare pentru ledul roşu e puţin mai mică decât echivalentul pentru verde şi albastru, culoarea roşie e dominantă. De aceea lumina albă are o tentă rozalie. Din aceelaşi motiv, la intensitate minimă culoarea tinde spre roz. Programul va ţine toate cele trei culori de bază la un minim diferit de zero, dar, cum roşu e dominant, lumina va fi tinde spre un roşu (sau roz) şters.

    Algoritmul este prezentat mai în detaliu aici.
    Fişierele *.c şi *.hex se găsesc aici...
    Programatorul de microcontrolere
    Pentru a putea programa microcontroller-ul m-am folosit de interfaţa pentru portul paralel de la PonyProg, împreună cu un mic montaj pentru testare, iar pentru a scrie codul am folosit AVRStudio. Foarte util pentru a găsi greşeli în algoritm mi s-a părut simulatorul oferit de AVRStudio.

    Am ales să nu montez pinii de programare direct pe placa ce vine montată în lampă, pentru a nu încărca prea mult placa cu cabluri (am folosit cabluri în loc de trasee). Se poate observa din pozele de mai jos că nu prea mi-am dat silinţa să fac ceva elegant. Am ales să fac ceva rapid şi care să meargă. Din moment ce pe plăcuţa asta sunt montate un led şi un potenţiometru, se poate spune că e vorba de o placă rudimentară de dezvoltare (glumesc, desigur) :P...

    Interfaţa PonyProg, pentru portul paralel, am împrumutat-o de la cineva care se pricepe să facă cablaje frumoase :P. Schema interfeţei se poate găsi pe net pentru cine vrea să-şi facă aşa ceva, în cazul în care are port paralel la PC. Oricum se găsesc multe scheme şi pentru interfaţa serială, trebuie doar căutat.

    Ce probleme am avut?
    1. Microcontroller-ul nu făcea mai nimic din ce trebuia să facă... LED-urile pâlpâiau în continuu, iar potenţiometrele nu aveau nici un efect.
    Problema a fost că nu am declarat "static volatile" nişte variabile globale.
    2. Puteam regla culoarea din potenţiometre, dar lumina pâlpâia puternic.
    Problema a fost că oscilatorul intern era setat pe 1.2 MHz, adică oscilatorul de 9.6 MHz avea selectat prescalerul CLK8 (divizorul de frecvenţă setat pe 8).
    3. Când m-am apucat de montaj am ales să nu lipesc şi condensatorul de filtraj, deoarece am considerat (greşit) că stabilizatorul 7805 o să-şi facă treaba să ţină tensiunea fix la 5V. Rezultatul a fost că aveam un tremur uşor al culorii care se accentua pe măsură ce scădeam luminozitatea, cauzat probabil de semnalul PWM care are aproximativ 300 Hz.
    Problema a fost rezolvată adaugând condensatorul de filtraj la ieşirea din 7805. Pentru siguranţă, am adaugat şi în cod o măsură de protecţie la bruiaj. Înainte de a schimba valoarea PWM-ului, fac 50 de măsurători la fiecare potenţiometru, iar media măsurătorilor va fi valoarea nouă pentru PWM. În felul ăsta se vor filtra şi eventualele erori de conversie.
    4. Tot la început nu aveam montat stabilizatorul 7812 între alimentare şi leduri, aşa că tensiunea pe rezistenţele de limitare şi implicit curentul prin leduri varia destul de mult. În cazul în care o culoare era predominantă, prin ledul corespondent trecea un curent mai mare decât cel normal, iar rezistenţa de limitare se înfierbânta. Tensiunea dată de alimentator era puţin mai mare de 14 V în gol şi scădea pe măsură ce creştea curentul în circuit. Astfel, cu toate ledurile aprinse, tensiunea scădea până pe la 11V, când curentul se apropia de 1A.
    Soluţia mea a fost să adaug stabilizatorul 7812 pentru a nu mai fi în situaţia de a avea 14V la alimentare cu un singur led aprins, ce are o rezistenţă de limitare calculată pentru 12V. Asta face ca tensiunea de alimentare să fie mai mică de 12V mai tot timpul, dar mai bine aşa decît să se strice ledurile.
    5. Dacă potenţiometrul de culoare era dat la maxim, lumina (albă) începea să pâlâie pentru scurt timp, după care scădea în intensitate. Asta se întâmpla doar dacă potenţiometrul de culoare era rotit spre punctul de maxim.
    Problema era cauzată de felul în care se făcea media conversiilor precedente. Când se calcula noua medie, în loc să se pornească de la zero, se pornea de la valoarea mediei precedent calculate. Din cauza asta suma celor 50 de conversii depăşea valoarea maximă ce se poate stoca pe 16 biţi, iar asta cauza pâlpâitul. Soluţia a fost să consider prima conversie din seria celor 50 de conversii ca fiind media calculată precedent.
    Au mai fost şi probabil că încă mai sunt probleme, fie la partea electronică, fie la programare, dar deocamdată se pare că totul merge bine.

    marți, 7 septembrie 2010

    Lanternă şi stopuri pentru bicicletă cu dinam


    M-am decis să fac aşa ceva după ce lanterna de bicicletă pe care o aveam s-a stricat din cauză că s-au "topit" bateriile. Contactele de la baterii s-au corodat aşa de mult încât n-am putut să le mai repar. Nu merg foarte des cu bicicleta noaptea (dovadă faptul că s-a stricat lanterna), dar cum se apropie iarna şi se scurtează ziua, mi-e teamă să nu mă prindă seara la lucru cu bicicleta şi fără lumină. După o scurtă plimbare pe net în căutarea inspiraţiei m-am decis ce vroiam să fac. Din vechea lanternă am păstrat doar led-urile şi carcasa. Pe lângă asta am mai făcut rost de câteva lucruri, după cum se vede:

    • carcasa veche de la lanternă
    • carcasa de la stopuri
    • 3m cablu 2 x 0.75mm
    • 18 led-uri (de preferat roşii)
    • 1 led de 3W alb
    • 3 diode schottky (să suporte 500 mA)
    • 1 condensator (2200 uF/10V)
    • 3 perechi mufe (mamă-tată pt cablu bifilar)
    • 1 placuţă de test
    • un şurub (lung de 90mm),  3 piuliţe şi o şaibă de 10
    • o picătură de pastă termo-conductoare
    • nişte super glue
    • o picătură silicon
    Ideea de bază e că vreau să fac lanterna şi stopurile cu led-uri. Aşa că am "modificat" stopul de pe spate (adică am golit cutia), ce mergea tot cu baterii, în aşa fel încât să pot pune înăuntru circuitul de redresare. E nevoie de aşa ceva deoarece "dinamul" (defapt generatorul de curent) de pe bicicletă scoate curent alternativ. Pe carcasa dinamului scrie 3W/6V, iar led-ul e tot de 3W, deci, la prima vedere, ar trebui să se poată alimenta led-ul de la dinam.
    Pentru a obţine curentul continuu cu care să pot alimenta led-ul de putere am folosit o punte redresoare modificată. În mod normal o punte redresoare e formată din 4 diode. Ei bine, eu am înlocuit una din diode cu un set de 18 led-uri legate în paralel. Pentru restul diodelor am folosit diode schottky, deoarece au o cădere de tensiune foarte mică în timpul funcţionării. Acele 18 led-uri din puntea redresoare vor asigura lumina de stopuri, urmând ca pentru lanterna din faţă să folosesc un led de putere.
    Schema arată în felul următor:


    Dioda marcată cu roşu este formată din 18 led-uri legate în paralel. Motivul pentru care am folosit atât de multe led-uri pentru a înlocui o singură diodă schottky este acela că o diodă schottky (folosită de mine) suportă fără probleme un curent de 500mA, iar un led începe să aibă probleme la un curent mai mare de 30mA. Pentru a suporta curenţi mai mari, led-urile trebuie legate în paralel. Astfel, 18 led-uri pot suporta un curent de 500mA fără probleme.  Pe lângă faptul că vor contribui la redresarea curentului, cele 18 led-uri vor furniza şi lumina pentru stopuri. Cum spaţiul disponibil pentru dispunerea diodelor este limitat de carcasa lanternei din spate, am aşezat ledurile în felul următor:

    Problema majoră (de care am aflat doar recent) la această configuraţie este că nu toate led-urile de aceeaşi culoare au exact aceeaşi tensiune de deschidere (nu încep să lumineze în aceelaşi timp). Se poate întâmpla ca o parte din led-uri să se deschidă mai repede decât celelalte. Asta duce la scurt-circuitarea celorlalte led-uri, pe perioada cât tensiunea este suficient de mică încât să nu permită tuturor led-urilor să lumineze. Dacă intervalul acesta de timp e suficient de lung şi curentul e suficient de mare, led-urile aprinse se vor arde. Fiind în totală necunoştinţă de cauză la momentul respectiv, am construit reţeaua de led-uri cu ce am găsit pe acasă. Adică, şi mai rău, am folosit led-uri roşii si led-uri albe laolaltă. De abia după ce m-am trezit cu 3 led-uri arse, am început să-mi pun întrebări dacă ceva nu fac bine. Am aflat că led-urile albe încep să lumineze de abia de la o tensiune ce depăşeşte 3V, pe când cele roşii luminează de pe la 1.6V, ceea ce nu e bine deloc. Dilema mea e că aşa, totul pare să funcţioneze. Dacă în timp o să se ardă mult mai multe diode, atunci o să înlocuiesc toate led-urile albe cu led-uri roşii. Deocamdată am un fel de stop cu Vu-metru...

    Cam aşa arată cablajul cu ledurile lipite, din faţă şi din spate. A urmat apoi montarea diodelor pentru puntea redresoare şi lipirea cablurilor. Carcasa de la stopuri avea un locaş pentru butonul de pornit-oprit, pe care l-am folosit pentru a scoate cablurile. Am scos patru cabluri: două ce vin de la dinam şi două ce vor merge spre lanterna din faţă.

    Pe cele două perechi de cabluri am montat mufe pentru a putea monta şi demonta cât mai uşor instalaţia de iluminat. Mi s-a părut părut o ideea mai bună să am mufe decât să înod fire. Pentru intrarea în punte am folosit mufă tată, iar pentru ieşirea din punte am folosit mufă mamă. Motivul e că o mufă mamă care se atinge accidental de cadrul bicicletei nu va face scurt la ieşirea din punte. În cazul de faţă, un scurt nu ar trebui să afecteze prea mult instalaţia de iluminat, dar mi s-a părut o idee bună să încep aşa.

    După ce am pregătit şi cablul ce vine de la dinam am făcut un scurt test. Am scurt-circuitat ieşirea din punte, cu aparatul de măsură astfel încât să pot măsura curentul maxim din circuit. Valorile maxime măsurate au fost: 600 mA curent redresat şi 11V tensiune în gol. Led-urile de la stopuri luminează foarte bine, cu singura menţiune că led-urile albe se aprind doar de la o anumită turaţie în sus. Curentul de 600 mA se apropie de curentul maxim suportat de led-ul de putere, ceea ce înseamnă că led-ul o să lumineze puternic, dar o să se şi încălzească mai tare.

    Pentru a rezolva cât mai simplu problema răcirii led-ului de putere, care va veni montat în lanterna din faţă, am folosit un şurub de 10, lung de 9 cm, pe post de radiator. Şurubul e prins de partea din spate a carcasei lanternei cu două piuliţe, de o parte şi de alta a carcasei. În poza de mai sus se poate vedea, în prim-plan şi gaura pentru cablul de alimentare al lanternei.

    Pentru a prinde led-ul de şurub m-am gândit iniţial să folosesc adeziv termo-conductor, dar m-am răzgândit repede după ce am văzut cât de scump este. Aşa că am căutat alternative, şi am găsit... O metodă foarte ieftină de a face o lipitură care să permită uşor schimbul de căldură, presupune puţină pastă termo conductoare (ce se foloseşte montarea radiatorului pe CPU, la PC-uri), şi puţin super-glue.
    Paşii sunt următorii:

    1. Se pune puţină pastă termo-conductoare pe radiatorul led-ului. 

    2. Se fixează led-ul pe şurub
    3. De jur împrejur se pun câteva picături de super-glue, astfel încât picatura de adeziv să atingă şi radiatorul led-ului şi şurubul.


    4. Se ţine strâns led-ul câteva minute şi gata, lipitura e făcută. Pentru a fi sigur că va ţine lipitura, am lăsat led-ul să stea lipit până în dimineaţa următoare.


    A urmat apoi montarea condensatorului. Rolul condensatorului în circuit e de a filtra curentul redresat astfel încât acesta să se apropie cât mai mult de forma curentului continuu ideal:


    Curentul porneşte de la "dinam" ca fiind alternativ, apoi trece prin puntea redresoare şi devine pulsatoriu (redresat), ca apoi să treacă prin condesator şi să devină filtrat, adică asemănător cu curentul continuu.
    Pentru a înlătura riscul de descărcări accidentale ale condensatorului prin led, acesta trebuie montat cât mai aproape de led, fără să fie nici un întrerupător între condensator şi led. Astfel m-am hotărât să montez condensatorul în carcasa lanternei, pe cablul de alimentare ce ajunge la led. Am pregătit astfel cablul şi condesatorul astfel încât să pot să-l montez cât mai uşor în puţinul loc din carcasa lanternei.

    Am început prin a des-izola cablul de alimentare ca apoi să lipesc condensatorul. Picioruşele condensatorului le-am izolat cu două bucăţi de izolaţie de cablu rămase. Pentru a fi sigur că lipiturile nu o să se atingă, le-am asigurat cu două tuburi din plastic termo contractil. Am folosit un condensator electrolitic, deci am avut grijă ca picioruşul de la minusul condensatorului să fie lipit la minusul cablului de alimentare.

    Partea cea mai dificilă a fost fixarea condensatorului în lanternă, pentru că dimensiunea condensatorului era cam egală cu spaţiul disponibil din lanternă. Cumva au încăput toate...

    Au mai rămas de făcut lipirea led-ului pe cablu de alimentare. Roşu la plus şi negru la minus.

    A urmat montarea mufei pe cablul ce iese din lanternă şi mufarea cablului ce uneşte lanterna de stopuri. După ce am terminat am adăugat o picătură de silicon pentru a fi sigur că nu va intra apă pe lângă cablul lanternei.
    Înainte a ieşi afară cu bicicleta mi-am mai luat o masură în plus de precauţie pentru a mă asigura că "radiatorul" lanternei o să-şi facă treaba, adăugând o şaibă pentru a mărirea suprafeţei radiatorului.


    Şi apoi a urmat testul suprem... :)
    Numai bine se înserase aşa că am putut imortaliza evenimenul în toată splendoarea lui.
    Ăsta e rezultatul...

    video

    Deocamdată totul pare să meargă cum trebuie. De acasă până la locul de muncă sunt cam 8 km pe care îi fac în 25-30 minute cu bicicleta. Până acum lanterna şi stopul îşi fac treaba fără probleme. Sunt curios cât o să mă ţină stopurile...

    marți, 24 august 2010

    Al treilea panou solar fotovoltaic

    Spuneam într-un articol anterior că am făcut o instalaţie electrică solară la o casă ce nu era racordată la reţeaua electrică. Nu după mult timp am fost rugat de altcineva, din aceelaşi cătun, să-i fac un panou fotovoltaic care să-i asigure iluminatul în casă.

    video

    Având experienţa a două panouri făcute, m-am apucat imediat de treabă. Paşii pe care i-am făcut pentru realizarea acestui panou au fost cam aceeiaşi cu cei de la panoul precedent, cu mici diferenţe:

    1. pentru partea expusă la soare am folosit sticlă mai groasă
    2. celulele le-am aşezat cu faţa în jos pe sticlă
    3. am înlocuit profilul de aluminiu, cu canal din PVC pentru cabluri (20x20)

    În continuare o să prezint mai în detaliu ce am făcut diferit la panoul ăsta faţă de celelalte două panouri.

    1. Sticlă de 8mm

    După cum se vede din imagine, panoul e realizat din două foi de sticlă, una de 8 mm grosime, iar cealaltă de 3 mm. O sticlă mai groasă are câteva dezavantaje:

    • pierderi mai mari datorate grosimii sticlei
    • panoul o să cântărească mai mult
    • preţul sticlei este mai ridicat

    Avantajul folosirii unei sticle mai groase este acela că panoul va rezista mai bine la grindină, şi asta surclasează toate dezavantajele. Pentru a avea pierderi cât mai mici sticla trebuie să fie cât mai transparentă. Eu am folosit sticlă float, dar am înţeles că sticla de cristal are o claritate foarte ridicată. Din păcate nu am găsit aşa ceva nicăieri de vânzare.

    2. Poziţionarea celulelor cu faţa în jos

    La cealaltă abordare (celulele "cu faţa în sus"), trebuia să lipesc întâi toate celulele de sticlă cu silicon, având grijă ca la toate celulele vecine catodul, respectiv anodul să se atingă (celulele fiind legate în serie). Aici apăreau problemele:

    • În momentul în care celula este apăsată pe picătura de silicon, există posibilitatea ca celula să se fisureze. (celula fotovoltaică are cca 0.2 mm grosime)
    • Celulele se pot păta cu silicon în momentul prinderii de foaia de sticlă. 
    • Dacă o celulă nu este suficient de bine apăsată pe picătura de silicon, aceasta poate să stea la un nivel mai ridicat faţă de înălţimea distanţierelor de plastic. Când se lipeşte cealaltă foaie de sticlă, toate celulele care sunt mai sus de distanţierele de plastic se pot fisura.

    Am ales să pun celulele cu "faţa în jos" (catodul în jos), pentru că aşa am putut lipi cu silicon în aceelaşi timp foile de sticlă şi celulele. Singura problemă la montarea asta a fost că nu am putut testa panoul, decăt după finalizarea lui. În mod normal testarea constă în măsurarea cu multimetru a tensiunii date de celulele legate în serie, măsurare făcută treptat, pe măsură ce se adaugă celule. Tensiunea măsurată (datorată luminii ambiante) trebuie să crească direct proporţional cu numărul de celule, acestea fiind legate în serie. Cum celulele erau cu faţa în jos, nu ajungea suficientă lumină la ele ca să pot face o măsurătoare relevantă. Din această cauză, lipirea contactelor de la celule (anod-catod) între ele a fost făcută cu foarte multă grijă, pentru a nu avea surprize la terminarea panoului. O lipitură nereuşită poate compromite întreaga muncă.

    Un avantaj mare al acestei aranjări e că toate celulele vor fi la aceeaşi distanţă faţă foaia de sticlă expusă la soare, toate aflându-se în aceelaşi plan. Astfel dacă razele soarelui vor fi perpendiculare pe panou, ele vor fi perpendiculare pe toate celulele din panou.

    3. "Rama" panoului

    Pentru a reduce din costul final al panoului şi din greutatea acestuia, am ales să înlocuiesc profilul de aluminiu cu un canal de cablu din PVC, care e mult mai ieftin şi uşor. Înafară de partea estetică, "rama" panoului mai asigură şi o protecţie împotriva tăierilor accidentale de sticlă. PVC-ul poate nu egalează la aspect aluminiul, dar protejează degetele la fel de bine.

    Rezultatul...

    Diferenţa faţă de celelalte panouri este că acesta cântareşte 14 kg din cauza sticlei mai groase. Caracteristicile electrice sunt bunicele:

    Curentul de scurt circuit este de 3.09 A. Asta înseamnă că sticla de 8 mm a dus la o pierdere de aproximativ 10% faţă de cea de 3 mm. Nu sunt sigur că pierderea asta e cauzată în întregime de grosimea sticlei, deoarece temperatura panoului era destul de ridicată când am făcut măsurătorile. După circa 6 ore de stat în soare, sticla panoului era fierbinte, ceea ce a dus la o micşorare a randamentului celulelor. Eficienţa celulelor scade odată cu creşterea temperaturii, asta explicând şi valoarea tensiunii în gol de 15.74 V, faţă de 16.77 V cât am măsurat în acea dimineaţă, pe răcoare.

    Preţul panoului

    • 4 m de canal cablu PVC = 4 x 3 roni = 12 roni = 2.8 euro
    • 2 tuburi de silicon = 2 x 10 roni = 20 roni = 4.7 euro
    • 1 set distanţiere pentru faianţă = 3 roni = 0.7 euro
    • 1 tub lipici = 3 roni = 0.7 euro
    • 3 m cablu dublu = 4.5 roni = 1.1 euro
    • 1 diodă schottky = 2.5 roni = 0.6 euro
    • 2 foi de sticlă de 3 şi 8 mm grosime, 100 x 50 cm = 68 roni = 16.1 euro
    • 30 celule solare cu bandă metalică = 43.6 euro

    Total = 71 euro (299 roni)

    Menţiune: preţul celulelor e puţin mai mare din cauza raportului euro-dolar, care s-a modificat din iarna pană acum.

    marți, 27 iulie 2010

    Instalaţia electrică fotovoltaică - partea I

    Ce vreau să fac?

    Planul meu este să realizez o instalaţie electrică bazată pe energie solară pentru o căsuţă, fără cheltuieli exagerate. Trebuie spus de la bun început că:

    1. nu sunt electrician de meserie
    2. asta e prima instalaţie electrică pe care o fac

    Ei, şi acum astea fiind spuse, o să prezint puţin situaţia casei... E vorba de o casă locuită de un bătrânel. Nici o casă din acel cătun nu este racordată la reţeaua de energie electrică. Costul racordarii este prea mare, cătunul aflându-se la aproximativ 5 km de cel mai apropiat sat, unde ar fi electricitate. Prin urmare, singura soluţie a fost să facem curent cum putem. În jurul casei nu este nici un curs de apă permanent, aşa că nu se poate folosi energia apei. La fel e şi cu energia eoliană, pentru că zona respectivă e înconjurată de dealuri şi nu prea bate vântul. Nu rămâne decât energia soarelui. 

    Scurt istoric...

    N-am ştiut de la început dacă şi cum  o funcţioneze instalaţia, aşa că am făcut paşi foarte mici. Iniţial am reuşit să luminăm o încăpere din casă cu un bec făcut din Led-uri, alimentat de la o baterie de maşină (am prezentat într-un alt articol cum am făcut acel bec cu led-uri). Bateria a ţinut cam două luni, de la sfârşitul lui decembrie până pe la mijlocul lui februarie. În acest timp în care m-am interesat cum se poate face un panou solar. 


    Realizarea panoului s-a dovedit mai uşoară decât crezusem iniţial. Bateria s-a încărcat imediat după instalarea panoului, iar cu bateria încărcată, lumina dată de bec a fost mai mare. Neavând alt consumator decât becul, l-am sfătuit pe bătrânel să ţină zilnic cel puţin 4 ore lumina aprinsă, ca să nu se supraîncarce bateria. 

    Aici o să dau nişte explicaţii legate de încarcarea bateriei... Frumos ar fi fost să folosesc un controller de încărcare cu MPPT ("urmărirea punctului de putere maximă") sau măcar unul care să întrerupă legătura între panoul şi baterie în momentul în care tensiunea de pe baterie ajunge la 14-14.5 V. Motivele pentru care am ales abordarea asta simplă au fost urmatoarele:

    • panoul scoate o tensiune de aproximativ 15V în sarcină, adică aproximativ tensiunea la care lucrează şi circuitul de încărcare dintr-un autoturism (14.7V)...
    • curentul dat de panou e relativ mic (3A în scurt-circuit) comparativ cu capacitatea bateriei (100Ah)
    • bateria era primită, şi nu ştiam cât de bună este (ulterior am văzut că era destul de veche)
    • bugetul a fost unul destul de auster (a fost an de criză...)

    După alte două luni am pus un al doilea panou şi o altă baterie de auto (tot veche). Tot atunci am crescut puţin şi numărul de consumatori, adăugând alte două becuri (cu led-uri) şi un televizor ce se poate alimenta la 12V. (n-am mai desenat şi minusul la consumatori :P)


    Instalaţia a funcţionat bine, cu singura obiecţie că după cateva săptămâni ploioase cu cer înorat, televizorul nu putea fi folosit mai mult de 2 ore în continuu. Aici, pe de-o parte, problema era de la panouri, care au un randament foarte mic dacă cerul e înorat, pe de altă parte, bateriile nu făceau faţă consumului, probabil din cauză că erau prea vechi.


    Cu toate că bateriile erau aşa cum erau, m-am hotărât să montez şi un mic frigider (cu un compresor de 76W). A trebuit să mai adaug un invertor (pentru tensiunea de 220V curent alternativ) şi să mai trag nişte cabluri pentru reţeaua de 220V. Pentru a nu avea pierderi prea mari pe cabluri, am fixat invertorul lângă baterii, dar cu toate acestea, frigiderul nu a mers decât cu întreruperi. Invertorul are protecţie la tensiune de intrare mică, aşa că aproximativ la o secundă după pornirea frigiderului, invertorul tăia tensiunea de 220V, urmând să cupleze după aproximativ o secundă, iar apoi, din nou să decupleze şi tot aşa...

    Am verificat tensiunea şi curentul de pe baterii în timpul "funcţionării" frigiderului, dar nu prea am putut afla multe. Din cauză că aveam un multimetru digital (care are o mică întârziere în afişarea valorii măsurate), n-am văzut decât că tensiunea scade când frigiderul porneşte şi că revine la valoarea iniţială după ce decuplează invertorul. Valoarea la care ar trebui să decupleze invertorul nu o ştiu, iar valoarea la care decuplează nu o pot măsura cu multimetrul meu. Poate un aparat cu afişaj analogic (cu ac indicator) ar fi mai util.

    La pornire, curentul luat de compresor e mai mare decăt cel nominal. Asta explică de ce frigiderul nu merge, iar televizorul merge, deşi ambele sunt cam de aceeaşi putere. (Televizorul se poate alimenta şi de la 220VAC, aşa am testat că invertorul merge).

    Concluzia...

    Deocamdată nu pot spune nimic. Urmează să mai fac o investiţie şi să cumpăr o baterie nouă de 100Ah, pentru că bănuiesc că asta e problema: bateriile sunt prea vechi.

    O să mai postez pe tema asta două articole în care o să prezint nişte calcule şi ceva date tehince pentru instalaţia finală.