Zaawansowany moduł zasilania - Solar Power Manager Module (D)

[Czlowiek_zadupia]

Niedawno wkręciłem się w temat meshtastic. Chcę zbudować przekaźnik bezobsługowy w oparciu o panel słoneczny. chciałem też wyprowadzić złączę USB na zewnątrz, aby awaryjnie z powerbanka podładować ogniwa. Próbując zaprojektować elektronikę napotkałem sporo problemów i brak prostego rozwiązania. Przeglądając oferty przypadkiem natrafiłem na taki moduł: Waveshare Solar Power Manager Module (D). Wydaje się być idealny do moich potrzeb. Jeden układ który ogarnia wszystko.

Można do niego podłączyć dowolny panel 6-24V
Wbudowany MPPT i sterownik konwersji
Ładowanie z panelu + USB-C - moduł sam wybiera źródło
Ładowarka akumulatorów Li-ion: CC/CV do 4,2 V ±1 %
BMS - Ochrona przed: przeładowaniem, głębokim rozładowaniem, odwrotną polaryzacją, przegrzaniem, przeciążeniem
Przetwornica 5V/1A stabilizowany OUT do zasilania Meshtastic
Bezpieczniki, warystory, obwody przeciwprzepięciowe, filtracje EMI, zabezpieczenia przed odwrotną polaryzacją

Ktoś ma doświadczenie, żeby mi powiedzieć czy to odpowiednie rozwiązanie dla mojego projektu??

[StaCh47]

Nie moge Ci powiedziec czy to rozwiazanie pasuje do Twojegp projektu bo go nie znam.
Co to ma byc za przekaznik? Ile pradu pobiera podczas pracy a jesli pracuje w sposob przerywany/dorywczy to jakie jest dobowe/tygodniowe zuzycie enrgii? To jest bardzo rozbudowany uklad, ktorego pewne funkcje sa niezbedne jak np. ochrona akumulatorow oraz wyjscie stabilizowane 5V do zasilania elektroniki ale reszta niekoniecznie znajdzie zastosowanie zaleznie od rodzaju projektu. Sa panele sloneczne (mam taki) gdzie jest wbudowana przetwornica STEP DOWN.dajaca na wyjsciu stabilizowane 5V do jednoczesnego ladowania akumulatorow wyposazonych w zabezpieczenie pola pracy oraz zasilania elektroniki. Trzeba rozwazyc rozne mozliwosci dostosowane do projektu co konkretnie jest Tobie potrzebne. Na forum sa opisane przetwornice w projektach kilku Kolegow budujacych stacje zasilane panelem slonecznym. Ja konkretnie uzywam modulu Heltec T114, ktory ma wbudowana obsluge akumulatorow LiIon oraz panela slonecznego ale z ograniczeniami pradu ze wzgledu na uzyte komponenty. Do zasilania stacji wystarczy.

[Czlowiek_zadupia]

Przekaźnik mestastic przy założeniu, że trzeba będzie do niego zaglądać średnio raz w roku. Będzie działał w oparciu o Heltec v4 w trybie light sleep. Średni pobór mocy to ~110 mA, czyli dobowo 2640 mAh. Podłączyłem do niego zwykły, w sensie bez dodatkowej elektroniki panel 30W/20V. Panel będzie ustawiony poziomo, żeby nie zbierał śniegu. Przez Do opisanego wyżej modułu zasilania podłączyłem 4x 18650 SAMSUNG INR18650-30Q równolegle. Oczywiście zależało mi aby można było całą skrzynkę podładować z powerbanka. Zaprojektowanie tycich połączeń, układów i zabezpieczeń przerosło moje minimalne umiejętności elektroniczne. Stąd właśnie pomysł na ten układ, który rozwiązał większość problemów.
Właśnie zastanawiałem się, czy jest on wystarczający tak jak sobie to wyobrażam, czy muszę jeszcze coś dokładać, żeby przekaźnik działał poprawnie i stabilnie.

[StaCh47]

Zapoznaj sie z dzialem Cale Konstrukcje. Sa tam opisy stacji zasilanych panelem slonecznym w roznych konfiguracjach z uzyciem modulow ladowania akumulatorow za pomoca paneli slonecznych. Opisane sa moduly ladowania akumulatorow o prostszej konstrukcji bez zbednych dodatkow i pewnie tansze. Mnie sie wydawalo, ze skoro prawie 3 kwartaly moja stacja dzialala z 2 akumulatorami i panelem 7,5W i napiecie bylo caly czas okolo 4V, ze tak juz bedzie . Niestety przyszla pochmurna jesien akumulatory sie rozladowaly a slonca bylo jak na lekarstwo i stacja stracila zasilanie. Teraz stoi i czeka az slonce naladuje akumulatory bo procesor nRF jest w trybie uspienia.
Panel to chyba chcesz umiescic pionowo zeby nie zalegal snieg a nie poziomo .

[spairo]

- ja bym na panel dał 14 stopni od pionu, tak mam i nic nie było śniegu w tym roku.
- te 14 stopni to łapie słońce w zimie, w lecie to bez problemu działa aż za dobrze.

[sq9uu]

Bardzo ciekawy układ .My do tej pory stosujemy moduł mppt CN3791 który według katalogu można zasilać do max 28 V czyli z panela fotowoltaicznego nie może popłynąć więcej niż 28 V ja stosuje do moich nodów opartych o procesor ESP32 np heltec V3 (chodz odchodzę od nich na rzecz NRF ) to zasilam je panelem 280 mm x 280 mm czyli niby 10 wat i napięcie bez obciążenia dochodzi na nim do 21 V więc CN3791 spokojnie to toleruje a na panelu jest napisane 12V ale dalej jest napisane coś tam po angielsku 18 V dodatkowo ostatnio zastępuję akumulatorki 18650 tymi 21700 kupuje używki z rozbiórki po 9 zł szt i mają znacznie większą pojemność ja daje 4 szt można dać i 5 szt bo ostatni grudzień i połowa stycznia były kompletnie bez słońca wiele nodów w terenie mi padło ale mając watchdog powstawało w połowie stycznia jedynie musiałem zdalnie co niektórym wpisać nazwę i pozycję bo czasami to gubią pracują po obudzeniu z nazwą nodu ID i brakiem pozycji chodz ja nigdy idealnej pozycji nie wstawiał tak z 300 m rozrzutu daję .Koledzy do nodów opartych o RAK polecam tego raka RAK WisBlock 4631 czyli na procesorze NRF to dają z 2 akumulatorki inni 3 szt a ja polecał bym dać 4 szt przetrwa wtedy nod 30 dni bez słońca i też dają CN3791 ale ten na 6V czyli ze z panela popłynie w granicach 6 V i kupują panel 6V nie wolno kupować 5V panelu to nie zadziała .Czyli dają panel 6V i 5 wat i to spokojnie działa całorocznie https://ibb.co/HyP3x5p dodatkowo robimy dwa otwory w hermetycznej skrzynce fi 3 mm by nie tworzyły się skropliny https://ibb.co/5xwkvXY6

[StaCh47]

Panel ustawiony na 14 stopni od pionu to jest wariant na styczen potem slonce jest coraz wyzej az do 60 stopni. Wiec mozna cos wybrac ale lepiej nastawiac sie blizej zimowego ustawienia bo jest mniej slonca i dociera mniejsza moc. Jak pisal kolega wyzej nawet panel ustawiony pionowo dawal rade ale ze stacja na procesorze nRF.
Odnosnie danych modulow Heltec T114, ktorych uzywam, na wejscie "solar" mozna podac 5VDC, na wejsciu "USB" jest zabezpieczenie , wedlug opisu, 6V 2A radzilbym sie trzymac tych parametrow inaczej moze byc klopot .
Uklad ladowania modulu pozwala na maksymalny prad ladowania do 1 A, tak wiec 2 akumulatory z pradem ladowania 0.4A moze obsluzyc, wieksze wymagaja osobnej ladowarki.
Nie wiem jakie sa parametry pracy modulow RAK ale zawsze warto sprawdzac.
Moduly na ESP niestety potrzebuja i wiekszy magazyn Ah i wiekszy panel z wbudowana lub dostawiona przetwornica ladujaca dajaca wiekszy prad.
A co do ustawiania pozycji GPS. Stacje bez modulow GPS ustawiam ostroznie. Stosuje troche inna taktyke zeby nie podawac dokladnej pozycji bo w dzisiejszym swiecie nigdy nie wiadomo. Te przenosne wyposazone w modul GPS tez podaja rozne zakresy w zaleznosci od ilosci aktywnych satelitow i nie sa zbyt dokladne.

[StaCh47]

Nie wiem ile taki skomplikowany modul zasilania kosztuje ale mam alternatywna propozycje. Poniewaz mam kilka Powerbankow czesc z nich to obudowy na 2 akumulatory bez zabezpieczenia. Obudowy maja plytke elektroniki, do ktorej przymocowane sa 2 gniazda USB jedno typu "A" do pobierania zasilania 5V a drugie mniejsze USB do ladowania akumulatorow. Zmontowalem dla testow taki uklad:
- z gniazda wyjsciowego Powerbanku laduje akumulator stacji wewnatrz obudowy z modulem T114 poprzez gniazdo USB
- do gniazda wejsciowego/ ladowania Powerbanku doprowadzilem zasilanie 5VDC z ladowarki sieciowej
Taki uklad powoduje, ze dopoki akumulatory powerbanku sa w stanie ladowac stacje przez USB to Powerbank zasila obwod ladowania akumulatora stacji utrzymujac napiecie. Jesli akumulatory Powerbanku rozladuja sie czesciowo to sa doladowywane jednoczesnie z zewnetrznego zrodla, ktorym w moim przypadku jest ladowarka sieciowa ale moze to byc rownie dobrze panel sloneczny wyposazony w przetwornice dajaca na wyjsciu 5VDC. Warunek jest taki, ze musi to byc Powerbank, ktory nie odciona zasilania przy niskim poborze pradu przez urzadzenie ladowane. W ten sposob mozna zasilac stacje bez zaimplementowanego ukladu ladowania z panela slonecznego lub pomijajac istniejacy uklad malej mocy - ograniczenie pradowe.

[StaCh47]

Poszukalem troche w Internecie i znalazlem parametry modulu RAK4631. Parametry sa nizsze niz modulu Heltec T114 i tak:
-wejscie akumulatora maksymalne napiecie 4.3V maksymalny prad ladowania 350mA
-wejscie solar i USB maksymalne napiecie 5,5V minimalne napiecie 4.4V pradu nie podano, absolutne napiecie wejsciowe 7V ale nie zaleca sie przekraczania 6 i 6.5VDC
- obslugiwane akumulatory tylko w technologii LiPo
W zasadzie uklady zabudowane na module RAK 4631 maja za niskie parametry do ladowania baterii z panela slonecznego jak na nasza szerokosc geograficzna i wymagaja zewnetrznego ukladu doladowywania akumulatorow z panela slonecznego. Wniosek jeden Heltec T114 ma lepsze parametry zabudowanych na module ukladow obslugi akumulatorow i panela slonecznego.

[spairo]

- mam wystawione dwa moduły RAK4630, zasilane panelem słonecznym 10W, pracujące na ogniwach LTO.
- jeszcze ani razu nie zdarzyło się aby RAK się wyłączył.
- ale moje nody mają moduły ładowania LTO z panela słonecznego.