Преди около 18 месeца стартирах уеб сървър върху Raspberry Pi3, който се хоства от самия мен. На страничката се показват данните от самоделна метеостанция, които са достъпни целогодишно и денонощно
http://lz1jer.ddns.net.
По онова време възникна и идеята за автономно захранване на сървъра, исках малината да се захранва от фотоволтаичен панел, който бях придобил 2-3 години преди това и стоеше неизползван в избата. След като Вселената ме срещна с едни много хубави LiFePO4 батерии, реших, че е настъпил момента да се действа. Поръчах от КНДР няколко компонента и се получи следната конфигурация:
1) Фотоволтаичен поликристален панел 20Wp
2) MPPT контролер - 5А
3) Регулатор на напрежение 2А
4) Батерия 15Ач
Основен възел в системата е MPPT контролерът. Той е построен на базата на CN3722 и служи за преобразуване енергията от фотоволтаичния панел в подходящи ток и напрежение за зареждане на акумулатора. Използвам два LiFePO4 елемента последователно и съм настроил контролера на изходно напрежение 7.2V. Изборът на MPPT* точката се състои единствено в настройката на контролера на максимален изходен ток чрез единия от тримерите. Тъй като PV панелът е малък и не може да даде повече от 1А ток, мога да си позволя настройка на контролера по максимален ток, а и батерията е цели 15Ah т.е. няма да има проблем. На празен ход и силно слънце панела дава около 20V, а под товар пада на 15, 16...18V, в зависимост от потреблението. На батерията трябва да се подават не повече от 7.2V. Тук е мястото на МPPT контролера, който преобразува излишното напрежение от 7.2 до 15-16V в ток и винаги намира най-добрата комбинация между входните и изходните V-I, така че да оползотвори слънчевата енергия с максимална ефективност. Реално измерих 1.8А след MPPT, на входа <1A.
Другия интересен компонент е регулаторът на напрежение. В моя случай, той служи да преобразува напрежението от батерията в стабилни 5V за захранване на сървъра. Реализиран е с LM2577S в режим SEPIC**. Тъй като ползвам батерия 6-7V, а искам да стабилизирам на 5V, има опасност, ако напрежението на батерията падне под 6V, стабилизатора да спре да работи. Тук е главното достойнство на SEPIC технологията, може автоматично да избира BUCK*** / BOOST**** режим и това ми позволява да ползвам широк диапазон от входни напрежения, вкл. и преминаване под 5V. При нормални обстоятелства ползваме BUCK или BOOST конвертори, а SEPIC е комбинация от двете едновременно.
Преди да мина на автономен режим направих тест с електронен товар, зададох 5V/0.5A (защото предполагах, че Raspberry-то толкова ще консумира) и пуснах за 24 часа да направи един цикъл разряд/заряд на автоматичен режим. Оказа се, че батерията ще издържи, нещо повече, по мои сметки ще издържи няколко дни
Това е хубаво в случай, че се окаже лошо време в продължение на няколко дни. Въпреки това, за зимата май ще трябва по-голям панел, който да осигури нужната енергия от разсеяна светлина.
Реалните тестове показаха, че Raspberry-то консумира 0.3А и за една вечер напрежението на батерията падна само с една стотна, което много ме радва. Такъв Power Bank би бил полезен и за зареждане на телефони, навигации, камери и др. вещи сред природата или на къмпинг, също и за осветление, въобще кой за каквото се сети. Възможни са всякакви комбинации.
* (MPPT) - Maximum power point tracking
** (SEPIC) - Single Ended Primary Inductor Converter
*** (BUCK) - Step Down понижаващ преобразувател
**** (BOOST) - Step Up повешаващ преобразувател
Електронен товар
