SolarMaster - самый лучший солнечный зарядник!

Солнечный зарядник? КАФИЗА, DHT, а теперь еще и SolarMaster...  Что за зоопарк устройств вы тут разводите? Какое он отношение имеет к кардиографам?

Вполне резонные вопросы.

Если коротко, то - никакого. Разве что применение наших устройств способствует душевному равновесию и отдаляет тот момент, когда вам потребуется кардиограф. 😉

Небольшая предыстория.  Во время работы разработчиком в компании, обеспечивающей оборудованием автоматики и телеметрии Газпром, в качестве "проекта выходного дня" мною был разработан солнечный зарядник. Дело в том, что на большом количестве объектов газотранспортной и распределительной сети, разбросанных по полям и селам нашей Родины, нету электричества. Вот и приходится ставить телеметрию на литиевых батарейках (а это очень дорого), аккумуляторах (тоже достаточно дорого - ведь они разряжаются, и приходится высылать бригаду для их замены), или же, как самый продвинутый вариант, системы автономного электропитания из солнечной панели, автоматического зарядного устройства и аккумуляторов.
Казалось бы, всё должно быть предельно просто и надежно - солнце заряжает аккумулятор, а когда темно аккумулятор питает телеметрический контроллер и все к нему прицепленные датчики. Потребление системы сравнительно небольшое - около 2 Вт. Хорошие промышленные аккумуляторы (справедливости ради, аккумуляторы ставили действительно хорошие, к примеру, SBS30 Enersys) могут служить по 10 лет, солнечные панели - не меньше. Один раз поставил, и можно больше не переживать о проблеме электропитания удаленного объекта!

Однако, в ходе эксплуатации систем телеметрии с автономным электропитанием от солнечных батарей выявилась серьезная проблема - объекты катастрофически часто уходили со связи и больше к жизни не возвращались. Симптом - глубокий разряд АКБ (аккумуляторная батарея), вплоть до полного выхода из строя (и это всего лишь после года эксплуатации). Происходило это чаще всего в холодный период года, когда мало солнца. Отмечу, что солнечные панели устанавливаются с большим запасом по мощности - 200 Вт. Этого вполне достаточно, чтобы даже в пасмурные зимние дни худо-бедно наскрести электричества на круглосуточную работу телеметрии. Причиной же проблемы оказались солнечные зарядники. В компании собралась обширная коллекция этих чудес китайского приборостроения на все вкусы - и простые PWM (широтно-импульсная модуляция), и MPPT (слежение за точкой максимальной мощности), разных цен и производителей. Общее у них оказалось одно - низкая надежность.

Все они довольно эффективно убивают аккумуляторы (PWM в особенности), неэффективно используют энергию солнечных панелей (PWM всегда выбрасывают на ветер половину электроэнергии от ФГП, а MPPT на малых мощностях "не видят" точку максимальной мощности и ведут себя не лучше, чем PWM), при длительной автономной работе зависают и не могут восстановить свою работоспособность без вмешательства человека. Вовремя не отключают нагрузку (а потом - не включают), собственным потреблением могут посадить АКБ в ноль, а при появлении солнца и напряжения от ФГП (фото-гальваническая панель) не стартуют, пока кто-то не подзарядит или не заменит АКБ. Те зарядники, которые с настройкой по Модбасу, вообще странные изделия - на наиболее важные настройки они просто плевать хотели. Такое впечатление, будто все эти программные настройки - какой-то обман и мишура, опция чисто для галочки.

Вот так вот всё непросто там, где, казалось бы, рынок ломится от избытка устройств! Поэтому, за пару выходных дней (просто было интересно самому), был разработан солнечный зарядник, который решал эту проблему. Он был рассчитан на небольшую мощность нагрузки (до 10 Вт), обеспечивал максимально эффективное использование солнечных панелей (MPPT), бережное отношение к АКБ и, самое главное, самостоятельный выход из любых возможных проблемных ситуаций, кроме физической поломки, без необходимости вмешательства человека. Зарядники насущную проблему решили, китайцев покупать перестали, и на их дальнейшее совершенствование ни времени, ни бюджетов больше не выделялось. А идеи по развитию и совершенствованию в голове всё копились и искали выхода. Собственно, так и появился наш новый солнечный зарядник SolarMaster - как воплощение накопленного опыта,  максимальной надежности и богатого функционала при минимально возможной стоимости.

SolarMaster стал гораздо мощнее, умнее и надежнее (потенциально). При рекомендованных нагрузках (на которых КПД превышает 90%) до 30 Вт, он, тем не менее, способен долговременно "переваривать" до 70 Вт для систем с 12-вольтовыми АКБ и вдвое больше для 24-вольтовых систем! Злоупотреблять этим не стоит, но трехкратный запас прочности заложен. Уникальная черта - он умеет не только понижать напряжение солнечной батареи (источника питания), но и повышать его! В системах телеметрии бывают ситуации, когда невозможно обойтись без 24-В питания. Тогда приходится ставить АКБ на 24В и солнечную панель на 42В (поскольку солнечной панелью на 21В заряжать 24В АКБ не получится). Так вот, SolarMaster умеет заряжать 24В АКБ от солнечных панелей на 21В и даже на 12В, то есть он умеет поднимать напряжение на своем выходе выше входного!

А еще SolarMaster  можно использовать просто в качестве источника вторичного электропитания. Если подать ему на вход от 11 до 45В, на выходе можно задать любое желаемое напряжение от 0 до 33В. На понижение можно использовать с нагрузками, потребляющими ток до 6А, на повышение - до 3А. Учитывая его высокий КПД и очень скромную стоимость (пока что, во всяком случае), целесообразно применять SolarMaster  для получения вторичных напряжений из указанного диапазона во всех системах, где это требуется.

Настраивать SolarMaster можно по протоколу Modbus RTU как через USB порт (эмулирует виртуальный COM порт), так и через RS485. Для удобства настройки разработана программа с очень наглядным интерфейсом (SolarMaster Control), но ценители хардкора, конечно же, могут воспользоваться любой SCADA системой или частью от неё (например, KEP Server), умеющей работать по Модбасу.

Для систем телеметрии могут оказаться полезными два откалиброванных аналоговых входа 0...10В (с помощью внешнего делителя можно расширить диапазон измерений), и по четыре дискретных входа и дискретных выхода.  Сам SolarMaster делает кучу измерений всего, чего только возможно (напряжения, токи, мощности, энергии),  все они доступны для чтения по Modbus RTU. Отмечу, что реализация Модбаса - моя собственная, тщательно откатанная в многосуточных прогонах совместно с KEP Server и другими программами, и работает без всяких костылей, особенностей и черной магии. Те, кто сталкивался с Модбас устройствами отечественных производителей, точно знают, насколько всё плачевно (даже традиционно не работающий без костылей и тайных знаний Овен на фоне большинства выглядит достойно). Так вот, SolarMaster категорически отказывается от продолжения российских традиций в этом вопросе! 🙂

Конечно же, как и любое новое устройство, SolarMaster может всё еще содержать очень глубоко зарытые программные ошибки, но от этого не застрахована ни одна мало-мальски сложная система. Что точно, так их на много порядков меньше, чем у любого, даже далеко не самого свежего по дате разработки, китайского зарядника. О российских (тем более - европейских и американских) разработках я не упоминаю, поскольку они при всем своем желании не попадают в наш ценовой диапазон при хотя бы слегка приближающихся функционале и качестве. Ведь мало кто может позволить себе разработать устройство подобного уровня сложности без вложений в высокооплачиваемых разработчиков и немалых административных расходов. 😉

На этом закругляюсь с введением. Для знакомства с устройством по-существу читаем следующую записи:

• Технические характеристики контроллера SolarMaster
• Описание работы контроллера заряда SolarMaster. Режим зарядного устройства
• Описание работы контроллера заряда SolarMaster. Режим источника питания
• Диагностика состояния АКБ с помощью ПО SolarMaster Control
• Работа контроллера заряда SolarMaster в системах автоматики и телеметрии