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投稿者: f-otake 投稿日時: 2015-3-22 23:45:47 (299 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

2015-7-5追記:ダウンロードに時間がかかるので、PDFからJPGにしました。
2014年12月6日から12月29日のデーターはここをクリック
2015年1月1日から1月23日のデーターはここをクリック
2015年1月23日から2月15日のデーターはここをクリック
2015年2月16日から3月11日のデーターはここをクリック
2015年3月22日から4月14日のデーターはここをクリック
2015年4月18日から5月8日のデーターはここをクリック
2015年5月8日から5月31日のデーターはここをクリック
2015年6月1日から6月24日のデーターはここをクリック
2015年6月29日から7月19日のデーターはここをクリック
2015年7月19日から8月11日のデーターはここをクリック


投稿者: f-otake 投稿日時: 2014-12-22 15:02:28 (287 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

2008年3月に太陽電池を設置し、6年以上が経過しました。この間試行錯誤を繰り返し、何とか稼働を続けていますので、この辺で参考にする方の為に考察をしてみます。
1:電池電圧:私はコンピューター(サーバー)のみの使用ですので24Vで正解です。(サーバーに使う12Vを安定化するために)
 サーバーは自作で電源はATX電源は使わず(AC100Vにする為インバーターが必要になる)、24Vから直接12VなどをDCDCコンバーターモジュールで作っています。(2015-7-5:追記;今はマザーボードを変更したので19VをDCDCで作っています)
2:太陽電池の公称最大出力動作電圧:これは私は失敗しています。電池が24Vだとすると、最低でも34V位は必要です。巷で、売っている電池を充電する為の太陽電池は12Vで18V位の様で、これくらい必要だと思われる。
3:電池の使用について:これは必ず2セット用意し、片方を放電に、もう片方を充電にして交互に運用する事。これにより充電側の電池がフル充電される確率が高くなる。経験からですが、鉛電池はフル充電しないと寿命が極端に悪くなる様です。
4:電池の容量:現在総使用電流は平均24Vで2.5A位(光変換装置、ルーター、SWハブ、サーバー)ですが、この為に130F51という10時間率で130Ahの電池を2個直列にしさらにそれを2組使用していますが、これくらいは必要だと思われます。ただ、現在のシステムにして、春の一番充電が進む時期を迎えていませんので、過充電保護が必要かと思われます。一番大切な事は消費電力を下げる努力が必要だと思われます。(2015ー7ー5追記:未だに過充電保護回路は作っていません。充電中にかなり高い電圧まで上がっていますが、そのまま使い続けています。この間最大電圧は33.8Vですが、この状態は次の計測時(2分後)には電圧が下がっているので大丈夫ではないかとの判断です)


投稿者: f-otake 投稿日時: 2014-9-23 13:33:36 (263 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

8月29日から9月20日のデーター(ここをクリック)
このPDFファイルを見ると分かるが、9月8日にサーバーを移設し、消費電流が減少したおかげで、ほとんど補充電が入らなくなった。残念ながらデーターが無いが、9月20日の天気は雨だったが、何とか21日も電池が切り替わり、今日現在(9/23)まで補充電は入っていない。但し今度は過充電保護を考えなくてはならないかも、今日は天気が良く、電池が早い時間にパラレルになり、PM1時で、31.9Vになっている。このまま少し様子を見て過充電になりそうか見てみる。
2014ー10ー14追記今の所、過充電にはなっていない。
この期間では天気が極端に悪い日が3日間あったが、補充電は1回しか入っていない、しめしめ。
10月5日にほとんど充電が無く、補充電は入ったが、次の6日も天気はよくないが、補充電なしに持っている(以前は確実に補充電が入っていた)
9月21日から10月14日までのデーター(ここをクリック)。11月8日から12月1日までのデーター(ここをクリック)。


投稿者: f-otake 投稿日時: 2014-8-29 11:30:34 (335 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

データーロガーで記録した表をPDFファイルにした表(2014年8月2日から24日)(ここをクリック)。この表の中の8月8日だけを抜き出した分(ここをクリック)。この日はそんなに天気が良くなかったので青い線の電池Bの電圧がかなり上下しています。これは電圧が約32Vに達し、放電が電池Bに替わり(過充電防止の為)電圧が下がって行きますが、天気がもっといいとこの間に電池Aも32Vに達し、電池がパラレル接続になり充電かつ放電になりますが、この日はそこまで天気が良くなく、電池Bの充電が進まないうちに切り替え電圧である約25.5Vになり再び充電に切り替わり、その繰り返しが起きています。


投稿者: f-otake 投稿日時: 2014-7-7 11:57:52 (340 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

データーはPDFにしています。6月23日から7月5日はここをクリックして下さい7月1日だけはここをクリックして下さい7月7日から30日はここをクリックして下さい
これを見ると一つ問題が見つかりました。通常は補充電が終わり、どちらか(設定の関係で必ず電池Aから放電)その時点でもう片方の電池はほぼ終了電圧の26.5Vになっていますが、設定値(VR)が電池Aより僅かに高いと思われますが、まだ充電終了になっていませんので、OPアンプの出力がHのままです。昼間で太陽がそこそこあればこの間に設定電圧に達し、問題ありませんが、夜だったり、天気が悪いとHからLに成らず、電池Aが24Vに達すると電池Bに切り替わらず、補充電が始まってしまいます。片方の電池だけに片寄るのはよくないので、改良します。補充電が終わるとHになるのはTC4011の11番ピンですので、ここから、LM358の2番ピンと6番ピンにコンデンサーを介し接続すれば、どちらかが終了電圧に達すると、両電池のOPアンプはLになり問題なくなります。
回路図はここをクリックして下さい(オレンジが今回追加した所)


投稿者: f-otake 投稿日時: 2014-7-5 13:50:23 (335 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

先日問題が起き、今までの制御回路に問題がありました。これは過充電防止の為両電池をパラにした後どちらかの電池が25.5Vになるとパラレルを外し、どちらか一方の電池からの放電にしますが、その際EXORのTC4030の3番ピンはLからHになります。その際、両電池とも電圧が高いのでa'とb'はそれぞれLになっております。と言う事はcは不定ですが、これがHになっていたとすると、TC4030の11番ピンはLになり、切り替えリレーがOFFになり、電池Aからの放電になりますが、ここで問題です。電池Aの電圧が24V以下になったら、aはLからHになりますが、RSFFの出力(C点)は元々Hだったので、切り替えリレーはOFFのままで、電池Bに切り替わりませんので、ずーっと電池Aは放電しっ放しになってしまいます。(今まではいろいろな調整をしている中でこの状態にならなかったので、気がつきませんでした。
早速改造をしますが、方法はどちらか一方の電池が25.5VになったらTC4030の1、2番ピンをLにするようにコンデンサーでOPアンプを反転します。そうすれば通常の状態になり、問題はなくなります。回路図はここをクリック1(青の枠が今回の追加分)


投稿者: f-otake 投稿日時: 2014-6-2 10:36:40 (379 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

今日は6月、まだ梅雨には入っていないので、比較的晴天の日が多い。
様子を見ていると、電池の電圧が上昇し、32Vを過ぎると充電電流がかなり小さくなって来ています。これは温度が上がり、太陽電池の効率が落ちてきて、春には充分充電していたものが出来なくなっております。
このままでは効率が悪いので過充電の切り替え電圧を32.5Vに変更しました。切り替わるタイミングで充電電流が0.5A位だったのが、3.5A位になりました。もちろん電池が切り替わりますので、電池電圧は25〜26V位に下がりますので、充電電力は電流の差ほどはありませんが、それでも効率は上がっています(32.5VX0.5A=16.25Wだったのが25VX3.5A= 87.5W)
これで少し様子を見よう。


投稿者: f-otake 投稿日時: 2014-5-5 17:28:45 (384 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

様子を見ていると我が家の太陽電池の問題もからんできますが(シャープのNE-132AT:公称最大出力動作電圧:26.41Vに秋葉原で買ったきたパナソニックの最大出力動作電圧:18Vを4分割しているので一つに付4.5Vになり合計30.9V位)33.3Vまで持っていくと、充電電流がかなり少なくなり(1A強)効率が悪いので、切り替わる電圧を33.0Vにしました。見ていると少なかった充電電流が、3ー4倍に増えています。(当然で、充電すべき電池は今までの電圧とはかなり差がでるので)こうすると、完全充電をしなくなるので(私は簡易的な比重形:よく自動車のバッテリーについている赤や青などの玉で判断するもの)気をつけて1ヶ月に1度くらいは完全充電を手動でしようと思います。今のところ、両方の電池が33Vを越え、パラレル運転になっても33.3Vには達していません。今まで電池の寿命がかなり短いので気になっていますが、原因が特定出来てなく、どなたかスペシャリストの方がいたら、メインメニューのお問い合わせから連絡を頂けると助かります。


投稿者: f-otake 投稿日時: 2014-3-26 10:37:21 (431 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

日射時間も長くなり、そろそろ過充電防止回路を考える。回路図はここをクリック各電池の電圧が33.3VになったらOPアンプ(NJU7034)の出力をHIGHにし、充電する電池を切り替えます。又、この出力がLOWになるには25.5V(だったと思う)になった時です。この電圧をあまり高めに設定すると電池の放電があまり進まない内に電池が切り替わり、再び充電に入ってしまうので、この位がいいと思われます。放電になると33.3Vも一気に電圧が下がり、27Vにはすぐに到達してしまいます。又この出力がHIGHの時もう片方の電池も33.3Vに達するとさらに電池が切り替わりますが、この状態ではOPアンプが両方ともHIGHになっていますので、どちらか片方が25.5Vなるまで、電池は切り替わりませんので、この間に再び33.3V以上になり過充電になってしまいます。なので両方のOPアンプがHIGHになると、ショートリレーをONにして、両電池を並列にします。つまり充放電とも両電池になります。この状態で、放電電流と充電電流の関係で、両電池とも33.3V以上になる事も考えられますが、今の所は大丈夫です。最も効率の良い4〜5月に状況を調べ、報告します。
充電終了電圧の33.3Vは随分高いと思いますが(昔は15V強x2だったと思う)これ位までしないと比重が1.275になりませんでした。










投稿者: f-otake 投稿日時: 2014-3-26 9:40:50 (371 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

37:リレーが触れないくらい熱いで触れたように、触れない位、熱を持つリレーを交換した。新しいものはAM3P−24Pという型番で24Vで80A/60AのON/OFFが出来る。入手はここを参照。ついでに電池との配線も太い物に交換した。これで20A位充電中でもリレーは十分触れる温度になった。写真右二つが交換したリレー。








投稿者: f-otake 投稿日時: 2014-3-15 12:17:52 (1072 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記


今日は天気がいいので、ガッツリ充電をしているようだ。写真では分かりずらいが合計で20A位充電している。よしよしと思ったが、何気にリレー(右から2番目のリレー)触れるとものすごく(触っていれない位)熱くなっている。今は左の写真で緑のLEDが点灯しているので、下側の電池セットが放電し(上側に太陽電池から充電)ている。これは黒い2個のリレーが両方ともONになり、リレーのコイルに電流が流れているので少しくらい熱が出るが、熱すぎ、ためしに右側(放電側のリレー)はほんのりあったかい位、これが本来の熱だろう。結論:左側のリレー接点の熱ということはそれだけ接点に抵抗が存在しているという事になる。使用しているリレーはエーモンの1246で接点容量は30A/20Aとなっている。これはOFF時に20AまでOKという事。ぎりぎり規格内だが、触れないのは異常なので交換することにした。また使用しているリレーはオートバックスで購入した12Vのリレーなので、24Vで、接点容量の大きいものを探すと
ここにAM3P−24Pという24Vで80A/60Aというリレーがあったので、これを注文、さすがに大容量なのでファストン端子が、かなりでかいので、375ファストン端子 AWG-10-14と375インチファストン端子カバーを注文する。手に入ったら結果を報告します。


投稿者: f-otake 投稿日時: 2014-1-9 22:44:08 (442 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

34:また電池が壊れた で触れたように、24Vの電池を二組使い片方を放電、片方を充電に交互に使用するようにする。
先ずは電池を新神戸電機(このメーカーにしたのは、日本製の中で安かったから、韓国の電池は1年位でいかれたのが2回も続いたので買わない事にした。でも他に比べてかなり安いので、もしかしたら韓国製のOEMかも、でも日本の品質管理が適用されていると思うので、韓国製よりいいか)の130F51を4台購入、2台一組で24Vの電池として使用する。
その論理回路を考えるが、初めはA組、B組用にそれぞれリレーをONにする方法を考えたが、これでは論理回路が働いていないとどちらのリレーもONにならないので、サーバーに電源が供給されないので、論理回路のテストがやりにくいので(論理回路がなくても片方の電池から電源を供給したい)、A組はリレーがOFFの時、B組はリレーがONの時に放電する様にした。こうすればA組の電池が十分にあれば、論理回路を外し、テストも出来る。でも、これではリレーの切り替え時に瞬断が起こるので、その対策が必要である。ショーティングタイプのリレーもあるが、一般的では無く、故障時の事を考えると汎用品を使いたい。対策はショートリレーなる物を入れ、切り替えリレーが働く前に、このリレーでA組、B組のリレーを繋いでから、切り替えリレーを働かせれば、瞬断は起こらない、リレーが切り替わったタイミングでショートリレーはOFFにする。電圧差のある電池をショーとするので大電流が流れるので、ショートリレーの接点は大容量のリレーがいる。
最終的に考えたのはNOR回路を使いRSフィリプフロップを構成し、それに過充電防止用の信号を考慮し、図の用な回路にした。電池電圧低下用(2個)と過充電防止用のOPアンプの出力はHIGHになった時を真とした。簡単に説明すると、電池Aが低下すると、cがHighになる、この時過充電がLow(通常)だとdはHighのままで、トランジスターをONにしリレーが働き、電池Bからの放電に切り替える。逆の場合はd点はLowになるのでリレーがOFFになり、電池Aからの放電になる。それぞれの状態で過充電がHighになると状態が変化するので、充電する電池が代わり、過充電を防止する(現在は冬場で、過充電が働いてはいない)又一度電池低下が働くとヒステリシスを持たせたOPアンプで、26.5Vまで充電が進まないとOPアンプの出力はHighのままなので、両電池とも低下すると、補助電源が入るようにしてある。その場合d点は必ずLowになるので(つまり電池Aから放電)補充電はリレーを通さず、両電池にショットキーダイオードを通し充電をする。と言う事は最初は低下している電池を充電し、両電池の電圧が同じになるとそれぞれに充電をする。
実はこの回路問題がある。片方が充電満杯になると、電池を切り替えこの電池が放電になるが、この状態でもう片方も充電がいっぱいになっても過充電保護は働かない!!、今は冬でこの回路が働いた事はないのでいいが、4ー5月の一番効率のいい時には問題かも、とりあえずそれまでにどうするか考える。2014/02/05追記
制御回路図のPDFはここをクリックして下さい。回路図のPDFはここをクリックして下さい。





























































































































投稿者: f-otake 投稿日時: 2014-1-5 21:21:03 (510 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記







この年末年始にかけ改造に取り組んだ。改造点は
1:西側の太陽電池モジュールに強引に太陽電池を直列に追加し、公称最大出力動作電圧:26.41Vを31V位に引き上げる。これでパネルを直列にしなくても良くなる
2:24Vの電池を二組用意し(つまり12Vの電池4個)それを交互に充電又は放電に使用する。
の2点である。
先ずは西側電池の電圧をあげるが、その前に何故、東側は上げなかったかというと、A:高い充電電圧が必要になるのは午後の方が多そう。B東側は26.41Vのパネル2枚であり、10V位のパネルを改造し5V X 2にする必要があるが、このパネルが見つからなかったからです。
と言うわけで秋葉原で良さそうな太陽電池パネルを物色する。もちろんWEBで色々なメーカーもチュックしたが、代理店の問題や価格の面でよくなかった。購入は千石電商でSP100と言う太陽電池を購入。これは大本がパナソニックで製造しているようですが、規格は
最大出力:100W
最大出力動作電圧:18V
最大出力動作電流:5.56A
と言うものです。これはセルが縦に4列になってますので、一列づつ使えれば4Vになり、26Vに4.5Vで約31Vになりますので、これにしました。
改造はパネルの裏を一部切り取り直列の繋ぎ目をカットし独立させます。4列になった物を元々設置してある26.41Vの太陽電池に直列に繋ぎ、電圧を上げました。様子を見ていますが最大で33Vまで充電電圧が上がりました。
ついでにCDSを交換し(東側はまだ直列にする必要があり、そのためのCDS。又温度により効率が変化し、直列にする電圧が温度で大幅に変化するためサーミスタも付けてあります。
CDS(防滴形)が1年もたたないのにセルが明らかに劣化していました。屋根も上に遮る物が無く直射日光が当たるせいか、劣化が激しいので、白色のアクリルケースに入れて照度を図るようにしました。






























































































投稿者: f-otake 投稿日時: 2013-11-27 6:57:13 (419 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

去年の9月に電池を2台とも交換したばかりだが、今度はマイナス側のひとつのセルが去年と同じで、比重がほぼ1で充電しても泡が全然出ない。この為、頻繁に補充電が始まる。私の充電方法に問題あるのかも判らないが、もう絶対韓国の"ATLUSBX"は買わないぞ。
どこかのWEBで太陽電池で充電をしていることが載っており、そのやり方は2組の電池を片方放電、もう片方を充電に使用し、スイッチして使用していた。今度はこの方法にしよう。だけどそうすると4台の電池が必要で、色々考えると130A(昔の10時間率で)位の電池が必要。そうなるとかなりの出費になり、まだ注文出来ずにいる。


投稿者: f-otake 投稿日時: 2012-9-6 21:09:15 (467 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

今日電池が来たので、マイナス側の電池も交換する。サーバー関係を止めたくないので、電池とパラにその時の電池電圧にあわせた安定化電源(別に安定化していなくても良い、私はこれしか無かったので)を繋ぎ、慎重にマイナス側の電池を交換した。これに伴い、補充電開始電圧と測定ポイントを24V側に戻す。その際、電池を繋ぎ終えたら、電池のバランスが合っていないので、片方だけマニュアルで補充電をし、バランスを取った。
又,電池が1年半しか持たなかったので、開始電圧を上げて補充電開始電圧は24Vに設定し、終了電圧は27.8Vに変更。これで少し様子を見る。
でも24Vにするとかなりの残容量があると思います。と言うことは仮に半分残っていると電池容量は半分しか取れない事になってしまいますが、しょうがないか。
私はずーと電池で苦労している。電池に詳しい方が居られたら是非ご意見を頂きたいと思っております。会員で無くても、メインメニューのお問い合わせから連絡できます。


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