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投稿者: f-otake 投稿日時: 2011-4-27 8:12:20 (795 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

又、少し様子を見ていると31Vになってすぐ西側の太陽電池を直列から並列に切り替えると(これで過充電を防止している)電圧が下がり過ぎるので西側の太陽電池を2個づつ切り替えるようにしました。28.3V強で2組とも直列にし(充電電流が増える)片方を30.9Vで並列にしもう片方を31Vで並列に戻すようにしました。これで少し様子を見てみます。新しい回路図はここをクリックして下さい。制御回路図はここをクリックして下さい。


投稿者: f-otake 投稿日時: 2011-4-27 7:27:06 (950 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

一週間位前に、その2ー3日の様子を見てみるとどうも補充電が入りすぎる。(バッテリーが弱い)電池の比重を測ったら11.8しかない!!(安い車用の比重形で赤い所)でも電圧は13V弱ある。うーむ、やっぱり充電が足りないみたい。回りに詳しい人が居ないので電池を買った(株)関谷(宮崎県)に電話をして教えを願う。状況を説明するとやっぱり充電不足みたい。彼(多分関谷さん)曰く、車のレギュレータは15.5Vに設定してあるそうです。と云う事は私は31Vに設定してもいい筈。又、充電末期には泡がいっぱいでないと比重は上がらないそうです。わたしの場合はほんの僅かしか出ていませんでした。関谷さんありがとうございました.
慌てて補充電電源の電圧を31.5Vにして(電池端で31V位になる筈)強制的にSW電源をONにすると暫くして充電電流は9A位になり(負荷が約4A弱なので、充電は5A強しかしていない)約24時間充電すると比重は12.6位に戻りました。(この時は泡がいっぱい出ていました。15:にある過充電防止電圧の14.5Vはシールバッテリー用かもしれない。これで様子を見るとまだ補充電が入っていない。よしよし。もちろん過充電防止電圧は31Vにしました。


投稿者: f-otake 投稿日時: 2011-4-12 16:25:26 (1058 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

色々調べても鉛電池の過充電防止電圧を何ボルトに設定するか未だによくわかりません。
14.5V(12V電池)に設定している充電器もあるのですが、勿論、鉛電池のメーカーによる違いや個体差もあるとは思いますが、どうもこの電圧では低すぎるみたい。
根拠:ある時マイナス側の最低の電圧が11.88Vになっていたのですが、その後太陽が昇り結局補充電が入らない事がありました。この時電池の残存を35%とすると65%分を充電すると満充電になりますが、これは200X0.65=130Ah。充電効率を75%とすると173Ah分充電しなくてはいけない。私の場合は常に4A弱の負荷がかかっているので、充電にまわせる電流は最大でも12A位(実測値)173Ahをずっと最大電流で充電したとしても14時間強かかるが、現実にはそんな長い時間、最大電流の充電は出来ない。しかし実験するとこの間にも30Vを超える。つまり満充電になっていなくても30Vを超えている!!!
結局わからずじまい。どなたか詳しい方教えてもらえるとありがたいのですが


投稿者: f-otake 投稿日時: 2011-4-10 9:39:06 (773 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

やはり電池を別々に充電するのは設定がクリチカルで思ったように行かないし、この何週間か見ていると、プラス側とマイナス側の電池はアンバランスになっていなので(先日補充電が入った時のアンバランスは直した)別々に充電するのを止め、直列のまま充電するようにした。
その際、プラス側マイナス側の各電池の電圧をデジタルで測るようにした。デジタル計の為パネルに穴を開けるのが面倒なので、使用電流をアナログメーターにし、未使用のパネル・メータと使用電流形を両方とも電圧計にして、常時バランスがわかるようにした。
新しい回路図はここをクリックして下さい。制御回路図はここをクリックして下さい。
電池端子付近。

















電流形からはずした分流器。半田を盛ってあるのは電流値の校正した。











前面パネル














使用電流アナログメータ。消費電流とラベルしてあるのはうそ。
以前のラベルをはがすのを忘れていた。上がプラス側、下がマイナス側の電池電圧






















投稿者: f-otake 投稿日時: 2011-3-24 10:05:32 (880 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

12の問題点を受け下記のように改造しました。
途中経過ですが,3月22日にバッテリーを交換してから今日(4月2日)太陽電池からの充電で動いており、一度も補充電が入っておりません。もっとも1日中雨の日が無かったのですが,それでも交換前は1日1回は補充電が入っていたので、いかにバッテリーが弱っていた事か!!
1:バッテリーのパラを止め直列のみにする。その際バッテリーはなるべく大容量にする。経済的な兼ね合い、在庫の具合などで韓国製のATLASのPT200にしました。本当は210H52にしたかったのですが在庫が無かった。ちなみにPT200は210H52の電流容量が若干少ないものの様です。(値段は同じなのに??)ちなみに色々調べ、ここで買いました。240H52と言うもっと電流容量のある物もあるが、値段が5千円位高い。
2:電池をそれぞれ独立に充電する。直列にした電池のアンバランス解消の為(何でこんなにアンバランスになるのか、様子を見ている)。各電池の充電開始電圧は11.8Vで開始し、13.8Vで止めるように設定しました。現在は(2011年4月2日)アンバランスになっておりません。(まだ一度も補充電が入っていません)
2011/4/4追記 今日初めて補充電源が入りました。
プラス側マイナス側の電池の補充電の開始電圧は同じにしてあるのですが、今日はマイナス側の補充電が入ってもプラス側は1時間半後にやっと入りました。このせいで、現在プラス側とマイナス側がアンバランスになっております。原因は良くわかりませんが、補充電が働いたほうは電圧が上がりますので、OPアンプにかかる電圧が上昇するのが原因かも(定電圧ICを入れて電圧を安定してもいいのですが)。開始電圧の調整が非常にクリチカルなので別々に充電しないほうがいいかも?もう少し様子を見てみます。
3:補充電電流計は止め充電表示ランプにする。充電電流は判っているのでメーターの必要は無い。
4:使用電流用の検出抵抗はマイナス側に入れる。12:問題点参照
5:OPアンプ用の昇圧は止める。12:問題点参照
6:絶縁タイプのDCDCコンバーターは非絶縁タイプ1個にする(私はわざわざ買い変えるのも無いので絶縁タイプを使っている)。つもりでしたが電圧計の最小桁が不安定のため別々にしてある。
改造後の回路図はここをクリックして下さい。制御回路図はここをクリックして下さい。
この下にもう一つの電池がある

















SW電源がかなり熱を持つので、CPU用のヒートシンクを付けてある。
右側の黄色と緑のSWは太陽電池を直列にする手動SW。
見にくいが電圧計の左にそれぞれの充電表示LEDがついている。
表示が消えているデジタル・メータは使用していない。















SBDには銅版を付け放熱している。又、銅版の間にはガラスプリント基板を接着剤で
付け、強度の補強をしている。















SW電源の過電流保護の為に約11A強になる様に、R10と並列に300Ω抵抗を入れる
















裏側に入れた抵抗






















8Pinのソケットは今後作る予定の太陽電池を自動で直列に切り替える回路用の物






















投稿者: f-otake 投稿日時: 2011-3-24 9:17:13 (843 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

この記述は順番で行くと一番下ですが、あえて上にしてあります。
稼働後約4年になりましたが、問題点も出てきました。

電池の寿命が悪い。私は以前ハイエースのバン(ディーゼル)を改造して乗っていましたが、その時バッテリーを寒冷地仕様の130F1に変更し10年間交換をしていません。10年目に交換しましたが、それも寿命では無く、10年も使っていたからと交換した次第です。この原因は憶測ですが、大容量のバッテリーにした事により、始動時の大電流が相対的に減り、寿命が長くなったと思っています。つまり寿命に影響の出る、過放電、過充電がなくなっのでは無いかと思います。それ故この無停電電源を作るときわざわざ良くない電池の並列で電流容量を上げる事にしたのですが、結果それが災いしているのかも???
津波の直前(たまたま)に各電池の電圧を調べると直列にしたマイナス側の電池(2個共)が1V以上プラス側の電池より低い電圧で、極端にアンバランスでした。この原因は解かりません。1V以上のアンバランスがあると充電開始電圧を約20V(1年くらい前に変更していた。容量が無くなってくると電池電圧は急激に下がるので、少々低めに設定しても、すぐにその電圧に達するからと、浅はかな考え)にしていたので、このアンバランスを考えるとマイナス側の電池は9V位になっていたと思われます。それで並列を止めプラス側につないでいた2個の電池を直列にした1日運用したら、一方の電池が1V位低い電圧でした。この原因はある時バッテリー液の点検を忘れ、下限値を下回り、セルの金属上部がすれすれで液面上に出ている状態だった電池です。
又,比重系で調べると液が灰色がかっていました(4個とも)。どうも鉛の細かな粒の様ですが??
インターネットを調べると鉛電池は過放電が寿命に対し影響が大きい様で(ここを参照)開放電圧が11.5Vで残存容量が零になるようです。これが原因で寿命を極端に縮めていたようです。早速、補充電開始電圧を23.4Vにしました(電池は交換した、13:改造予定参照)。この電圧は開放電圧が11.86Vで残存が30%とあるので負荷を繋げたままなら(今は約4A)11.7V(X2)位と勝手に決めつけた設定値です。
又,回路を見直した結果、不必要な事をやっていたので列記します。
1:制御回路の電圧を上げる必要は無い。バッテリーの電圧を分圧して測定するので電池の電圧が入力には来ないので、OPアンプの電圧はバッテリーの電圧でかまわない。
2:電流測定用の検出抵抗はマイナス側に入れれば、わざわざ絶縁タイプのDCDCコンバータは必要ない。


投稿者: f-otake 投稿日時: 2008-3-15 20:43:00 (2650 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

24Vから各電圧を作りますが、−5Vは現在のマザーボードではほとんど使用していません。私の手持ちのマザーボードを(5枚ほど)全部調べましたが、全部未使用でしたので、-5vは作らない事にしました。
WEBサーバーに使用しているコンピュータの各電圧の最大電流を調べた所、12V:3A, 5V:3.5A, 3.3V:4A, -12V:0.2A, 5VSB(スタンバイ電圧):1A でしたので12V,5V,3.3Vには秋月電子のSW電源モジュールのDC−DCコンバータ HRD12003E(出力5〜24V可変)(5Vからになっていますが、モジュール内部の安定化用ツェナーダーオードは2.5Vですので3.3Vを作れます)を各電圧に2個使用し電圧調整抵抗を入れ各電圧を作り、5VSBは秋月電子で売っていた5V2A(HRD05002E)を使用しましたが、今は売っていないみたい。-12VはMC34063を使用し作りました。
本来使用しているSW電源モジュールは並列運転が出来ませんが、強引に並列にしています。最初は各モジュールに0.1Ω位の抵抗を入れて各モジュールのばらつきを抑えるつもりでしたが、どうも無くてもよさそうなので現在は入れていません。本当は各モジュールに電流計を入れ調べればいいのですが、まだやっていません。
回路図はここをクリックして下さい。(PDFファイルです)
この回路図はマザーボードをつながないと−12Vが出力に出てきますので、マザーボードをつながない時に出力が出ないようにするには10KΩの抵抗を5VSBの出力からPS ON(16ピン)に入れて下さい。
この写真はサンバ・サーバーの写真、WEBサーバーは別にある。又、5Vのモジューは3個付いている。(3個パラがうまく働くか不明、現在の5Vの最大電流は6A以下。又、HighPointのRocketRAID 2300をRaid5で使用していますが、必ずスタッガード・ドライブ・スピンアップ機能をONにして使用の事。これを使用しないと、5V・12Vの最大時の電流容量が不足する。ラックマウント型のケースは自作。









































投稿者: f-otake 投稿日時: 2008-3-15 19:50:00 (1588 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

全回路図は:ここをクリックして下さい。(お詫び、デジタル電流計入力の+−が入れ替わっておりました。訂正2007/5/6)

全体写真1 高さはキャスターを入れて102cm、横58cm

全景2(前扉オープン)SW電源は前面パネルにある2mm厚のアルミ板に放熱を兼ね、
取り付け(モジュールに3mmのタップが3箇所あったのでそれを利用)下の電池には
電解液点検のため頭が入る位のスペースが必要

表示部(AC100Vより充電中、太陽電池も各1A強充電している
入出力部(左の4本は太陽電池から、その右の4本は24V出力用(この上はサーキットブレーカ)、
黒いケーブルはSW電源用100V

SW電源附近(電源上の白い部品とその左の部品は逆流防止用SBDr(ショットキーバリヤダイオード)。
アルミのLアングルに白い液体ゴムを塗り、絶縁)

制御回路付近(右のダイオードはSW電源用SBDr、アルミのアングルとは放熱ゴムで絶縁)


投稿者: f-otake 投稿日時: 2008-3-15 19:30:00 (2405 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

表示機として下記のものを取り付けました。
A.太陽電池充電電流計:これは逆流防止ダイオード(効率の為にショットキーバリア・ダイオード。モジュール側には入っていないとの事です。)を入れた後にアナログの5Aの電流計を各モジュールに入れてあります。(各モジュールから2mmのケーブルで引き込み、ここまでは太陽電池工事に含まれる)
B.電池電圧用デジタル電圧計
C.使用電流用デジタル電流計
D.補充電用デジタル電流計
注意:デジタル計は3個ありますが、電流計の2個はアナログ・グランドが電池のマイナスと共通になりませんので、絶縁型のDCDCコンバーターで電源供給が必要です。電圧計と電流計を共通の電源から供給するとデジタル計が確実に昇天します。
失敗談:電流計の2つのアナログ・グランドを共通にして同じ絶縁型のDCDCコンバーターから電源供給をしたところ、最小桁が安定しませんでした。この桁は10mA台ですので気にしなくてもいいのですが、デジタルだと表示がくるくる変化するのは気持ちがよくないので、現在は3つすべてのデジタル計にそれぞれ独立したDCDCコンバーターから電源を供給しております。
デジタルメーター:秋月電子のPM-129Bで電源5V、アナログ・グランドと電源のマイナス側が共通のもので200mVフルスケールの物を電圧計は10MΩと10KΩ(正確には1/1000になっていませんが誤差範囲ないです)で分圧し200Vフルスケールで使用。電流計は回路に40mΩ(1W)のチップ抵抗を4パラにし10mΩにしてそこに200mVフルスールのデジタル計をつけました。この抵抗は秋月電子で購入しましたが、現在は売っていないようです。
DCDCコンバーター:イーター電機のOEJ05SC1224 で絶縁型の5V,0.3Aです。電圧計は電池マイナスとアナログ・グランドが共通なので、絶縁型でなくてもいいのですが、部品を共通化する意味で同一品を使用しました。非絶縁タイプの同容量は100円くらい安かったと思いますし、消費電流が実測で60mA強ですので、3端子レギュレータで5Vを作れば安上がりです。(効率は悪いけど)
制御回路用電源:測定する電池よりも高い電圧が必要なので、MC34063を使用し、電池から32Vを作っています。
制御回路図:ここをクリックして下さい。(PDFファイルですのでアクロバッド・リーダーが必要です。

中央のSWモジュールの右にあるチョークコイルは表示が安定しなかった時に入れた物で無くてもよい。外すのが面倒なのでそのままにしている。















投稿者: f-otake 投稿日時: 2008-3-15 19:20:00 (1981 ヒット)
太陽電池を使った無停電電源(サーバー用) 奮闘記

過充電保護回路は補充電回路と同じ考え方で、OPアンプを使用し、ヒステリシスを持たせ、リレーをカットするように考えました。カットする電圧を28.8Vにし、リレーを再接続する電圧を26.5Vに設定し回路を作ってありますが、この1ヶ月ほどの経過を見ますと、一度も過充電状態に近くなることが無いので途中でやめています。(リレーを入れていない)。もちろんこれは私の現在の状態であり、消費電流と太陽光発電の充電電流によって必要になります。
回路図:ここをクリックして下さい。


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