CAMPO DI APPLICAZIONE

Impianto solare fotovoltaico gestito da uno o più inverter OFF-GRID della serie MPPSOLAR 4048 e simili.

COSA E'

Si tratta di un tester WiFi per controllare la tensione delle batterie connesse all'inverter.

COSA FA

Legge le tensioni delle singole batterie o di gruppi di esse e in wifi invia i valori ad un ormai collaudatissimo software FREE appositamente creato - LUCIBUS - giunto alla versione 2.0.

I dati sono all'interno di un un dbase e si può avere - sia in real-time che in tempi successivi - la situazione delle batterie QUANDO ALIMENTANO I CARICHI DELL'INVERTER.

COME FUNZIONA

Il prototipo è composto da :

A. un D1-Mini (ESP 8266)
B. alcuni partitori resistivi
C. un integrato multiplexer (74 HC 4067)

Il D1-MINI ha purtroppo un solo ingresso analogico (Arduino R3 ne ha 6 - Arduino Mega ne ha il doppio). Il pin analogico è l'unico a poter leggere valori proporzionali di tensione in entrata, a differenza degli ingressi digitali che leggono 0 e +5V (oppure 3.3).
Il D1-MINI ha questo handicap, però ha di buono che è una scheda a basso costo e sopratutto ha il WiFi "incorporato", caratteristica che Arduino R3 e Mega non hanno.
Per poter leggere i valori di almeno 4 batterie, occorrerebbero quindi almeno 4 ingressi analogici, che il D1 non ha.
Per ovviare a questo ho usato un integrato multiplexer, che pemette di gestire (a seconda del modello) 8 o 16 entrate - nel nostro caso - a rotazione, comandate con opportuno software dal D1.
A questo punto, ogni entrata verrà collegata alla singola batteria in serie e, su richiesta apposita di LUCIBUS, questi valori verranno inviati e poi gestiti come già detto.
La richiesta di LUCIBUS avverrà solo quando i carichi verranno alimentati dalla batteria, cioè quando le batterie dovranno dare i loro ampere verso l'inverter. Sappiamo tutti che in questo caso - e solo in questo - la tensione delle batterie varia a seconda dello stato delle batterie stesse, e quindi si ha un calo più o meno repentino.
Se otteniamo queste informazioni in questa specifica condizione, potremo avere un quadro completo su un grafico che ci indica in quanto tempo quei determinati volt sono scesi, per poi risalire alla fine della gestione dei carichi.

L'UOVO DI COLOMBO

GEMINUS in latino significa GEMELLO ... andiamo a scoprire il motivo di questo nome ...

Quello che ho pensato di fare, in prima battuta, è stato un prototipo ad 8 entrate (il più piccolo ed economico integrato disponibile), utilizzandone però solo due - tre al massimo.
Perchè 2 e non la quantità di batterie che in un impianto a 48V ha solitamente un valore di 4 ? E' presto detto ...
Prendiamo, ad esempio, uno scenario-tipo sulla base di quanto accennato : 4 batterie da 12 volt in serie, per un totale di 48 volt, qualsiasi sia l'amperaggio.
Se noi "virtualmente" dividiamo queste 4 batterie in due gruppi da 2, avremo GEMELLO-A e GEMELLO-B praticamente bilanciati. Se siamo sotto carico,tutte le batterie avranno lo stesso calo di tensione (con un minimo di percentuale di tolleranza).
Quindi, se le batterie "stanno bene" il gemello A sarà più o meno identico al gemello B e quindi su LUCIBUS apparirà una icona batteria completamente verde.
Se invece una delle batterie ha un problema, risulterà che uno dei gemelli ha una tensione differente rispetto all'altro e l'icona di prima apparirà mezza verde e mezza rossa, proprio ad indicare che qualcosa non funziona a dovere. Naturalmente si avranno anche i valori numerici effettivi dei volts in una apposito form del software.
Uomo avvisato, mezzo salvato !! Occorre andare a controllare col tester tutte le batterie e quindi capire cosa è successo.
Per evitare una moltitudine ingestibile di fili da collegare alle batterie, ho implementato il software per la lettura di 2 gruppi di batterie, proprio per capire se quanto finora proposto può essere una valida soluzione.
Credo infatti che sia importante, almeno per ora, avere un allarme e non il singolo valore. Da un punto di vista costruttivo, infatti, tutto si risolverebbe con l'utilizzo di soli tre fili anche per banchi immensi come quelli a 2 volt.

LA TERZA ENTRATA

Una delle altre entrate la utilizzerò per leggere il valore di temperatura del locale batteria, dato da un NTC e visualizzabile - anche questo - su un apposito form dentro LUCIBUS. In questo modo avremo anche una ulteriore informazione, utilissima per capire in modo preciso se le batterie stanno soffrendo caldo e freddo e anche per poter eventualmente far partire un ulteriore SONOFF per una ulteriore ventola, separata da quella che già potrebbe essere comandata dal sonoff attuale.

SOC DELLE BATTERIE

LUCIBUS 2.0, attraverso un adeguato shunt in serie al negativo dell'entrata batteria dell'inverter, conterà grazie a GEMINUS anche i cicli di carica e scarica sulla base di percentuali ben definite di tolleranza sia della direzione della corrente che della tensione immesse e prelevate. Quindi potremo avere anche il cosiddetto (S)tate (O)f (H)ealt delle batterie, cioè lo stato di salute, insieme allo (S)tate (O)f (C)harge e al (D)epth (O)f (D)ischarge, cioè alla vita delle batterie dopo usi ripetuti.