Alimentazione con pannelli solari

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Alimentare l'Access Point 
tramite pannelli solari

Articolo tratto dall'ottimo sito  -  Nabuk

Come realizzare un alimentazione a pannelli solari per gli access point. 
Cadono così anche le limitazioni di posizionamento di quest'ultimi.

Questo progetto nasce dalla necessità di dover alimentare un access point in loughi dove la classica corrente elettrica non è disponibile o per l'installazione degli stessi in modalità repeater in zone isolate.
Chidendo informazioni ad alcuni negozi specializzati, ho subito capito che il costo della realizzazione non era proprio a portata di tutti (sottoscritto compreso) e così, ho deciso di progettare il tutto (beh, ho studiato elettronica per ben 5 anni), accettando questa sfida e cercando d'abbattere i costi.
Dopo aver passato giornate a disegnare circuiti elettrici (che seppur validi, avevano il difetto d'aver troppi componenti), mi capitò in mano una vecchia rivista di Nuova Elettronica (una bibbia per gli appassionati del settore) su cui vi era un progetto per un semplicissimo indicatore di livello di carica di batterie che, ho modificato e adattato per questa esigenza...

Dovendo alimentere un solo DWL900AP+, ho scelto il seguente materiale:

  • due batterie di quelle usate negli impianti d'allarme, da 12V 7Ah
  • un pannello solare da 16V 50W
  • un circuito elettronico di gestione.

Il cuore di tutto è il circuito elettronico di gestione che, durante la progettazione, mi ha fatto sudare non poco...
Avevo bisogno di un circuito che funzionasse in questo modo:

  • Indicare il livello di carica della batteria;
  • Ricaricare automaticamente col pannello solare la batteria anche ad access point alimentato;
  • Scollegare il pannello quando la batteria √® carica (per preservare l'efficienza della batteria);
  • Scollegare l'AP qualora il livello della batteria fosse troppo basso e metterla in ricarica (per lo stesso motivo di cui sopra).

Nella figura sottostante, è riportato lo schema elettrico ed i componenti elettronici del circuito che ho realizzato:

Questo invece è il disegno a grandezza naturale (10x7 cm) del circuito stampato ricavato dall'elettrico di cui sopra:

Suggerisco di stamparlo e riportarlo su di una basetta da 10x10 cm in modo da poter ricavare dei fori per il fissaggio.
Per facilitarne la realizzazione, questa è la disposizione dei componenti naturalmente visti dal lato rame:

A montaggio ultimato, se le cose sono andate per il verso giusto, si dovrebbe ottenere una cosa del genere:

Nella realizzazione qui sopra, è mostrato lo stabilizzatore 7805 montato sulla basetta e provvisto di un piccolo dissipatore ma, siccome scalda parecchio (infatti deve dissipare una potenza di 4W), suggerisco di dotarlo di un dissipatore per processori tipo Pentium II o III

Prima di collegarlo, bisogna purtroppo tararlo come segue:
a) collegare una batteria da 9V (carica) ai morsetti d'alimentazione e regolare il trimmer R2 fino all'accensione del LED ROSSO
b) staccare la batteria e collegare il circuito ad un alimentatore stabilizzato ad una tensione di 13.5V e ruotare il trimmer R1 fino all'accensione del LED VERDE
Ora il circuito è pronto per l'installazione finale e consiglio di farvi quattro fori negli angoli (nella foto sopra ne vedete uno solo) così da poterlo ancorare da qualche parte.

Suggerimenti per l'installazione:

Durante l'installazione finale, suggerisco di collegare per prima cosa la batteria e poi il pannello solare. Per evitare problemi durante il collegamento di quest'ultimo, coprite il pannello con un panno scuro oppure con un cartone in modo tale che non generi corrente.
Rispettate le polarità e non invertite la sequenza di connessione sopra descritta perchè il pannello solare, senza carico, genera ben 21V e brucereste l'integrato.
Se volete fare delle misurazioni, non staccate mai la batteria quando il pannello solare è irraggiato perchè, incorrereste nel problema di cui sopra.

Di seguito, troverete le foto dell'intera realizzazione da me eseguita, con tutto montato su di un palo per antenne.
Come scatole a tenuta stagna, ho utilizzato due scatole di derivazione della GEWISS mod. 44208: in una ho messo l'AP e il circuito di carica, nell'altra il gruppo batterie (ho utilizzato 2 batterie da 12V 7Ah collegate in parallelo, in modo da contenere le dimensioni). Per favorire il ricircolo d'aria e prevenire surriscaldamenti durante la stagione estiva (l'AP non deve superare i 50¬į durante il funzionamento), dietro suggerimento degli utenti del forum di Nabuk (vorrei ringraziare AndydnA), ho provvisto le scatole di un tubo a ombrello nella parte superiore di 16mm di diametro e di un foro nella parte inferiore delle stesse dimensioni.

 

 
  
 
   
 
 

Alcune note per eventuali modifiche e se si prevede un'utilizzatore diverso:

La massima corrente che il pannello solare riesce ad erogare è data dalla formula: I = W / V quindi in questo caso: 50 / 16 = 3.125A
Il tempo di scarica (in ore) della batteria è dato dagli Ah diviso la corrente assorbita (in questo caso 0.68A) perciò: 14 / 0.68 = 20.58 ore
Il tempo di carica (in ore) della batteria è dato dagli Ah diviso la corrente di carica (data dal pannello solare meno quella assorbita): 14/(3.125-0.68) = 5.72 ore
Tutti i componenti qui descritti, hanno requisiti minimi indispensabili in modo tale da chiudere il tutto all'interno di una scatola di derivazione a tenuta stagna per esterni, con dimensioni tali da poter contenere la batteria, il circuito di controllo e l'AP.
Detto questo, si potranno sostituire, per utilizzi diversi, la batteria con una di capacit√† pi√Ļ alta (nel caso ad esempio si vogliano alimentare pi√Ļ AP) ed il pannello solare con uno di potenza maggiore (tenete presente che il costo maggiore √® dovuto a questo componente).

APPENDICE "A"

Durante i test, ho potuto appurare che lo stabilizzatore utilizzato nel progetto (il 7805), scalda molto e l'efficienza è piuttosto bassa. Per questo motivo, dietro segnalazione di DVB (che voglio ringraziare) ho realizzato uno stabilizzatore switching ad alta efficienza utilizzando un LM 2575T-5.0 nella sua tipica applicazione:

Dal circuito elettrico ho ricavato lo stampato utilizzando collegamenti "il pi√Ļ corti possibile", trattandosi di un'alimentatore switching e seguendo i consigli del manuale relativo a questo componente.

Con la realizzazione di questo stabilizzatore, si sono risolti tutti i problemi dovuti al calore prodotto. Per collegare questo circuito a quello precedente, si operi come segue:

  • Scollegate l'alimentazione dal pannello solare (ricordatevi di coprirlo con del cartone), le batterie, l'alimentazione dell'ap e rimuovete il circuito principale dalla sua sede.
  • Saldate tre spezzoni ci cavo sul nuovo stampato (dove c'√® scritto +IN, OUT, M);
  • Dissaldate il 7805 dal circuito principale;
  • Collegate i cavi in modo che +IN sia collegato a E (sul circuito principale); OUT con U; M con il l'ex piedino centrale del 7805.

A connessioni ultimate, ricollegate il tutto facendo l'esatto contrario di cui sopra, eccezion fatta per l'alimentazione dell'ap. Verificate che l'uscita sia di 5V e poi alimentate l'ap.

APPENDICE "B"

Tra i vari messaggi sul forum, ve n'√® stato uno molto interessante postato da ESTHEBAN riguardante la possibilit√† di poter alimentare a tensioni pi√Ļ alte un ap della D-Link, il DWL900AP+, fornendo anche il sito da dove ha attinto dette info: http://www.ralphfowler.com/links/dwl900.html
In questo sito, oltre a varie modifiche, vi è una tabella riportante la corrente assorbita dall'ap, in funzione della tensione applicata.
Considerando che il ponte da me realizzato utilizza tale dispositivo, ho apportato una semplice modifica al circuito, permettendo così un'autonomia decisamente superiore. L'ap in questione, se alimentato a 5V, assorbe 0,68A ma, alimentato direttamente a 12V, il suo assorbimento, scende a 0,2A (quindi meno di 1/3) ed ho operato come segue:

  • Ho scollegato il circuito principale (non finir√≤ mai di ripetere che questa √® l'operazione pi√Ļ delicata) e dissaldati i 3 fili del circuito stabilizzatore (se non avete apportato tale modifica, dissaldate il 7805);
  • Unire con un filo le connessioni "E" ed "U" (relative al 7805) della basetta.

Ricollegate il tutto ed ora, l'ap sarà alimentato a 12V, con notevole risparmio energetico (infatti tale modifica, permetterà d'aggiungere altri 2 ap mantenendo l'assorbimento uguale ad uno solo a 5V).

N.B.: Tale modifica, è stata eseguita poichè il DWL900AP+ (Rev B, da me posseduto) contiene al suo interno un riduttore switching. Non si hanno notizie riguardo questa possibilità su altri AP e perciò non mi ritengo responsabile di danni causati ad apparati non testati direttamente da me

 

Articolo postato su Nabuk da: DjByte

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