Vesi- & tuulivoimalan yhteinen LFP-akku saapui eilen. Tämä malli:
Max latausvirta on vähän turhan pieni (20A). Nykyisellään kontrollerissa on pelkästään akun napajännitteen mittaus, joten lisään siihen myös latausvirran mittaroinnin. Jos virta nousee liian ylös niin jarruttelen turbiinia. Osa virrasta menee suoraan kontrollerin läpi mikroinvertterille ja pelkän latausvirran suojaus riittää. Toisen akun rinnankytkentä tai isompi akku voisi myös riittää, mutta se tulisi vähän turhan kalliiksi.
Jatkuva purkuvirta on riittävä (40A) ja sille riittää sulake varmistukseksi. Tarkoitus on pitää purku- ja lataussyklit maltillisina esim. 80%..purku..40%..lataus..80%... Virtamittauksen avulla saanee tehtyä jonkinlaisen fuel gaugen niin, ettei tarvitse luottaa pelkästään napajännitteen lukemiin. Eli ladataan/puretaan mielellään muutaman ampeeritunnin pätkissä sikäli kun jännitteet sallivat. Jännitekäyrissä näyttää olevan isohko lämpötilariippuvuus.
***
Omista varastoista löytyi 2 vaihtoehtoa virranmittaukselle - molemmat perustuvat hall-mittaukseen. WCS1800-virtasilmukkaan perustuva moduli (+/-35A) olisi vähän helpompi kytkeä kun johtimen läpivienti silmukan läpi riittää. Modulista saa myös suoraan trimmerillä asetettua virtarajaa (<20A) vastaavan triggerin (overcurrent), jonka voi asettaa suoraan Arduinoon keskeytyssignaaliksi. Absoluuttinen virranmittaus ei ole kovin tarkka. Toinen vaihtoehto on Allegron ACS758-050B (+/-50A). Se on tarkempi esim. offsetin osalta ts. Vcc/2 == 0A. Taidan käyttää ensinmainittua modulia valmiin triggerin vuoksi. Fuel gauge on toisarvoinen juttu.
***
Virtamittari valmis asennettavaksi LFP-akun suojaksi. Galvaaninen kytkentä shunttivastuksella ei ole tarpeen. Moduli mittaa silmukan läpi kulkevaa virtaa hall-anturilla. WCS1800-modulin mitta-alue on -35A..+35A DC-virralla. Trimmeri on asetettu niin, että vihreä digitaalilähtö heilahtaa ylös +18A latausvirralla. Sitten jää vielä vähän pelivaraa jarrutella turbiinia ennenkuin LFP-akun max latausvirta (20A) ylittyy. Keltaisella analogialähdöllä voi lukea purku- tai latausvirran hetkellisen arvon. Pinta-alaa summailemalla saa laskettua myös ampeeritunnit. 5Ah voisi olla sopiva sopiva lataus-purku -sykli, mutta pienempikin voi riittää. Toisaalta, jos lähtö on tarpeeksi jäykkä ja resistanssi pysyy pienenä (speksin mukaisesti <30mohm) niin lähtötehon voi nostaa jonnekin 200W tuntumaan. Vanhan 60Ah lyijyakun kanssa teho on ollut max 100W. Se tuntui olevan jo liikaa heikommalla tuulella kun lyijyakun napajännite laski purussa turhan nopeasti.
***
Kirjoittelin virtamittarin lukua varten arduinon luonnoksen valmiiksi ja testasin Unolla, että kaikki toimii ok. Isommasta labrapowerista sai sopivastii ulos 20A mikä riitti testailuun. Kun/jos lataussäädin käynnistyy tuulivoimalla niin tasasuunnatun jännitteen nousu (ts. turbiinin kiihdytys nollasta) on riittävän hidas - arduino ehtii heti käynnistyttyään kalibroimaan virtamittarin kun latausvirta on vielä nolla. Jos arduino käynnistyy vesivoimalla niin tasasuunnattu jännite on samantien lopullisessa latausännitteessä, koska pieni vesipotkuri kiihtyy nopeasti. Sen varalta kalibrointi pitää ohittaa ja käyttää offsetin oletusarvoa. Samalla modulilla kertakalibrointi riittänee oletusarvoksi. Tällä on vaikutusta ainoastaan ampeerituntien laskentaan (lataus tai purku) ja latauksen 18A virtaraja on lukittu sinisellä trimmerillä. Virtamittarin resoluutio on luonnoksessa 100mA.
Ampeerituntien mittarointia voisi käyttää fuel gaugessa akun keskimääräisen varaustilan tarkempaan ylläpitoon. Ilman fuel gaugea keskimääräinen varaustila ajautunee vähitellen jompaan kumpaan laitaan ympäristön lämpötilan vaihdellessa. Pelkkä napajännitteen mittaus on vähän epätarkka, koska sillä on isohko lämpötilariippuvuus.
Anturin analogialähdön full scale range on 0.3V..Vdd-0.3V, joka vastaa ampeereina -35A..+35A. Lineaarinen alue on vähän pienempi (0.5V..Vdd-0.5V ja -30A..+30A). Herkkyys on 66mV/A viiden voltin käyttöjännitteellä. Herkkyyttä/tarkkuutta voi parantaa, jos virtajohtimen kieputtaa useamman kerran silmukan läpi (ts. n x 66mV/A, n = kierrokset).
