PL223191B1 - Sterownik do zdalnego sterowania urządzeń elektrycznych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sterownik prądu stałego do zdalnego sterowania urządzeń elektrycznych oraz kontroli i sygnalizacji stanu pracy obiektu sterowanego. Sterownik przeznaczony jest do kompleksowej obsługi systemów zasilanych z odnawialnych źródeł energii.

Znane i powszechnie stosowane są sterowniki prądowe do sterowania urządzeń elektrycznych za pośrednictwem sieciowego połączenia sterownika z urządzeniem odbiorczym lub zdalnego sterowania zespołem przekaźników. Znane z polskiego opisu patentowego nr PL 56911 rozwiązanie zdalnego sterowania zespołem przekaźników posiada mikrołącznik sterujący przekazujący napięcie zasilania dla cewki przekaźnika, a napięcie dla wskazanego mikrołącznika podaje się przez zwarte w stanie stacjonarnym styki pozostałych mikrołączników zespołu sterującego. Takie rozwiązanie umożliwia sterowanie jednym przekaźnikiem przy jednoczesnym wyłączeniu pozostałych odbiorników. Inne znane z polskiego opisu patentowego PL 60346 jest odbiornik sygnałów sterowania nośnego niskiej częstotliwości połączony z dwutranzystorowym wzmacniaczem wyposażonym w przekaźniki oraz posiadający filtr składający się z szeregowego układu rezonansowego sprzężonego transformatorowo z układem dwóch równolegle połączonych obwodów z których jeden posiada szeregowo połączon y kondensator i diodę, a drugi układ rezonansu szeregowo złożony z kondensatora i cewki. Układ ten posiada przełączenie kondensatorów w filtrze wejściowym poprzez odwrotne połączenie przekaźników. Wybór rodzaju sterowania w analogowych trójpołożeniowych sterownikach o działaniu krokowym lub ciągłym opisano w polskim opisie patentowym PL 77672. Znane z polskiego opisu patentowego PL 85332 jest urządzenie do sterowania i sygnalizacji stanu pracy obiektu sterowanego lub sygnalizacji odchyłki wybranego z parametrów układu sterowanego posiadające osiem wejść i sześć wyjść oraz jeden element pamięciowy, które zasilane są kombinacyjnie sygnałami na wejściu uzależnionymi s ygnałami na wyjściach sterownika. Tyrystorowy sterownik mocy prądu przemiennego opisany jest w polskim opisie patentowym PL 152280 posiada fazowy przesuwnik połączony przez węzeł sumacyjny ze sterownikiem w układzie trójfazowym. Znane i rozwiązania sterowników posiadały szereg ograniczeń i realizowały swoje funkcje prądem zmiennym jedno lub trójfazowym.

Dla wyeliminowania tego ograniczenia opracowano sterownik do zdalnego sterowania urządzeń elektrycznych według wynalazku.

Sterownik do zdalnego sterowania urządzeń elektrycznych, współpracujący z systemami zasilanymi z odnawialnych źródeł energii, posiadający moduł GSM emitujący i przyjmujący parametry z zewnętrznego serwera sterującego poprzez szeregową transmisję danych cyfrowych, posiada m ikrokontroler połączony z modułem GSM wyposażonym w kartę SIM i antenę lub złącze anteny, zas ilany jest z akumulatorów o napięciu pracy 12 V, lub 24 V lub 48 V, podłączonych do źródła energii odnawialnej; źródeł fotowoltaicznych lub generatorów turbin wiatrowych, poprzez diodę zaporową blokującą zwrotny przepływ prądu, przy czym napięcie na akumulatorach mierzone jest przez rezystancyjne dzielniki napięcia i przekazywane do mikrokontrolera, a układy scalone w ilości odpowiadającej ilości funkcji sterowania odbiorników energii, wyposażone są w czujniki Halla do pomiaru prądu wytwarzanego i zużywanego. Stabilizator impulsowy obniżający napięcie akumulatorów do napięcia pracy urządzenia według wynalazku Sterownik prądu stałego według wynalazku współpracuje z ak umulatorem lub zestawem akumulatorów połączonych w sposób szeregowy lub szeregowo-równoległy, a napięcia podawane do mikrokontrolera mierzy się rezystancyjnymi dzielnikami napięcia kontrolującymi obniżenie napięcia granicznego akumulatorów, wcześniej zaprogramowanego w mikrokontrolerze. Sterownik według wynalazku poprzez moduł GSM komunikuje mikrokontroler z zewnętrznym serwerem sterującym procesami sterownika w obsłudze odbiorników energii i pomiarze napięcia przez rezystancyjne dzielniki napięcia pobieranego przez jeden lub kilka odbiorników energii a także kontroluje napięcie i temperaturę w układach scalonych przypisanych do odbiorników energii oraz sygnalizuje ewentualne awarie w odbiornikach energii.

Rozwiązanie sterownika do zdalnego sterowania urządzeń elektrycznych według wynalazku jest uniwersalnym urządzeniem zdalnie sterującym odbiornikami energii za pośrednictwem sieci komórkowej i/lub Internetu, a serwer sterujący wraz z ekranem ukazującym dane eksploatacyjne i sygnalizującym ewentualne awarie znajduje się w centrum obsługi na przykład sieci autostrad. Praca w n apięciach 12 V, 24 V lub 48 V czyni sterownik i odbiorniki energii bezpiecznymi. Zasilanie akumulatorów poprzez odnawialne źródła energii uniezależnia sterownik od instalacji napięcia elektrycznego.

Sterownik do zdalnego sterowania urządzeniami elektrycznymi według wynalazku ukazan y na schemacie fig. 1.

PL 223 191 B1

Sterownik prądu stałego do zdalnego sterowania urządzeń elektrycznych umieszczonych na bramce nad autostradą przedstawiamy w przykładzie wykonania sterownika zasilanego z czterech akumulatorów o napięciu 12 V zasilanych z odnawialnych źródeł energii ogniwa fotowoltaicznego oraz alternatywnie z generatora turbiny wiatrowej. Sterownik posiada moduł GSM emitujący i przyjmujący parametry z zewnętrznego serwera sterującego umieszczonego w punkcie obsługi autostrady poprzez szeregową transmisję danych cyfrowych, Sterownik posiada mikrokontroler 1 połączony z modułem GSM 2 wyposażonym w kartę SIM i antenę i zasilany jest z akumulatorów 3 o napięciu pracy 12 V, podłączonych do źródła energii odnawialnej 4 poprzez diodę zaporową 8 blokującą zwrotny przepływ prądu w kierunku ogniwa fotowoltaicznego z akumulatora 3, przy czym napięcie w akumulatorach 3 mierzone jest przez rezystancyjne dzielniki napięcia 7 i przekazywane do mikrokontrolera 1, a trzy układy scalone 5 w ilości odpowiadającej ilości funkcji sterowania odbiorników energii, wyposażone są w czujniki Halla przeznaczone do pomiaru prądu wytwarzanego i pobieranego i stabilizator impulsowy 6, który służy do obniżenia napięcia akumulatorów do napięcia pracy układów sterownika. Akumulatory 3 podłączone są do mikrokontrolera 1 magazynują energię wytworzoną przez źródła energii odnawialnej 4 lub 10 a napięcie na akumulatorach mierzone poprzez rezystancyjne dzielniki napięcia 7 przekazywane są do mikrokontrolera a dalej na serwer sterowania. W przypadku używania generatora turbiny wiatrowej 10 jako źródła ładowania akumulatora 3 posiadającego regulator lądowania nie ma konieczności sterowania tego prądu przez mikrokontroler 1. Układy scalone 5 posiadają napięcie pracy sterowane za pomocą stabilizatora impulsowego 6, który obniża napięcie akumulatorów do poziomu pracy układów scalonych 5 /VCC/. Mikrokontroler 1 steruje włączeniem odbiorników 11 oraz źródeł energii zamykając obwód za pomocą przekaźnika włączanym za pomocą tranzystora polowego MOSFET. Sposób ten umożliwia sterować jasnością świecenia na przykład lampy oraz prądu ładowania akumulatorów dzięki zastosowaniu modulacji szerokości impulsów sterujących. Alternatywnie można sterować odbiornikami energii 11 za pomocą przekaźnika włączonego za pomocą tranzystora sterowanego przez mikrokontroler 1. Sterownik według wynalazku może przekazywać na ekran odbiornika energii 11 komunikaty do wyświetlenia, których treść lub kod wysłane są z serwera na mikrokontroler i, a dalej za pośrednictwem komunikacji szeregowej na ekran odbiornika.

Dla zabezpieczenia pracy systemu sterownik jest wyposażony w wejście dla czujnika kontaktronowego 9, który sygnalizuje dostęp do urządzenia osób nieuprawnionych.

Claims (5)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sterownik do zdalnego sterowania urządzeń elektrycznych, współpracujący z systemami zasilanymi z odnawialnych źródeł energii, posiadający moduł GSM emitujący i przyjmujący parametry z serwera sterującego, znamienny tym, że mikrokontroler (1) połączony z modułem GSM (2) zasilany jest z akumulatorów (3) podłączonych do źródła energii odnawialnej (4) poprzez diodę zaporową (8), przy czym napięcie w akumulatorach mierzone jest przez rezystancyjne dzielniki napięcia (7) i przekazywane do mikrokontrolera (1), a układy scalone (5) w ilości odpowiadającej ilości funkcji sterowania odbiorników energii (11), wyposażone w czujniki Halla i stabilizator impulsowy (6).

2. Sterownik według zastrz. 1, znamienny tym, że akumulatory (3) zasilane są z ogniwa fotowoltaicznego (4) po sygnale z mikroprocesora (1) gdy pomiar napięcia rezystancyjnych dzielników napięcia (7) wskaże obniżenie lub wzrost napięcia granicznego akumulatorów (3).

3. Sterownik według zastrz. 1, znamienny tym, że akumulatory (3) zasilane są z alternatywnego źródła napięcia (10) po sygnale z mikrokontrolera (1) gdy pomiar napięcia rezystancyjnych dzielników napięcia (7) wskaże obniżenie napięcia granicznego akumulatorów (3).

4. Sterownik według zastrz. 1, znamienny tym, że moduł GSM (2) komunikuje mikrokontrolera (1) z zewnętrznym serwerem sterującym procesami sterownika w obsłudze odbiorników energii (11) i pomiarze napięcia przez rezystancyjne dzielniki napięcia (7) pobieranego przez te odbiorniki energii.

5. Sterownik według zastrz. 1, znamienny tym, że układy scalone (5) posiadają napięcie zasilające stabilizatora impulsowego (6), który obniża napięcie akumulatorów (3) do poziomu pracy odbiorników energii (11).