Uwaga! Prąd elektryczny może być śmiertelnie niebezpieczny!
Wszystkie prace przy części elektrycznej realizuj przy odłączonym napięciu.
Jeśli nie jesteś pewien tego co robisz, skonsultuj się z profesjonalnym elektrykiem.
Nie ponosimy odpowiedzialności za straty spowodowane niniejszym wpisem.
Wszystkie projekty DIY robisz zawsze na własne ryzyko.
W poprzedniej części zaznajomiliśmy się z podstawową teorią dotyczącą zasilania naszych instalacji automatycznego nawadniania. Dziś pokażę kilka gotowych układów które z powodzeniem stosowałem do zasilania sterownika podlewaj.pl opartego o minikomputer Raspberry Pi (wymagającego 5V DC 2.5A) oraz elektrozaworów (zasilanych przez
Sposób 1 – Dedykowany zasilacz i osobny transformator
Najprostszym sposobem jest oczywiście rozdzielenie transformatora zasilającego elektrozawory od zasilacza do sterownika. Możemy skorzystać z gotowej ładowarki:
Oraz wykorzystać gotowy zasilacz-transformator z wejściem 230V AC oraz wyjściem 24V AC o prądzie przynajmniej 1A – czyli mocy nie mniejszej niż 24VA.
Podłączenie w zasadzie nie wymaga komentarza – transformator oraz zasilacz podłączamy do gniazdka lub przedłużacza, przewód microUSB następnie podpinamy do Rasbperry Pi a stronę wtórną transformatora (tą, z niskim, 24V napięciem) podpinamy do naszej listwy przekaźnikowej oraz elektrozaworów.
Zalety
- brak konieczności lutowania jakichkolwiek przewodów
- możemy wykorzystać posiadany zasilacz/ładowarkę (o ile ma wystarczającą moc)
Wady
- jeśli sterownik znajduje się z dala od gniazdek sieciowych, potrzebujemy przedłużacza
- konieczność doprowadzenia dwóch przewodów (5V i 24V) do sterownika
Sposób 2 – Mostek prostowniczy + przetwornica napięcia
Jeśli chcemy odrobinę zapanować nad chaosem w przewodach, konieczne może być stworzenie własnego zasilacza do Raspberry. Wykorzystamy prąd z transformatora (który i tak musimy podłączyć) który przetworzymy do naszych potrzeb – wyprostujemy przy pomocy mostka (a więc zamienimy AC na DC), a następnie obniżymy przy pomocy przetwornicy.
Chociaż większość gotowych modułów posiada złącza śrubowe, może się okazać, że konieczne będzie przylutowanie jakiegoś elementu. Jest to więc sposób dla nieco bardziej zaawansowanych majsterkowiczów.
Jako źródło naszego bazowego, niskiego napięcia wykorzystamy transformator – taki sam jak w sposobie numer 1. Następnym krokiem jest mostek prostowniczy.
A. Korzystamy z gotowego modułu
Na wielu portalach można kupić gotowy moduł prostowniczy z kondensatorem filtrującym. Należy się jednak upewnić, że akceptuje on napięcie przynajmniej 24V AC (zazwyczaj są to moduły z maksymalnym napięciem wejściowym 35V AC). Niestety, nie jest łatwo je znaleźć – osobiście udało nam się namierzyć tylko takie produkowane przez firmę Cirmech i dostępne np. na portalu Aliexpress.
B. Lutujemy mostek prostowniczy samodzielnie
Nic nie stoi na przeszkodzie żeby zmontować mostek prostowniczy z gotowych elementów – jeśli skorzystamy ze zintegrowanego mostka, wystarczy tylko dodatkowy kondensator – a więc raptem 2 elementy i trochę umiejętności lutowania.
Zacznijmy od samego układu mostka. Chociaż moglibyśmy zbudować mostek Graetza samodzielnie, przy pomocy 4 diod prostowniczych, wygodniej jest kupić mostek zintegrowany, w formie układu scalonego z 4 wyprowadzeniami. Dwa z nich oznaczone jako AC lub ~ podłączamy do wyjścia z transformatora (za bezpiecznikiem PTC), a pozostałe: + oraz – to wyprowadzenia z już wyprostowanym napięciem DC.
Pomiędzy + a – po wyjściowej stronie mostka musimy przylutować kondesator elektrolityczny, którego zadaniem będzie filtrowanie napięcia w taki sposób, żeby zachowywało ono stałą, dodatnią wartość. Bez niego samo wyprostowane napięcie będzie skakać, co może spowodować niepoprawne działanie przetwornicy którą omówimy w dalszej części. Ponieważ napięcie 24V AC po wyprostowaniu i wygładzeniu przez mostek i kondensator osiągnie wartość około 40V DC, musimy szukać kondensatora który wytrzyma przynajmniej takie napięcie. Nie warto tutaj oszczędzać – dobrą decyzją będzie wybranie kondensatora elektrolitycznego z maksymalnym napięciem 63V. Drugim parametrem to pojemność – możemy obliczyć ją w dość skomplikowany sposób, albo przyjąć uniwersalną pojemność 4700uF (mikrofaradów). Jeśli wybierzemy kondensator o zbyt małej pojemności, przetwornica Kondensator o takich parametrach powinien kosztować około 10 zł. Warto też pamiętać, że kondensator elektrolityczny ma swoją polaryzację – nóżkę oznaczoną na obudowie białym paskiem (najczęściej z symbolami minusa) należy przylutować do minusowego wyjścia z mostka.
Dodajemy przetwornicę napięcia
Tak więc mając już mostek i kondensator uzyskamy około 40V DC napięcia wyjściowego. Potrzebujemy zaś 5V. To spora różnica, dlatego najlepiej użyć przetwornicy w formie modułu – dość skomplikowanego układu elektronicznego którego zadaniem jest zmiana wysokości napięcia przy jednoczesnych niskich stratach energii spowodowanych taką konwersją. Większość modułów niestety nie nadaje się do naszych zastosowań, ze względu na zbyt niskie maksymalne napięcie wejściowe – większość z nich akceptuje nie więcej niż 30V DC. Muszą też zapewnić odpowiednią wydajność prądową – najlepiej nie mniej niż 3A. To znowu zawęża nam krąg potencjalnych rozwiązań 🙂 Na szczęście jest kilka układów którym warto się przyjrzeć.
Warto szukać modułów opartych o układy scalone LM2596 (najlepiej z końcówką HVS która wytrzymuje wyższe napięcia). Bywają układy z gotowym wyjściem USB albo z polami lutowniczymi (jak na zdjęciu powyżej). W tym drugim przypadku niezłym pomysłem jest dokupienie gniazda USB, także z polami lutowniczymi, dzięki czemu nasz sterownik będziemy mogli podłączać przez gotowy przewód USB.
Zasada podłączenia jest już bardzo prosta – plus do plusa (lub do VBUS, jak oznacza się to przy gnieździe USB), minus do minusa (lub do GND) 🙂
Pozostaje nam więc podłączenie zasilania do naszego sterownika przy pomocy gotowego (najlepiej krótkiego!) przewodu USB – z końcówką microUSB lub USB-C, zależnie od modelu.
Zalety
- do sterownika wystarczy doprowadzić tylko jeden kabel
- nie ma potrzeby budowania „potworków” z przedłużaczy, rozgałęźników i zasilaczy
- sterownik może korzystać z wyłącznie niskiego, bezpiecznego napięcia 24V AC
Wady
- wymaga lutowania kilku elementów
- niepoprawne podłączenie może doprowadzić do zwarcia i uszkodzenia składowych elementów
- konieczność zakupu kilku elementów elektronicznych (niekoniecznie dostępnych w jednym sklepie)
Podsumowanie
Jak widać, każdy sposób ma swoje wady i zalety. Niezależnie od wybranej strategii, zanim podłączymy nasz sterownik, warto podłączyć cały układ bez obciążenia i przy pomocy multimetru zmierzyć napięcie na poszczególnych wyjściach odpowiednio z mostku prostowniczego, przetwornicy i na samym porcie USB. Jeśli coś pójdzie nie tak, szybko wykryjemy problem i zapobiegniemy kosztownym pomyłkom 🙂