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Atualizado em 27/02/2017

Subsistema 3 - Controle de Carga de Baterias

Controle de Corrente Alternada - Controla a alimentação dos carregadores, e mede o consumo de energia (CA e CC)

Arduino UNO 16

Utiliza a placa

4A - Placa Medição CA  (Corrente Alternada)
Essa placa é tipo interface, e fica protegida por uma caixa plástica transparente, que será instalada junto às baterias e carregadores.
Possui bornes com parafusos, conectores Ribbon e um interruptor Mono / Trifásico
Essa placa  possui três transformadores de corrente para medição da corrente alternada (fases R, S e T), e três medidores de Tensão Alternada.
Possui 3 transformadores isoladores, que alimentam o circuito, e proporcionam saídas isoladas para medição de tensão.
Possui três relês de potencia, para alimentar os grupos de carregadores
LEDs de cores diferentes monitoram as 3 fases

Entradas:
Fase R, S e T, Transformadores de Corrente (on board), VControl, Terra, sinais de controle dos relês

Saídas:
Possui saídas isoladas para medição das 3 tensões de entrada e a corrente via cabo ribbon

Referencia de projeto:
http://www.slideee.com/slide/arduino-day-2014-construindo-um-medidor-de-consumo-de-energia-conectado-a-nuvem-com-arduino
 

O circuito de alimentação dos carregadores de baterias possui disjuntor próprio.

São utilizados 12 carregadores independentes, que tem fonte chaveada e podem ser ligados a indiferentemente a 110, 127 ou 220 Vca, mono ou trifásica.

NOTA: Devido às altas correntes envolvidas, só utilizaremos alimentação 220 Vca, monofásica ou trifásica

Os carregadores são inteligentes, e fornecem correntes até 30 A (carga rápida) de equalização e de flutuação.

O Arduino MEGA do Controle da Carga registra as tensões e correntes de alimentação (CA e CC) dos carregadores, para calcular o consumo de energia elétrica (kVA) e seu custo.

Para isso utiliza um  modulo RTC e um cartão SMD

Ele também registra os tempos de carga, de descarga e de descanso das baterias.

A alimentação dos carregadores (220 V) pode ser monofásica ou trifásica, sendo selecionada manualmente pela chave abaixo:

Chave seletora de 3 posições: Monofásica, Desligada e Trifásica

Referências:

Volt-Amperímetro com Arduino - Parte 1: Protoboard
Volt-Amperímetro com Arduino - Parte Final: Circuito impresso
http://blog.filipeflop.com/arduino/medidor-de-energia-eletrica-com-arduino.html

Medição de corrente :

http://henrysbench.capnfatz.com/henrys-bench/arduino-current-measurements/ta12-100-arduino-ac-current-sensor-tutorial/

O esquema acima é simplificado, ele aplica tensão alternada ao Arduino, o que não é recomendável.

A tensão alternada deve ser retificada para ser lida pela entrada analógica do Arduino, que mede apenas corrente contínua.

Para obter maior precisão, usaremos o circuito abaixo:

Medição de tensão

A tensão alternada deve ser retificada para ser lida pela entrada analógica do Arduino, que mede apenas corrente contínua.

Para obter maior precisão, usaremos também aqui o circuito acima:

Control de consumo eléctrico con Arduino (Parte 1)

Control de consumo eléctrico con Arduino (Parte 2)

Consumo

http://blog.fazedores.com/construindo-um-medidor-de-consumo-de-energia-eletrica-com-arduino/

Relatórios

http://www.cuin.com.br/medidor/

Armazenagem em cartão SMD

http://www.arduinoecia.com.br/2014/11/gravando-dados-arduino-cartao-sd.html

A  Controle de Corrente Alternada controla a alimentação dos carregadores, divididos em 3 conjuntos de 4 carregadores, a saber :

Grupo RS - baterias A, B, C e D

Grupo ST - baterias A, B, C e D

Grupo TR - baterias A, B, C e D

Os carregadores dos 3 bancos são alimentados via relês, com um retardo, e seqüencialmente, para minimizar o surto de corrente inicial.

Essa seqüência é alterada diariamente.

Por exemplo:

Dia D, o acionamento das baterias obedece à ordem A, B, C e D

Dia D+1, o acionamento das baterias obedece à ordem B, C, D e A

Dia D+2, o acionamento das baterias obedece à ordem C, D, A e B

Dia D+3, o acionamento das baterias obedece à ordem D, A, B e C

Dia D+4, o acionamento das baterias obedece à ordem A, B, C e D novamente, e assim por diante...

e assim por diante.

A Controle de Corrente Alternada possui:

Arduino UNO 16 

3 Sensores de Corrente Alternada

3 Transformadores isoladores para medição de Corrente Alternada

6 circuitos Retificadores e Amplificadores para medição de Corrente e Tensão Alternada

6 entradas (tensão e Corrente)

1 entrada para Habilitação de Transmissão de dados com os outros Arduinos do Sistema, e o Computador de Bordo.

1 porta serial para se comunicar com os arduinos UNO controladores das Fontes, com 1 entrada RX e 1 saída TX

Conectores RX e TX para comunicação com os Arduinos UNO que controlam os Carregadores de Bateria.

1 porta serial para se comunicar com os outros Arduinos do sistema, também com 1 entrada RX e 1 saída TX

Conectores RX e TX para comunicação com os outros Arduinos do sistema, e o Computador de Bordo.

3 saídas com relés para alimentação dos grupos de baterias

13 saídas para habilitar comunicação com os Arduinos UNO (slaves) que controlam os Carregadores de Bateria.

O sinal de saída também habilita o recebimento dos sinais apenas ao arduino selecionado

Diagrama esquemático - Carregadores

OBS.: O esquema abaixo é básico, não mostra disjuntores, interruptores, contatos auxiliares, fusíveis, indicadores de funcionamento (LEDS), temporizadores e demais detalhes.

NOTA: Devido à alta corrente demandada, foi removida a opção de alimentação por rede de 110 V.

Uma unidade especial (Carregador 13) é utilizada para carregar a bateria que fornece energia para o circuito original do veículo (faróis, limpador de pára-brisa, ventilador, lâmpadas, rádio, etc...), VAuto e para a bateria que alimenta os circuitos de instrumentação e de controle lógico do inversor, VControl.

Durante o carregamento das baterias, o Carregador 13 é alimentado por tensão alternada (CA -> CC).

Mas quando o automóvel não está sendo carregado, e o carro está em funcionamento, ele passa a ser alimentado pelos 144 Vcc do pack de baterias de potência, funcionando como conversor CC -> CC , para garantir estarem as baterias Automotiva e de Controle (carregada via diodo Schottky) sempre carregadas.

Chave seletora de 3 posições - 20A - LW26-25 6S/4
Esquema de montagem

 
Posição 1 - Funcionamento normal
 
Posição 0 - Desligado
 
Posição 2 - Carregando baterias PACK

Contatos

1

0

2

1-2

x

 

 

3-4

 

 

x

5-6

 

 

x

7-8

x

 

 

9-10

 

 

x

11-12

 

 

x

13-14

x

 

 

15-16

 

 

x

Jumpers entre os bornes 1 e 5 , 3 e 7, 6 e 10 , 4 e 12

Essa comutadora será acionada pela torção do plug na tomada tripolar (Steck), instalada no bocal do tanque de combustível.

O cabo de força emborrachado possui 4 condutores (3 fases + terra), e será conectado à rede elétrica por um conector STECK trifásico, onde existir essa opção, que é a recomendada.

Para alimentação monofásica, haverá acessórios adicionais, para uso de tomadas padrão ABNT ou NEMA.

Para alimentação 220 / 240 V monofásico  usaremos um cabo adaptador com tomada Steck, e plug padrão ABNT de 20 A. (grosso, 4,8 mm. de diâmetro) ou outro, com plug de 10 A(normal).

Seqüência de Operação

1 - A chave seletora é acionada pela tomada Steck

2 - O Arduino MEGA mede as tensões, e verifica a alimentação Mono ou Trifásica.

3 - A tensão de entrada é medida, 220 a 240V

4 - Um contator seleciona a alimentação, se monofásica (1) ou trifásica (3)

5 - O Carregador 13 é acionado.

6 - Após um tempo, começam a ser ligados os outros carregadores, na seqüência do dia (ABCD, por exemplo).

7 - Os dados coletados são armazenados, gerando os correspondentes gráficos

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