Descubre las arquitecturas en placas de control de FreeDS, desde la simple Low Cost hasta las versátiles Leton Triac y Mosfet. Conoce la innovadora SSVR para un control eficiente. Revoluciona el aprovechamiento de excedentes fotovoltaicos con estas tecnologías compactas.
Arquitecturas en placas de control de FreeDS
Como ya vimos en el artículo anterior “FreeDS: Revolución en excedentes fotovoltaicos” FreeDS es un conjunto de software y hardware, en este articulo no dedicaremos a describir las distintas placas compatibles con FreeDS. Veremos sus características de cada una de ellas como sus ventaja e inconvenientes de todas las arquitecturas en las placas de control de FreeDS desde sus principios hasta la actualidad.
Arquitectura Low Cost.
Esta arquitectura es la más simple tan solo se compone de 4 o 5 componentes y es muy fácil de construir por usuarios inexpertos. Consta básicamente de un modulo ESP32 con pantalla OLED integrada, una fuente de alimentación de 5 Voltios, un modulo PWM externo, y un Triac. Como medida de protección normalmente se lleva un fusible adecuado a la carga en la salida del Triac. Este circuito mas básico ha de configurarse a 500Hz.
Le mostramos una ilustración en la cual se puede observar el esquema del circuito a montar.
Arquitectura Ultra Low Cost.
Esta es muy popular por su facilidad o sencillez de montaje. Está basada en la tecnología de optoacoplador MOC3041. A lo largo del tiempo es la arquitectura que ha ido evolucionando y implementando más características. En la actualidad se puede encontrar con varias sondas de temperatura para distintos fines, salidas de relés auxiliares, conexiones a ModBus, medidores de consumo externos e internos fuentes de alimentación más complejas, Etc..
En el tiempo esta placa ha ido evolucionando generación tras generación y actualmente está en la GEN9, esta nace como la evolución de la placa oficial para incorporar soluciones como la salida de SSR con modulación gemela que duplica la salida moduladas del gestor permitiendo trabajar con potencias superiores a 3500w, refuerza la fuente de alimentación, aumenta el grosor de las pistas de potencia, soluciona el calentamiento de los clips del fusible de versiones anteriores, incorpora un triac mucho más potente y mejora la disipación de calor gracias a la ventilación forzada reforzada con dos ventiladores. También incorpora un sensor DS18B20 en placa para control de temperatura del triac.
Este sistema NO funciona bien con los inversores tipo voltronic debido a que funciona a una frecuencia de 10hz y el medidor del inversor va más rápido. En este caso hay que montar la versión low cost, que funciona a 500hz.
Arquitectura Leton Versión Triac
Como funciona:
Esta placa utiliza un TRIAC para regular la cantidad de energía suministrada a la carga eléctrica. Su característica distintiva radica en la capacidad de controlar el ángulo de disparo del TRIAC, que es esencial en este proceso.
Imagine el ciclo de la onda de corriente alterna como una montaña: un ángulo de disparo menor sería como empezar a descender desde la cima, permitiendo que fluya más corriente y creando una mayor potencia en su salida. En cambio, un ángulo de disparo mayor retrasa el inicio del descenso, reduciendo la corriente y generando una menor potencia en su salida.
La Placa Leton versión Triac aprovecha esta capacidad para ofrecer una regulación suave y continua. Esto proporciona una experiencia de potencia personalizada y adaptable a las necesidades específicas, marcando una diferencia técnica con su contraparte basada en MOSFETs.
Ventajas:
- Diseño simple con menos componentes en comparación con los MOSFETs.
- Adecuada para cargas inductivas y resistivas.
Inconvenientes:
- Menor eficiencia en comparación con los MOSFETs.
- Control menos preciso de la forma de onda y posibilidad de generar armónicos.
Arquitectura Leton Versión Mosfet.
Como funciona:
Esta placa emplea MOSFETs para controlar la cantidad de energía entregada a la carga eléctrica. Su funcionamiento se centra en el ajuste preciso de la tensión en la puerta de estos dispositivos.
Visualicemos el control de intensidad como el manejo de un acelerador en un automóvil. Los MOSFETs actúan como pedal de aceleración, permitiendo variar la cantidad de corriente que fluye a través de ellos. Al ajustar esta corriente, esta Placa logra modular la intensidad de la salida.
Con un diseño eficiente y un control preciso de la forma de onda, esta versión proporciona una regulación de la potencia adaptable. Aunque requiere una etapa adicional para el control de fase, marcando una diferencia técnica con la versión Triac, ambas Placas ofrecen soluciones versátiles para el control de la potencia en su salida.
Ventajas:
- Mayor eficiencia energética.
- Control preciso de la forma de onda y velocidad de conmutación.
Inconvenientes:
- Requiere una etapa adicional para el control de fase debido a la naturaleza unipolar de los MOSFETs.
- Puede implicar circuitos de control más complejos.
La elección entre las Placa Leton versión Mosfets o Triac dependerá de los requisitos específicos de su Instalación, el tipo de carga que esté controlando y la eficiencia energética deseada. Ambas placas comparten el nombre «Leton» pero implementan tecnologías distintas para lograr el control de la intensidad de la Carga.
Arquitectura SSR (Modo Gestor)
La arquitectura SSR en modo gestor consiste en atacar directamente desde el controlador de FreeDS a un Relé de estado Solido (SSR), el cual tiene que estar diseñado para que detecte el paso por cero de la onda senoidal de la corriente alterna. Dicha arquitectura es muy útil para implementar grandes potencias que pueden ir desde 40A hasta 100A con muy poco esfuerzo.
Para conseguir un gestor SSR debes de seguir el esquema adjunto, el cual trata de pasar la carga resistiva en serie por el NA del relé de estado sólido (SSR) y excitar el relé con la señal PWM directamente desde el controlador, es aconsejable implementar un ventilador para conseguir un flujo de aire dentro del dispositivo y así refrigerarlo.
Este sistema SSR NO funciona bien con los inversores tipo voltronic debido a que funciona a una frecuencia de 10hz y el medidor del inversor va más rápido. En este caso hay que montar la versión low cost, que funciona a 500hz.
Arquitectura SSR. Modo Relé para Control de Motor de Depuradora
Esta arquitectura está diseñada específicamente para el control de motores de depuradoras mediante el uso de un SSR en modo relé. Este control de depuradora te permite activar tu depuradora con excedentes de tus paneles solares usando un relé de estado sólido y un ESP32 con firmware FreeDS, por lo que puedes ahorrar mucho y tener tu piscina bien limpia a coste cero.
Para conseguir un SSR en modo depuradora debes de seguir el esquema adjunto, el cual trata de pasar la carga resistiva en serie por el NA del relé de estado sólido (SSR) y excitar el relé con la señal de relé 4 directamente desde el controlador, es aconsejable implementar un pulsador para poner tu depuradora en modo automático o manual.
Arquitectura SSVR.
Esta arquitectura, utiliza un medio distinto. El esp32 dispone de una salida analógica que va 0÷3,3V 0÷100% pin 26. Con esta arquitectura da igual que valor tenga el parámetro frecuencia pwm ya que no utilizamos la salida pwm pin 25. La salida analógica del esp32 es de 8bit, con lo cual vamos a tener 256 escalones vs los 12bit del pwm, que son 4096 escalones.
Este montaje que aprovecha la señal analógica del esp32 y la convertimos en otro tipo de señal muy utilizada en ámbitos industriales de tipo 4…20mA ó 0÷100%. Con eso hacemos FreeDS mucho más compatible con productos comerciales
En conclusión, las diversas arquitecturas en placas de control de FreeDS ofrecen soluciones eficientes y versátiles para el aprovechamiento de excedentes fotovoltaicos. Desde la simplicidad de la Low Cost hasta las avanzadas Leton Triac y Mosfet, cada opción se adapta a necesidades específicas. La innovadora SSVR, mediante su salida analógica, añade compatibilidad industrial. Estas tecnologías destacan en el control de carga eléctrica, marcando una revolución en la gestión inteligente de la energía solar.
