Friday, 15 January 2016

Zasilanie terenowe / Self-powered setup

Od dłuższego już czasu myślałem nad mobilnym systemem zasilania zestawu astro-fotograficznego. Systemem, który pozwoliłby mi się uniezależnić się od prądu sieciowego i w żaden sposób nie będzie ograniczeniem przy wyborze dobrej miejscówki. Miejsce, w którym obecnie zbieram materiał zdjęciowy ma dość ograniczone pole widzenia (praktycznie tylko kierunek północny powyżej 20 stopni i część wschodniego nieba powyżej 50 stopni), ale jest jednym z możliwych z uwagi na dostęp do prądu sieciowego. Oprócz dostępu do niezależnego źródła zasilania musiałem również zrobić porządek  z ilością kabli zwisających z teleskopu i przede wszystkim uwolnić się od nich tak, aby móc sterować zestawem zdalnie (siedząc na przykład w ciepłym pomieszczeniu czy samochodzie a nie koniecznie na dworze w ujemnej temperaturze).
For a long time I was thinking about mobile power system for my astrophotography setup. A system that would allow me to become independent from the power grid and in no way limit while choosing good observation spots. My actual place for taking photographs has a fairly limited field of view (practically only the northern direction above 20 degrees and the eastern part of the sky above 50 degrees), but it is one possible due to the access to electricity supply. Apart from independent power source I also wanted to eliminate all cables hanging from telescope and what is most important adapt my telescope set to work remotely.


Skompletowałem więc mój mobilny zestaw do zasilania terenowego, który składa się z:
I accomplished so my independent mobile power supply set, which consists of:
  • akumulatora żelowego o pojemności według normy C3 - 80Ah (to podobno więcej niż 100Ah wg. normy C20)
  • przetwornicy prądu DC12V - AC230V
  • skrzynki narzędziowej z komputerem i Routerem w środku
  • gel battery with a capacity 80Ah according to the standard C3 (it reportedly more than 100Ah acc. norm C20)
  • power inverter DC12V - AC230V
  • tool box with computer and router
Przy astrofotografii ilość urządzeń wymagających zasilania jest spora a więc i zapotrzebowanie na prąd jest całkiem spore. Pomierzyłem dziś dokładnie pobór prądu każdego urządzenia. Wyniki są następujące:
Astrophotography require a number of devices which needs to be powered, therefore electricity demand is quite large. Today, I have precisely measure the power consumption of each device. The results are as follows:



  1. Przetwornica DC/AC          0.90 A
  2. Zasilacz XBox                    0.40 A
  3. USB Switch                        0.10 A
  4. Router WiFi                        0.15 A
  5. Komputer                            2.80 A
  6. ATIK383                            1.95 A
  7. Montaż NEQ6                    1.00 A
  8. Grzałka teleskopu               0.60 A
  1. Power inverter DC/AC      0.90 A
  2. XBox Adapter                    0.40 A
  3. USB Switch                       0.10 A
  4. Router WiFi                       0.15 A
  5. Computer                           2.80 A
  6. ATIK383                           1.95 A
  7. NEQ6 Mount                     1.00 A
  8. Heater                                0.60 A
RAZEM - 8 A
TOTAL - 8 A

 * Pomiar wykonany przy aktywnym chłodzeniu kamery, prowadzeniu montażu i pracy wentylatora przetwornicy DC/AC
 * Measurements done with active following systems: cooling of ATIK, Mount tracking and cooling of the power inverter DC/AC

W tym rozwiązaniu zdecydowałem się na zastosowanie przetwornicy napięcia DC12V - AC230V ponieważ zależy mi na zasilaniu wszystkich urządzeń z zasilacza od konsoli XBox 170W. Pełni on funkcję stabilizatora napięcia i przede wszystkim bardzo czułego zabezpieczenia prądowego. W ten sposób jestem przekonany, że zachowałem wysoki stopień ochrony wszystkich podpiętych urządzeń. Ma to oczywiście swoją cen - pochłania dodatkową energię czyli powoduje straty w obwodzie. Z moich pomiarów wynika, że przetwornica na "jałowym biegu" pobiera 0.5A a podczas pracy z urządzeniami, po załączeniu jej wewnętrznego wentylatora bierze nawet 0.9A (ok. 10W) ! Ta strata powstaje przy konwersji napięcia Akumulator (DC12V) => Przetwornica (AC230V) => Zasilacz XBox (DC12V). Dzięki przetwornicy dysponuję więc dwoma poziomami napięcia AC230V (zasilam komputer i router) oraz DC12V (wszystkie pozostałe urządzenia).
In my case, I decided to apply the power inverter DC12V - AC230V because I do not want power all astro equipment directly from battery. Due to safety reason I used power adapter from game console Xbox (170W). It acts as a voltage stabilizer and above all very sensitive protection against short-circuit. In this way, I am convinced that kept a high level of protection for all devices connected to mobile power source. Of course there is nothing for free - it's consumes additional power which causes losses in the circuit. My today's measurements show that the power inverter itself gets 0.5 A and 0.9A (approx. 10W) when working under load with other devices (internal cooling fan of inverter is active)! This loss arises during conversion of voltage starting from battery (12VDC) => inverter (AC230V) => Xbox power supply (12VDC). Thanks to the inverter I have two voltage levels AC230V (power of the computer and router) and 12VDC (all other devices).



To na czym mi również bardzo mocno zależało to uwolnić się od kabli i od sztywnego połączenia zestawu z komputerem. W tym celu skonfigurowałem zamkniętą sieć WiFi w oparciu o Router Netgear i darmowy program TeamViewer. Komputer umieszczony w skrzynce ma zainstalowane niezbędne oprogramowanie (MaximDL) do akwizycji materiału. Zamiast więc sterczeć wiele godzin przy teleskopie (co jest uciążliwe szczególnie w zimie) siedzę tam gdzie jest ciepło kontrolując cały proces za pomocą drugiego komputera w sposób całkowicie zdalny - przez WiFi.
Regardless of the power system I also wanted to reduce as much as possible a number of cables (power and USB) hanging from telescope and what is more important make the telescope remotely controlled. For this purpose I configured a closed Wi-Fi network based on the Netgear router and free software - TeamViewer. The computer placed in a toolbox has installed the necessary acquisition software (MaximDL). So instead of freeze several hours at the telescope in winter, I sit where it's warm controlling the whole process with a second computer in a completely remotely - via WiFi.

Wszystkie urządzenia zestawu podłączone są do koncentratora USB skąd sygnał przekazywane jest jednym przewodem do komputera umieszczonego w skrzyni. Podobnie rzecz się ma z zasilaniem urządzeń. Aby uniknąć ciągnięcia kabli z każdego urządzenia do skrzynki zainstalowałem na teleskopie puszkę rozdzielczą zasilania DC12V. W układzie tym jest jeden szczegół - koncentrator USB wymaga zasilania DC5V. Z tego powodu w puszce rozdzielczej umieściłem małą przetwornicę napięcia - reduktor DC12V - DC5V.
All devices are connected to a USB hub from where the signal is transmitted to a computer placed in box with one cable. Similarly, with power supply cables for devices. To avoid pulling the cable from each device to the box I have installed a small power distribution box DC12V on the top of telescope. In this system, there is one detail - USB hub requires power DC5V. For this reason I installed voltage converter 12VDC -> DC5V inside the distribution box.

Teraz tylko czekam na pogodę bez chmur i Księżyca, oczywiście weekend i przetestuję zasilanie w terenie! Przy akumulatorze 80Ah liczę na spokojne i długie sesje - 8h  mi wystarczy :)
Now I am just waiting for the weather without clouds and the moon. Then I will perform functional tests of mobile power system. I hope that 80Ah battery give me a peaceful and chance for long nice sessions - 8h is enough for me.