Data Logger für SMA

Hier soll der von mir im Eigenbau hergestellte Datalogger für den SMA - Sunny Boy Wechselrichter (WR) beschrieben werden. Die Daten werden von einem Mikroprozessor der AVR-Familie aus der seriellen Schnittstelle des Wechselrichters gelesen und auf einem LCD-Display zur Anzeige gebracht. Im EEPROM des AVR vom Typ ATmega32 werden die Tagesdaten für mind. 2 Monate abgespeichert und über einen seriell/USB - Wandler zu einem PC übertragen und dann über Excel ausgewertet.

Die Versorgung des Dataloggers erfolgt netzunabhängig über ein getrenntes Solarpanel (20 Wp) und batteriegepuffert. Das Panel dient gleichzeitig als Referenz zur Überwachung der Anlage und übermittelt (über die Stromleitung eingekoppelt) digital die Zellentemperatur desselben.

DEFA_Board.jpg
Brettaufbau um die Datenschnittstelle zwischen Wechselrichter und Mikroprozessorboard zu testen.

Die 4 x 27-stellige LCD-Anzeige wird ebenfalls vom uP-Board angesteuert und zeigt beispielhaft die seit Inbetriebnahme aufgelaufene Totalenergie in kWh, die totale Betriebszeit der PV-Anlage in Sekunden, die Tages-Energieausbeute, die Zellentemperatur und den Wirkungsgrad als f(T).

Schwierigkeiten bereitete das äußerst aufwändige Datenübertragungsprotokoll um den Wechselrichter überhaupt zu einer Antwort zu bewegen. Weiterhin sind die auszulesenden Daten im Wust der Datensätze nur sehr schwierig zu finden. Es gibt keine feste Adressierung, die Netzwerkadresse (multi user im Netz) muss erst ermittelt werden um Zugang zu den verschiedenen Strings zu erreichen. Zusätzlich erschwert wird das Finden der Daten durch wechselnde Kombinationen aus Hex-Werten (1 Byte, 2 Byte, 4 Byte), ASCII-Werten und Unix-Time (in Sekunden seit dem 01.01.1970, 00:00:00 Uhr)

Beispielhaft ist nachfolgendes Datenprotokoll zur Übertragung der Totalenergie aufgelistet:

Um unabhängig von evtl. Störungen in der Netzaufschaltung (MPP an/aus) zu sein, wird eine Funkuhr (aus einer defekten Schaltuhr) verwendet, um damit über einen Interrupt um Mitternacht den zuletzt angezeigten Wert der Totalenergie abzuspeichern. Dies erfolgt im 1 kByte EEPROM des uP inklusive des Datums als 16 Byte Tageswert. Somit können maximal 64 Tage durchgehend und ausfallsicher abgespeichert werden. Die Berechnung der Tages-Energieausbeute erfolgt dann laufend aus der Differenzbildung von E-Total (abgespeichert im EEPROM)und dem aktuell ausgelesenen E-Totalwert.

Das EEPROM der ATMega32-Serie kann bis zu 100.000 mal gelöscht und beschrieben werden. Ein Watchdog im uP mit ca. 2,5 sec Toleranzzeit erzwingt nach Abschaltung des WR und damit Einstellung der Übertragung den Zwangsausstieg aus der Warteschleife auf Datentelegramme vom WR.

Durch Tastendruck können die 1k Dateninhalt als ASCII-Wert an der seriellen Schittstelle ausgegeben und von einem PC in einer Excel-Tabelle ausgewertet werden.

Das hier verwendete Evaluationsboard der Fa. Pollin (Part-Nr. 810 046 zu Euro 14,90) ist hier bereits mit einem integrierten RFM-Sendemodul im 400-MHz-Bereich (Part-Nr.810 048 zu Euro 4,95) ausgerüstet, um später eine Funkübertragung der Messwerte zu realisieren.

Anmerkung: Der ATMega32 besitzt nur 1 kByte EEPROM. Dementsprechend ist die letzte Tagesadresse $3F. Die Werte für Zähler SVU und Zähler SMA sind in o.a. Tabelle vertauscht (Z-SVU um 1% > Zähler SMA)!  
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