Fattibilità alimentazione arduino

Salve a tutti! In un progetto avrei la necessità di tenere arduino sempre acceso, ma non dispongo di una presa a muro (fortunatamente, almeno userò una fonte rinnovabile :slight_smile: ).

Inizialmente avevo pensato a due pannelli solari che caricano due batterie, una alimenta l'arduino e l'altra si carica per entrare in gioco quando si scaricherà l'altra.
Poi ho pensato di alimentare l'arduino tramite la sua entrata jack direttamente con un pannello solare da 9-12 V e tenere un'altro pannello che carica una batteria che entra in gioco quando il pannello mi fornisce una tensione inferiore ai 6V..
I relè non sarebbero stati un problema (grazie a voi ormai ho capito come gestirli) ma mi spaventava la parte che riguarda la lettura della tensione in ingresso, che è superiore ai 5V.

Poi però poco fa mentre tornavo a casa, non chiedetemi perchè, penso a questa cosa:
L'arduino può essere alimentato tramite usb o tramite cavo jack, la circuteria interna della scheda prevede una preferenza del primo metodo di alimentazione se sono presenti entrambi.
Quindi non potrei prendere un pannellino solare da attaccare ad un LM7805 che mi manda la tensione sui due poli di un cavetto usb? Terrei quindi un secondo pannello solare per dare carica ad una batteria che a sua volta è collegata all'entrata jack.
In questo modo quando il primo pannello non mi fornisce sufficiente tensione l'arduino provvederebbe a passare alla batteria, evitandomi di leggere tensioni o di fare giochetti di relè!

Vorrei sapere se il mio ragionamento può funzionare e, se si, quali sarebbero i difetti, oltre al fatto che dovrei usare una scheda arduino per il progetto e non una mia realizzazione su millefori o pcb.

Sulla porta usb dovrei avere un numero ben definito di ampere? L'hub usb del computer mi pare che ne dia massimo 100 per porta..

Stai pensando troppo complicato.
Prendi un panello solare che carica la batteria al piombo da 12V che alimenta atraverso un convertitore DC/DC con 5v di uscita (hanno un rendimento migliore di un L7805) e metti i 5V sul arduino (va bene anche i pin gnd e 5V).
Adesso devi farti i calcoli quanto assorbe il Tuo circuito per sapere quando grande deve essere la batteria al piombo che deve alimentare l' arduino per ca 7 giorni consecutivi (per superare tempi di mancanza sole) e di consequenza prendi il panello solare e il rispettivo circuito di carica-Batteria per caricare la batteria in tempi ragionevoli (1 o 2 giorni di sole).
Poi vedrai che tutto questo costa un sacco di soldi, di piú di quello che avevi pensato.

Allora ritornado al Tuo problema:
Perché non hai disponibile un allaciamento di rete elettrica?

Ciao Uwe

uwefed:
Allora ritornado al Tuo problema:
Perché non hai disponibile un allaciamento di rete elettrica?

E' un progetto per un giardino, volendo potrei allacciarmi alla rete elettrica però avrei preferito imparare ad usare una così meravigliosa fonte rinnovabilee di conseguenza rendere il progetto indipendente

Comunque non capisco una cosa, come faccio ad usare la batteria e caricarla nel frattempo? Non hai parlato di un'alimentazione primaria e diretta tramite pannello solare, era sottointesa o la escludi?

Non c'é problema caricare e scaricare una batteria nello stesso momento. L' automobbile lo fa e anche se usi il telefonino mentre carica funziona cosí.
Ciao Uwe

Ma quanta corrente ti serve? Se è dell'ordine di decine/centinaia di mA dovrebbe bastare una batteria al piobo da 6 V (8 euro), qualche pannellino fotovoltaico da 10 euro e un circuito per la caricare. Tanto lì il sole non manca!

amantin84:
Tanto lì il sole non manca!

Ahahah è vero!! Però guarda, di questi tempi magari esci con il giubbotto pesante e torni a casa a maniche corte.. ma lasciamo stare!

uwefed:
Non c'é problema caricare e scaricare una batteria nello stesso momento. L' automobbile lo fa e anche se usi il telefonino mentre carica funziona cosí.
Ciao Uwe

Ma ovviamente la potenza che gli da il pannello solare deve essere maggiore di quella che richiede il mio circuito no? In modo che la corrente che non assorbe il mio circuito se la prenda la batteria..
Supponiamo che il mio circuito abbia una shield GPRS. Non so quanto consuma ma supponiamo un massimo di 400 mA? Dovrei pilotare delle elettrovalvole bistabili, ma essendo bistabili devo solo dargli un'impulso una volta al giorno, quindi dovrei metterle in conto?

Comunque facendo un calcolo che non c'entra niente con il mio circuito reale: Necessita di 500 mA, se alimento con una batteria al piombo da12V 12Ah, che pannello dovrei avere? Oltre ad un regolatore di tensione adatto cosa dovrei mettere nel circuito di carica?

P.S: Ma spiegate una cosa al vostro bel novellino, se una batteria è da 12Ah cosa succede se il mio circuito richiede 500 mA ?

12 Ah è la corrente che eroga per scaricarsi, ossia è in grado di erogare 12 A per 1 ora. Se il tuo circuito ne consuma 500 mA, avrai che dopo 12/0,5=24 ore l'avrai scaricata del tutto. Se consuma 250 mA, durerà 12/0,25=48 ore ecc..

leo72:
12 Ah è la corrente che eroga per scaricarsi, ossia è in grado di erogare 12 A per 1 ora. Se il tuo circuito ne consuma 500 mA, avrai che dopo 12/0,5=24 ore l'avrai scaricata del tutto. Se consuma 250 mA, durerà 12/0,25=48 ore ecc..

E' solo che questi argomenti mi confondono un po'.. cioè, il circuito si prende gli A che gli servono, non è la batteria che gli forza i suoi 12 A ?
Domanda retorica, perchè altrimenti tutte le batterie durerebbero un'ora, però questo concetto mi manda più fuori strada di quanto io non sia già :slight_smile:

Ti occorre conoscere gli assorbimenti di corrente soprattutto per dimensionare i pannelli. Le batterie non sono un problema, ma se trovi elettrovalvole che puoi alimentare a 6 V secondo me è meglio utilizzare una batteria da 6V così diminuisci le perdite per la conversione DC-DC se la fai con i soliti sistermi di carica (lm317 ecc...); infatti per una batteria da 6 v dovrebbe bastare un pannello che fornisce 10 V, per una da 12 V occorre un pannello da 16 V (sono numeri molto orientativi).

amantin84:
Ti occorre conoscere gli assorbimenti di corrente soprattutto per dimensionare i pannelli. Le batterie non sono un problema, ma se trovi elettrovalvole che puoi alimentare a 6 V secondo me è meglio utilizzare una batteria da 6V così diminuisci le perdite per la conversione DC-DC se la fai con i soliti sistermi di carica (lm317 ecc...); infatti per una batteria da 6 v dovrebbe bastare un pannello che fornisce 10 V, per una da 12 V occorre un pannello da 16 V (sono numeri molto orientativi).

Le elettrovalvole vanno a 9v purtroppo, ma le potrei alimentare con una batteria da 9v.

Per quanto riguarda il pannello: Supponiamo che il circuito consumi 500 mA e che la batteria sia da 6v 12Ah, il pannello solare dovrebbe avere 500 mA più almeno un'altro A per caricarmi la batteria in 12 ore di sole no? (se ce ne sono 6, otterrei comunque 6/0,5=12 ore di batteria)
Ora però dove lo trovo un pannello che mi da 1,5A e 10-12V?

P.S.: Qualcuno mi linkerebbe un possibile circuito di carica? Non sono riuscito a trovarne uno..

Il Tuo calcolo ha 2 errori:

  1. la potenza piena di un panello lo ha quando é orientato verso il sole. Se é montato fisso per maggior parte del tempo in una giornata non avrai la potenza massima percui devi comprare un panello piú grande.
  2. che si sia SEMPRE il sole 365 giorni alla anno. Anche per la sicilia ne ho dubbi che questa condizione sia vera.

Descrivi il Tuo circuito.
Ciao Uwe

uwefed:
Il Tuo calcolo ha 2 errori:

Concordo, infatti i calcoli, e il dimensionamento, va fatto prendendo come parametro il caso peggiore e non quello migliore.

uwefed:
Il Tuo calcolo ha 2 errori:

  1. la potenza piena di un panello lo ha quando é orientato verso il sole. Se é montato fisso per maggior parte del tempo in una giornata non avrai la potenza massima percui devi comprare un panello piú grande.
  2. che si sia SEMPRE il sole 365 giorni alla anno. Anche per la sicilia ne ho dubbi che questa condizione sia vera.

Descrivi il Tuo circuito.
Ciao Uwe

Ma io effettivamente avevo pensato a due pannelli: uno che va sull'usb e uno che carica una batteria collegata al jack di arduino.
In questa maniera la batteria si carica più velocemente e quando il sole non c'è l'arduino passa direttamente alla batteria.

Per il discorso della potenza: di recente ho fatto un solar tracker, lo potrei mettere però implicherebbe un'altra fonte di alimentazione per il servo
e dovrei pure pensare ad un metodo per proteggerlo dalle condizioni atmosferiche.

Effettivamente è più difficile e dispendioso di quanto pensassi :frowning:

sciorty:
Le elettrovalvole vanno a 9v purtroppo, ma le potrei alimentare con una batteria da 9v.

Allora necessariamente una da 12V (mi pare che da 9V al piombo non ci siano) e pannelli con uscita ad almeno 15 V.
I calcoli per il dimensionamento li devi fare in energia. Devi calcolarti quella di cui hai bisogno (quindi comprese le perdite) al giorno. Questa energia deve essere fornita nell'arco della giornata dai pannelli, cioè nelle 8 ore di luce. Tutto naturalmente deve essere sovradimensionato per far fronte a giornate nuvolose, sporcizie ecc... Se cerchi su internet dovresti trovare qualche cosa sul dimensionamento per impianti stand alone. Arduino, anche se ha la shield GSM, con una batteria 12Ah lo alimenti tranquillamente e intuitivamente direi che riesci anche ad azionare l'elettrovalvole essendo bistabili.

sciorty:
P.S.: Qualcuno mi linkerebbe un possibile circuito di carica? Non sono riuscito a trovarne uno..

Ne trovi alcuni nei datasheet del LM317.

amantin84:

Per il caricatore qualcosa così andrebbe bene?

Comunque per le elettrovalvole non dovrebbero esserci problemi. Se usassi una batteria da 12 v dovrei aggiungere un regolatore, se usassi invece una batteria classica da 9v e dei bjt per aprire e chiudere il circuito credo che dovrebbe durare abbastanza la batteria..

Ma un circuito teorico potrebbe essere questo?
Almeno ci ho provato :cold_sweat:

Il primo rircuito è la classica applicazione del LM317 a cui almeno devi aggiungere un diodo in uscita. Sulla rete ne trovi con qualche componente in più che ti permette di limitare la corrente è spegnere il regolatore uando la batteria è carica. Considera che LM317 ha una caduta di tensione di almeno 3 V a cui dovrai aggiungere quella del diodo (0,7 V).
Per il secondo schema non devi collegare il pannello direttamente ad arduino perchè anche la tensione generata potrebbe essere anche superiore a 18 V per un pannello da 12 V (dipende dalla temperatura e dall'irraggiamento) con le relative conseguenze. L'arduino deve essere alimentato dalla batteria.

Come ti ho detto, batterie al piombo da 9 V non credo esistano. Per usarne una da 9 V devi usare quelle ni-cd o agli ioduri metalliciche comunque richiedono una carica a corrente costante non a tensione costante come le Pb, ma il circuito cambia poco. Inoltre, quelle batterie hanno poca capacità!

Se vuoi cominciare a fare qualche prova, alimenta arduino con una batteria da 9 V e lancia lo sketch che vuoi implementare per verificare quanti giorni dura. Così almeno saprai i consumi del solo arduino al giorno.

amantin84:

Dai sto cominciando a crederci :slight_smile:
Quindi l'unica cosa da sostituire sono i cavi dal pannello all'arduino con dei cavi dalla batteria all'arduino no?

Per la batteria: O ho frainteso io o hai frainteso tu :slight_smile:
Userò una batteria comune da 9v solo per le elettrovalvole, ovviamente per l'arduino ne userò una al piombo da 12 o 6V, dipende cosa mi consigliate, sono entrambi ai limiti del regolatore dell'arduino!

Una batteria da 6V non va bene: calcola una caduta di tensione di 2V introdotta dal circuito di regolazione dell'Arduino per cui devi avere almeno 7V in ingresso per ottenere 5V stabili. Considera anche che la batteria un po' scarica potrebbe erogare anche meno della sua tensione nominale.

12V, per contro, sono il max sopportabile dal regolatore dell'Arduino senza raffreddamento. Io opterei per un 7805 in case T0220 con una bella aletta di raffreddamento e poi infilerei l'uscita del 7805 direttamente nel pin 5V dell'Arduino.

sciorty:
Per la batteria: O ho frainteso io o hai frainteso tu :slight_smile:
Userò una batteria comune da 9v solo per le elettrovalvole...

Ah... quindi una non ricaricabile da 9 V solo per le valvole. Se non si consumano subito potrebbero pure andare, ma perché allora non provare mettendo in serie alla bobina dei diodi che ti portano una caduta di tensione così da portare i 12 V a 9V? Non credo che dovrebbero creare problemi...

Segui anche il suggerimento di leo72 per il 7805.

Cosidera comunque che questo tipo di regolatori (7805, LM317) hanno una caduta minima di 2-3 V e, anche se la corrente è poca, dissipano energia che comunque dovrai fornire tramite pannello e batteria, sovradimensionandole.

Io sinceramente non escluderei una batteria a 6 V. Se riesci ad abbassarli a 5V con qualche zener e condensatore o con qualche regolatore a piccola caduta di tensione (forse pretendo troppo)... ma tutto dipende anche dalla tensione dei pannelli che riesci a trovare!

amantin84:
Cosidera comunque che questo tipo di regolatori (7805, LM317) hanno una caduta minima di 2-3 V e, anche se la corrente è poca, dissipano energia che comunque dovrai fornire tramite pannello e batteria, sovradimensionandole.

Io sinceramente non escluderei una batteria a 6 V. Se riesci ad abbassarli a 5V con qualche zener e condensatore o con qualche regolatore a piccola caduta di tensione (forse pretendo troppo)... ma tutto dipende anche dalla tensione dei pannelli che riesci a trovare!

Purtroppo però dei pannelli solari da 15-20 V non li trovo, ho trovato solo quelli da 12V 20W che dovrebbero portarmi ad usare una batteria da 6v che a quanto mi pare di capire potrebbe scendere anche sotto e quindi non vorrei rischiare di essere sotto i 5v :\