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Topic: Regolatore di tensione per pannello solare (Read 27250 times) previous topic - next topic

Michele Menniti


@Manny
Uno switching DC/DC step-up
http://www.ladyada.net/library/diyboostcalc.html
LT1301 è anche fin troppo per le tue necessità, forse bastava uno step-up a pompa di carica da pochi mA.
Questo è indicato per quello che devi fare http://www.linear.com/product/LTC1263, 60 mA a 12Volts
dovrebbero essere più che sufficienti.

siamo OT mi scuso con Leo: In realtà ho testato circuiti anche più semplici e sono riuscito a tirare fuori 12v senza usare IC, ho provato anche con un 555 e le cose vanno decisamente meglio perché non devo usare trasformatorini. Restano problemi riguardanti il ripple elevato, che non so quanto un micro gradisca, e per tentare di abbatterlo alla fine lo spazio che ho non mi basta. Il vantaggio del 1301, scovato per un saggio consiglio di un esperto, consiste nel fatto che ha un pin di shut-down che mi permette di pilotare direttamente anche lo switch di tensione, "risparmiando" così la circuiteria npn-pnp-R che assolve a questa funzione, ecco perché l'ho preferito alla linea MC3xxxx, p.es., anche molto economica. Per il resto, ho misurato l'assorbimento del pin reset e si tratta di 300µA, quindi qualsiasi cosa andrebbe bene. In definitiva l'idea che ho è questa: uno step-up all-in-one e non se ne parla più, oppure un circuito a componenti discreti semplice e funzionale allo scopo, mi occupa più spazio ma costa di meno, ma il fattore spazio è determinante. Comunque faccio ancora prove, se ho bisogno apro un Topic OT, non voglio spammare ogni Topic del Forum. Grazie MT, sei un generoso  XD
@ Leo
naturalmente quanto detto da Astrobeed è prova da fare, io per la verità consigliavo in ingresso al 317 un C da 100-220µF ma sono necessati anche i 100nF ceramici o in poliestere. Ciò detto avrei usato un 7809 invece del 317. Come promesso, se non risolvi, pomeriggio ti testo lo schema con un alimentatore esterno invece del pannello solare.
Guida alla programmazione ISP e seriale dei micro ATMEL (Caricare bootloader e sketch):
http://www.michelemenniti.it/Arduino_burn_bootloader.php
Guida alla Programmazione ATmega328 noP:
http://www.michelemenniti.it/atmega328nop.html
Articoli su Elettronica In:
http://www.michelemenniti.it/elettronica_in.html

leo72

#16
Jun 26, 2011, 09:28 am Last Edit: Jun 26, 2011, 09:54 am by leo72 Reason: 1
Aggiornamento.
Stanotte ho rivisto il cablaggio e devo aver sbagliato qualcosa, ieri. Inoltre forse avevo una pinza a coccodrillo che non faceva presa bene su uno dei poli in uscita dal pannello perché ieri misuravo 6 mA in ingresso all'LM317!

Stamattina, ho ricontrollato le pinze ed ho messo il pannello a pieno sole: ho così misurato 9,10V in uscita dall'LM317 (perfetto! le resistenze erano calcolate per avere 9,06V) e 4,96V in uscita dal 7805. Quindi sicuramente il problema era la scarsa corrente in entrata all'LM317   :smiley-sweat:

Adesso aggiungerò i condensatori come da voi suggerito. Chiedo una cosa: in molti (tanti) progetti online vedo che mettono sempre dei diodi a polarità invertita a protezione dell'LM317. Servono, nel mio caso, oppure no? Mi pare di aver letto, sul datasheet, che servono quando uso i condensatori, per evitare che, tolta l'alimentazione, i condensatori si scarichino sull'LM317.

Stamani vedo di rifare il circuitino con l'uso dei cond su entrambi i regolatori.

EDIT:
ho scartato il 7809 per il semplice motivo che mi piaceva sperimentare l'LM317, molto più flessibile e riusabile anche in altri frangenti, e perché così almeno imparavo ad usare un nuovo componente, con le problematiche che ne sarebbero potute derivare (mai fui più profetico...  :smiley-sweat: ).

astrobeed


Chiedo una cosa: in molti (tanti) progetti online vedo che mettono sempre dei diodi a polarità invertita a protezione dell'LM317. Servono, nel mio caso, oppure no?


Il diodo contropolarizzato non è indispensabile con tensioni minori di 10V e capacità minori di 25-30 uF sull'out, diversamente è bene metterlo.
Il discorso condensatori è abbastanza semplice, quelli da 100 nf sono indispensabili sia in che out perché senza è possibile che il regolatore autoscilli, quelli di grossa capacità vanno dimensionati in funzione del ripple/rumore in ingresso e gli eventuali picchi di corrente che la sorgente non è in grado di fornire.
Nel tuo caso la sorgente è abbastanza esente da rumore e non ci sono grosse correnti in gioco pertanto non servono grosse capacità per filtrare il tutto, ecco perché 10-20 uF bastano.


leo72

Ho rifatto il circuito.
Ho messo dei cond. elettrolitici da 10 uF (non avevo quelli da 22) e degli 0.1uF ceramici in parallelo ai primi, sia sugli IN che OUT di entrambi i regolatori.

Oggi devo andare a lavoro per cui non potrò portare avanti il progettino. Stasera o domani vedo di aggiungerci il pacco di batterie ricaricabili.

leo72

#19
Jun 26, 2011, 04:59 pm Last Edit: Jun 26, 2011, 05:42 pm by leo72 Reason: 1
Nuova versione del mio regolatore di tensione.
Il circuito l'ho provato stamani dopo il precedente post e prima di uscire di casa: funzionava. Devo solo testarlo lasciandolo per un bel po' al sole per vedere se fa ciò che dovrebbe, ossia caricarmi la batteria quando c'è sole  XD

Solo ora ho trovato mezz'ora per disegnarlo.
Dunque, la modifica riguarda l'aggiunta del pacco di batterie e del relativo circuitino per la ricarica/gestione.

Prendendo spunto da qui, ho realizzato un "semaforo" con 3 diodi. Illustro il "pensiero" che mi ha portato a tale circuito. Correggetemi se dico ca@@ate.

In caso di sole, la cella solare "pigia" al massimo e l'LM317 in questo caso sputa fuori il max di tensione, ovvero 9,06V (che poi sono 9,10 letti col tester). Questa tensione passa dal diodo D1 e va a caricare il pacco batteria dato che 9V (arrotondo) - 0,6V (caduta del diodo) danno 8,4V, esattamente la tensione di carica delle 6 AA usate come batteria di emergenza.
Inoltre, tramite il diodo D2, altri 8,6V (9V-0,6V) vanno in direzione del 7805 per alimentare il circuito secondario (che qui non è rappresentato).

La batteria è collegata anch'essa al 7805 tramite il diodo D3 ma da questo escono max 8,0V (8,6V-0,6V) provenienti dal diodo D1 quando la cella solare spinge al massimo. Tale tensione è inferiore a quella presente sul diodo D2 (8,6V) quindi il 7805 viene alimentato da questo, ossia dalla cella. La batteria non eroga tensione ed è quindi in carica.

Mettiamo il caso che arrivi la sera o che un temporale sia in zona. La cella solare non fornisce tensione o ne fornisce poca, tanto da non essere sufficiente a far lavorare l'LM317. In questo caso la tensione presente sul diodo D3 è pari a 6,6V, ossia 7,2V: la tensione nominale proveniente dal pacco batteria meno la caduta causata dal diodo. Tale tensione è però superiore a quella del diodo D2 dato che, non ricevendo energia dalla cella solare non sta fornendo tensione. Il 7805 viene quindi alimentato direttamente dal pacco batteria. Il dropout del regolatore è di ca. 2V (vedo da datasheet) per cui dovrebbe fornire in uscita 4,6V (6,6V-2V), più che sufficienti per il mio micro. Volendo potrei sostituire il diodo D3 con uno Schottky, così da avere solo 0,3V di caduta ed ottenere in ingresso al 7805 6,9V ed in uscita 4,9V.

EDIT:
nello schema C4 è da 10 uF, ho sbagliato a scrivere.

ratto93


Nuova versione del mio regolatore di tensione.
Il circuito l'ho provato stamani dopo il precedente post e prima di uscire di casa: funzionava. Devo solo testarlo lasciandolo per un bel po' al sole per vedere se fa ciò che dovrebbe, ossia caricarmi la batteria quando c'è sole  XD

Solo ora ho trovato mezz'ora per disegnarlo.
Dunque, la modifica riguarda l'aggiunta del pacco di batterie e del relativo circuitino per la ricarica/gestione.

Prendendo spunto da qui, ho realizzato un "semaforo" con 3 diodi. Illustro il "pensiero" che mi ha portato a tale circuito. Correggetemi se dico ca@@ate.

In caso di sole, la cella solare "pigia" al massimo e l'LM317 in questo caso sputa fuori il max di tensione, ovvero 9,06V (che poi sono 9,10 letti col tester). Questa tensione passa dal diodo D1 e va a caricare il pacco batteria dato che 9V (arrotondo) - 0,6V (caduta del diodo) danno 8,4V, esattamente la tensione di carica delle 6 AA usate come batteria di emergenza.
Inoltre, tramite il diodo D2, altri 8,6V (9V-0,6V) vanno in direzione del 7805 per alimentare il circuito secondario (che qui non è rappresentato).

La batteria è collegata anch'essa al 7805 tramite il diodo D3 ma da questo escono max 8,0V (8,6V-0,6V) provenienti dal diodo D1 quando la cella solare spinge al massimo. Tale tensione è inferiore a quella presente sul diodo D2 (8,6V) quindi il 7805 viene alimentato da questo, ossia dalla cella. La batteria non eroga tensione ed è quindi in carica.

Mettiamo il caso che arrivi la sera o che un temporale sia in zona. La cella solare non fornisce tensione o ne fornisce poca, tanto da non essere sufficiente a far lavorare l'LM317. In questo caso la tensione presente sul diodo D3 è pari a 6,6V, ossia 7,2V: la tensione nominale proveniente dal pacco batteria meno la caduta causata dal diodo. Tale tensione è però superiore a quella del diodo D2 dato che, non ricevendo energia dalla cella solare non sta fornendo tensione. Il 7805 viene quindi alimentato direttamente dal pacco batteria. Il dropout del regolatore è di ca. 2V (vedo da datasheet) per cui dovrebbe fornire in uscita 4,6V (6,6V-2V), più che sufficienti per il mio micro. Volendo potrei sostituire il diodo D3 con uno Schottky, così da avere solo 0,3V di caduta ed ottenere in ingresso al 7805 6,9V ed in uscita 4,9V.

Bella trovata quella dei diodi ;) non ci avevo mai pensato ......  :smiley-mr-green:
Se corri veloce come un fulmine, ti schianterai come un tuono.

leo72


Bella trovata quella dei diodi ;) non ci avevo mai pensato ......  :smiley-mr-green:


Bisogna vedere se è elettricamente corretta  :smiley-sweat:
Secondo quel tipo da cui ho preso spunto per il circuito, sì. Domani espongo il circuito per qualche ora al sole e poi vedo se a sera ho il pacco batteria carica oppure no. Il controllo è presto fatto: le batterie erano a metà carica per cui me ne accorgo subito.

leo72

Avevo pensato anche a mettere un partitore di tensione da leggere con un pin analogico ed un transistor come interruttore per isolare il pacco di batterie una volta carico. Oppure per far scaricare del tutto la batteria una volta ogni tanto. Ci penserò. Dovrei però tener conto degli ulteriori cali di tensione introdotti da questi componenti aggiuntivi... per ora lascio stare così poi vediamo se più in là mi vengono altre idee.

BrainBooster

ma con quale corrente  caricherai le batterie?

Michele Menniti

Ad una prima occhiata direi che la corrente di carica della batteria tampone va in qualche modo limitata da una R altrimenti rischi di bruciarla o di far saltare il diodo o il 317; inoltre la tensione di ingresso del 7805 è inferiore al drop-out previsto di 2V, infatti sono 1.6V, che va a diminuire immediatamente man mano che inizia la scarica della batteria, col rrisultato che sin da subito la tensione inizia a scendere.
Secondo me sono due punti da sistemare necessariamente.
Guida alla programmazione ISP e seriale dei micro ATMEL (Caricare bootloader e sketch):
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Guida alla Programmazione ATmega328 noP:
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Articoli su Elettronica In:
http://www.michelemenniti.it/elettronica_in.html

leo72

@Brain:
con quella proveniente dall'LM317, a sua volta stabilizzata a 9V da quella proveniente dalla cella solare.

@Mike:
una resistenza, dici? Ma inserendo una resistenza non rischio di abbassare anche il voltaggio, oltre che la corrente?
Sul secondo punto stavo infatti pensando di rivedere il circuito mettendo una batteria AA aggiuntiva e di rivedere il circuito.

Michele Menniti

#26
Jun 26, 2011, 06:24 pm Last Edit: Jun 26, 2011, 06:50 pm by menniti Reason: 1
Non pensare all'abbassamento della tensione, pensa a non bruciare la batteria; vedi le sue specifiche, di solito c'è una corrente di carica, altrimenti la puoi impostare "d'ufficio" al 10% del valore nominale: dovrebbe essere: (V317-Vbatt):Ccarica, poi arrotondi ad un valore commerciale. Se sul 317 hai 9V e la batteria è da 7.2V 2200mAh (2.2Ah), considerando la caduta di tensione del diodo D1, fai (9-0.7-7.2=1.1): 0.22 (cioè 2.2Ah: 10)= 5 ohm (commerciale 4.7 ohm oppure 5.6, per una corrente minore, ma credo si trovino facilmente anche le 5.1, comunque entro questo range va tutto bene). Poi calcoli la potenza dissipata : W= V*I = 1,1*0.22 = 0,242W-> 242mW, potrebbe andar bene una da ¼ watt (250mW) ma è preferibile una resistenza da ½ watt (500mW), ha involucro circa doppio di quelle che si usano abitualmente.

EDIT: Se fai salire la tensione della batteria a 8.4V (una AA in più) ovviamente devi far salire la tensione del 317 che comunque anche ora è un pò bassa visto che devi superare il valore di massima carica del pacco batterie (anche qui dovresti vedere le specifiche)

EDIT 2: Metti in conto la necessità di usate due piccole alette di alluminio per raffreddare i due regolatori, ma fai ATTENZIONE A CHE NON SI TOCCHINO, il case del 317 porta la Vout mentre quello del 7805 il GND!!
Guida alla programmazione ISP e seriale dei micro ATMEL (Caricare bootloader e sketch):
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BrainBooster

#27
Jun 26, 2011, 06:25 pm Last Edit: Jun 26, 2011, 09:53 pm by BrainBooster Reason: 1
ma non puoi dare sempre la stessa corrente durante la carica di una batteria, deve essere decrescente.
e poi un altro dubbio..
che succede quando la batteria è carica ed il pannello continua a pompare? chi dissipa la corrente in eccesso?
l'lm317?

leo72

@Brain:
Mi autoquoto:
Quote
Avevo pensato anche a mettere un partitore di tensione da leggere con un pin analogico ed un transistor come interruttore per isolare il pacco di batterie una volta carico.


Leggerei la tensione e "staccherei la spina" quando ha raggiunto il max. Ovviamente non è un sistema "pulito" però credo che funzioni. E se la batt. dura anche 1 annetto o poco più mi sta più che bene. Inoltre questo è un prototipo a cui vorrei poi collegare in seguito altre cose quindi è sovradimensionato per questo motivo.

@Mike:
ok. Grazie dei suggerimenti. Sto rifacendo 2 conti e rivedendo lo schema. Stasera vedo di ripubblicarlo riveduto e corretto.

Michele Menniti


ma non puoi dare sempre la stessa corrente durante la carica di una batteria, deve essere devrescente.
e poi un altro dubbio..
che succede quando la batteria è carica ed il pannello continua a pompare? chi dissipa la corrente in eccesso?
l'lm317?

Ciao BB, la corrente è a disposizione non viene "pompata", durante la carica la corrente diminuisce proporzionalmente allo stato di carica della batteria, le normali ricaricabili non richiedeono una corrente costante ma solo una corrente limitata; poi quando la batteria è carica semplicemente non ne richiede più e i componenti si quietano, circoleranno ovviamente delle correnti di mantenimento oltre all'assorbimento del circuito; devi ricordare infatti che a valle di tutto c'è il suo Arduino o uno stand-alone che lavora; col sistema dei diodi ha fatto una specie di deviatore elettronico. Se la luce del sole aiuta il generatore carica la batteria e contestualmente alimenta il carico; se viene a mancare pensa a tutto la batteria tampone.
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