Pages: 1 [2] 3   Go Down
Author Topic: Fuente de alimentación autónoma de larga duración [¡Eureka!]  (Read 6381 times)
0 Members and 1 Guest are viewing this topic.
COM22
Offline Offline
God Member
*****
Karma: 6
Posts: 702
View Profile
WWW
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

Tengo algo olvidado lo de las instalaciones solares pero te pongo alguna formula que me viene a la cabeza.

Tamaño de la batería = (Consumo diario * días de autonomía)/(Rendimiento de la batería * Descarga máxima)

Bat = ((0,075a * 24 horas)*7)/(0.8*0.5) = 31,5 Ah

Luego las baterías hay un mundo en el calculo de las instalaciones, por ejemplo depende del tipo de batería (c10,c20,c100c...) cXX son las horas que funciona ininterrumpidamente, osea si la batería se descarga más lento tiene más capacidad que si la descargas más rápida. Luego la temperatura, si la batería esta caliente (+25ºC) gana capacidad y si hace mucho frio pierde, pero por lo contrario pierde años de vida las baterías en altas temperaturas.

La dimensión del panel solar ya no me acuerdo tan bien pero lo idea seria, 0.075ma*5V*24Horas = 9 vatios/día de consumo entonces con la radiación solar media anual de la zona, inclinación, batería,... calculas la potencia que te tiene que dar el panel solar que tranquilamente puede salirte 50W para cargar la batería totalmente en un par o tres de días o 100W para cargarlo aun

Un saludo!
Logged


Offline Offline
God Member
*****
Karma: 7
Posts: 635
View Profile
WWW
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

Lo primero se calcula todo y después se multiplican los resultados por 5 o por 10  smiley-grin

Aunque lo digo en broma lo cierto es que no dista mucho de la realidad. Cuando intervienen placas solares hay que establecer unos márgenes muy amplios para asegurar que no te vas a quedar corto. Los márgenes que hay que aplicar son tan grandes porque intervienen algunos factores que pueden ser complicados de cuantificar de antemano. Lo principal, por supuesto, la insolación que recibirá la placa.


Luego las baterías hay un mundo en el calculo de las instalaciones, por ejemplo depende del tipo de batería (c10,c20,c100c...) cXX son las horas que funciona ininterrumpidamente, osea si la batería se descarga más lento tiene más capacidad que si la descargas más rápida.


El dato CXX indica la autodescarga de la batería siendo XX los días que tarda en descargarse sin recibir recargas. Para este tipo de aplicaciones sin duda yo pondría una batería solar. Nada de utilizar baterías de coche o similares. El problema es precisamente la autodescarga. Con una batería de coche se está utilizando una parte de la potencia de las placas en la pérdida por autodescarga que sufre.

Mis cálculos serían los siguientes:

Tal como ha explicado muy bien ionhs lo primero medir el consumo promediado de toda la electrónica. Pongamos por poner una cifra redonda que salen una media de 100 mA. El consumo de energía por día será de 24 x 0,1 = 2,4 Ah/día.

Lo siguiente calcular la potencia del panel. Para ello hay que ir al caso más restrictivo, en invierno. En esta web

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps/radmonth.php?lang=es&map=europe

puedes calcular la radiación media diaria indicando el ángulo de inclinación del panel. Pongamos que al elegir la zona y la inclinación, que para España lo óptimo es unos 40º, nos da una radiación de unos 3000 Wh/m2. Como la potencia de los paneles está calculada para una radiación de 1000 W/m2 (día a pleno sol en verano) tenemos que nuestro panel va a producir el equivalente a 3 horas a su plena potencia. En nuestro caso el panel mínimo necesario será de 2,4 / 3 = 0,8 A. Según la tensión del panel, multiplicando tendremos la potencia del mismo. Ahora bien, ese panel nos cubre lo mínimo, el consumo total. Necesitamos un panel mayor para que, tras unos días nublados que hayan hecho reducir la carga almacenada en la batería, tengamos potencia suficiente para alimentar la electrónica y el resto para cargar la batería. Aquí entra el coeficiente que queramos poner. A falta de poder hacer pruebas yo pondría coeficiente 2, es decir, un panel de unos 1,6 A.

Calculado el panel ya podemos pasar a la batería. Será suficiente con aplicar un factor de 12. Si nuestro panel puede proporcionar 1,6 A, la capacidad de la batería tiene que ser de 1,6 x 12 = 19,2 Ah.

Por último comprobamos que el resultado de esa batería nos va bien ya que la carga total de la batería nos da suficiente energía para que la electrónica esté funcionando durante 19,2 / 2,4 = 8 días. Tenemos margen suficiente ya que difícilmente vamos a tener 8 días seguidos sin ningún momento de luz.
Logged


Euskadi
Offline Offline
God Member
*****
Karma: 16
Posts: 721
Arduinotarrak
View Profile
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

Hola,
esta noche me desperté y vi la luz: la solución está en que el Arduino (y todo lo que tiene alrededor) no debe estar conectado, debe estar desconectado. Lo único que necesito es conectarlos cada 10 minutos durante un segundo. Y cuando se conecte abrirá un fichero de la SD y escribirá un registro de datos: año;mes;día;hora;minuto;peso;temperatura;humedad;sol(sí/no), y cerrará el fichero. Esto lo hará desde el setup() para que solo haga un registro, y el loop() estará vacío ( o con unos Serial.print() para cuando esté conectado por usb). Lo de los 10 minutos no es crítico, pueden ser 10, como 8 como 13 minutos.
Tan solo me haría falta una fuente con pilas a 6V y un temporizador, que consuma poquito, porque sería lo único conectado de continuo. Y para encender el Arduino usaría un relé? Para el temporizador se suele usar 555? Seguro que alguien tiene algún esquemilla por ahí.
Con esto evito que se dispare el presupuesto de mi proyecto.
El tema de los paneles solares me interesa, pero por ahora lo dejaré en la recámara.

Pregunta final: este tema de encender el Arduino cada x tiempo para ahorra pilas, merecería un nuevo Subject?

Logged

Spain
Offline Offline
God Member
*****
Karma: 25
Posts: 958
Arduino rocks
View Profile
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

Quote
Aún se puede reducir más el consumo poniendo el microcontrolador en modo de reposo (sleep), aunque este modo implica no ejecutar ninguna instrucción

Del primer enlace...

tendras que mirar ese modo y si, creo que seria interesante nuevo hilo para esto.
Logged

CUIDADO !! MIS POST NO SON APTOS PARA MENORES. SI ERES MENOR DE 14 AÑOS DEBES DE LEERLOS ACOMPAÑADO DE UN ADULTO

Alicante
Offline Offline
Full Member
***
Karma: 0
Posts: 156
Arduino rocks
View Profile
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

Curro92, solo a modo informativo...

Hace un par de años hice una prueba con un Arduino + 7 sensores PIR (Alarma) + 9 Leds (no se decirte el consumo general), todo encendido 24 horas al día y conectado a una tipica bateria de "Moto", 12v 7Ah. regulado con un simple LM7808... Resultado, el sistema permanecio encendido aproximadamente 29 días...

Supongo que si en vez de una bateria le pones 4 (o una de coche) te permitiria ir de visita a ver como va todo cada 3 meses.

Logged

0
Offline Offline
Edison Member
*
Karma: 16
Posts: 1579
View Profile
WWW
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

El micro ya tiene implementado modos para ahorro de energia.
Yo escribí cuando hice un inventillo ésto => http://real2electronics.blogspot.com/2009/09/power-sleep-mode.html
Lo usaba para sustituir todos los delays, y ahorrar bastante consumo. Hay diferentes tipos de "sleep modes".

Otra cosa recomendable, es que uses alguna de las versiones de Arduino a 8Mhz, ya que consume mucho menos.


Salu2


Igor R.
Logged


0
Offline Offline
Edison Member
*
Karma: 8
Posts: 1040
Arduino rocks
View Profile
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

Usa un attiny45, no necesita cristal ni nada, le pones que cada 10min se Active un rele que alimente el arduino. Luego a los x minutos que se apague. Como el attiny tiene entrada analógica puedes controlar la tensión de la batería
Logged

Trabajando en ...

    * Control Domotico (En montaje ...)
    http://casitadomotica.blogspot.com/
 

[url=https://bitbucket.org/fmalpartida

0
Offline Offline
Edison Member
*
Karma: 8
Posts: 1040
Arduino rocks
View Profile
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

Hola, flico,
Intento seguir la evolución del peso de una colmena, y he pensado utilizar el cuerpo y la parte analógica (4 células de carga) de una báscula de baño, como lo hace Joe Desbonnet con su báscula de cocina http://jdesbonnet.blogspot.com/2010_10_01_archive.html


Usar 10bit para el rango 0-5V no te dará apenas precisión en la medida, puedes usar un LTC2400 de 24bit y baja figura de ruido. La referencia usa 3.3V.
En este enlace han trabajado con el.
http://interface.khm.de/index.php/lab/experiments/connect-a-ltc2400-high-precision-24-bit-analog-to-digital-converter/

Muchas basculas "made in china" llevan un CS5532
http://arduino.cc/forum/index.php?topic=69937.0

« Last Edit: October 01, 2011, 12:34:05 pm by flico » Logged

Trabajando en ...

    * Control Domotico (En montaje ...)
    http://casitadomotica.blogspot.com/
 

[url=https://bitbucket.org/fmalpartida

Euskadi
Offline Offline
God Member
*****
Karma: 16
Posts: 721
Arduinotarrak
View Profile
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

Hola,
estuve buscando un esquema de temporizador astable con un 555 ( tON=1sec, tOFF=600sec), pero la idea de usar attiny me gusta más. He encontrado un sitio donde se explica muy bien cómo programar un attiny45 con el Arduino
http://hlt.media.mit.edu/?p=1229. Usaría millis() para contar el tiempo y digitalWrite() para activar/desactivar el relé, en una temporización de tiempoON 1sec y tiempoOFF 600sec

Lo utilizaría a 3V (2 pilas de las 4 que irían en serie para Arduino)

Respecto al consumo, en el datasheet dice:

• Low Power Consumption
– Active Mode:
• 1 MHz, 1.8V: 300 µA
– Power-down Mode:
• 0.1 µA at 1.8V

Dudas:
- 1.8V: 300 µA cuánto supone a 3V?
- Cómo se le pone en "Power-down Mode"? En ese estado puede correr el programa y activar el relé?




« Last Edit: October 01, 2011, 01:50:55 pm by curro92 » Logged

0
Offline Offline
Edison Member
*
Karma: 16
Posts: 1579
View Profile
WWW
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

Quote
Cómo se le pone en "Power-down Mode"?

En el datasheet (página 35)

Power-down Mode
When the SM[1:0] bits are written to 10, the SLEEP instruction makes the MCU enter Power-
down mode. In this mode, the Oscillator is stopped, while the external interrupts, the USI start
condition detection and the Watchdog continue operating (if enabled). Only an External Reset, a
Watchdog Reset, a Brown-out Reset, USI start condition interupt, an external level interrupt on
INT0 or a pin change interrupt can wake up the MCU. This sleep mode halts all generated
clocks, allowing operation of asynchronous modules only.



Si no vas a poner nada externo que despierte al micro, tendrías que usar Idle Mode, así podrías usar un timer para despertar a tu micro cada x tiempo.


smiley-wink
« Last Edit: October 01, 2011, 02:09:20 pm by Igor R » Logged


0
Offline Offline
Edison Member
*
Karma: 8
Posts: 1040
Arduino rocks
View Profile
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

Hola,
estuve buscando un esquema de temporizador astable con un 555 ( tON=1sec, tOFF=600sec), pero la idea de usar attiny me gusta más. He encontrado un sitio donde se explica muy bien cómo programar un attiny45 con el Arduino
http://hlt.media.mit.edu/?p=1229. Usaría millis() para contar el tiempo y digitalWrite() para activar/desactivar el relé, en una temporización de tiempoON 1sec y tiempoOFF 600sec

....


Inizul lo tradujo al español.
http://txapuzas.blogspot.com/2009/12/paperattinyprogrammer-un-programador.html

y además tienes un ejemplo de uso.
http://txapuzas.blogspot.com/2009/12/paperattinymosfet-control-de-velocidad.html
Logged

Trabajando en ...

    * Control Domotico (En montaje ...)
    http://casitadomotica.blogspot.com/
 

[url=https://bitbucket.org/fmalpartida

Euskadi
Offline Offline
God Member
*****
Karma: 16
Posts: 721
Arduinotarrak
View Profile
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

Gracias a todos.
Gracias flico, lo tenía tan cerca y no lo había visto...
En la cita del datasheet dices In this mode, the Oscillator is stopped..., eso es compatible con usar timer()?

El tiempo de encendido que menciono como 1sec lo decidiría el mismo Arduino, que al terminar de grabar el registro de datos y cerra el fichero en la SD, enviaría al attiny un pulso. Seguro que no llega al segundo.

Cuando tenga todo montado y programado abriré un nuevo Subject informativo sobre este tema, así espero ayudar a ahorra muchas baterías, porque creo que se puede usar en muchos proyectos de Arduino.
Logged

0
Offline Offline
Full Member
***
Karma: 1
Posts: 247
Arduino rocks
View Profile
WWW
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

Hola Curro

Quizás te interese utilizar el Arduino en modo Sleep y despertarlo automáticamente mediante el Watchdog (es un contador que se ejecuta automáticamente y puede despertar al Arduino). Existe una librería que te permite hacerlo.

Debes tener en cuenta que el Arduino tiene incorporado un chip USB que consume innecesariamente, y si lo alimentas a través del regulador de tensión las pérdidas son muy importantes. Quizás te interese montar un Arduino sin estos elementos .

Un ejemplo lo tienes en:

http://interface.khm.de/index.php/lab/experiments/sleep_watchdog_battery/

donde dice:

Quote
When we assume that the time to  measure a sensor and making  some decisions will take 10 millisecond and the watchdog is set to 8 seconds the on/off ratio is 800 which extends the battery live time by this factor.
...
In normal operation with a current of 20mA  the battery will last 2000/20 = 100 hours or about  4 days.
In intermittent operation with a factor of 800 the operating current is reduced to 20mA/800 = 0.025mA plus the current that is drawn in sleep mode 0.05mA.
Now with 2000/(0,025+0,05)  we come to 27000 hours lifetime which is about 3 years.
 

[Edito]
Debes de tener en cuenta que casi va a consumir más el regulador que el propio micro (siempre que no uses relés)
Para trabajar con baterías, se suelen utilizar reguladores de conmutación (eficiencia ~90%), puedes utilizar uno de conmutación utilizando un LM2575 en vez de uno lineal (tipo 78xx o el de Lowdrop LM2937):



http://www.circuit-projects.com/power-supply/using-a-step-down-converter-instead-of-a-linear-voltage-regulator.html

Saludos
« Last Edit: October 02, 2011, 07:23:51 am by Inizul » Logged


Euskadi
Offline Offline
God Member
*****
Karma: 16
Posts: 721
Arduinotarrak
View Profile
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

Sí, el Arduino tiene el regulador de alimentación, y un led PWR, cuyo consumo no puedo controlar. Veo dos alternativas,  construirme un Arduino minimalista con ese regulador que comenta Inizul, o poner de temporizador un attiny en modo Sleep, y que de vez en cuando active un relé y encienda el Arduino estándar con todo lo que lleva conectado.

Pero sigo con una: suponiendo que uso un attiny, porque solo consume algunos uA, este podría ir sin regulador? Por ejemplo, con 3 pilas de 1.5V? Es que si le pongo regulador, ya estamos de nuevo gastando pila...

Inizul, una pregunta: si conecto el attiny al arduino (MISO, MOSI, SCK) puedo conectar también a estos pines el módulo SD? O hay que desconectar uno para poner el otro?   Ya visto que sí, con una línea ss (slave select) por cada dispositivo
Gracias

« Last Edit: October 03, 2011, 01:39:29 am by curro92 » Logged

0
Offline Offline
Edison Member
*
Karma: 8
Posts: 1040
Arduino rocks
View Profile
 Bigger Bigger  Smaller Smaller  Reset Reset

....
Inizul, una pregunta: si conecto el attiny al arduino (MISO, MOSI, SCK) puedo conectar también a estos pines el módulo SD? O hay que desconectar uno para poner el otro?   Ya visto que sí, con una línea ss (slave select) por cada dispositivo
Gracias

Curro92 porque vas a usar SPI para comunicar con el ATtiny?
Logged

Trabajando en ...

    * Control Domotico (En montaje ...)
    http://casitadomotica.blogspot.com/
 

[url=https://bitbucket.org/fmalpartida

Pages: 1 [2] 3   Go Up
Jump to: