Dubbio alimentazione fotovoltaico arduino

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Buonasera a tutti,
Sono un nuovo neofita della community e non trovando risposte al mio dubbio ho deciso di aprire un nuovo topic nella speranza di un aiuto che mi faccia capire di più sull'alimentazione di arduino tramite pannelli fotovoltaici.

A me servirebbero una tensione di 5V (per alimentare arduino) e tensione di 12V (separata) per alimentare una pompa e qualche ventola, per un automazione di un semenzaio. Andiamo ad analizzare per adesso solo la tensione di 5V ovviamente generandola con pannelli fotovoltaici quindi:

Ho un pannello fotovoltaico di:
12V 5W = 0,41A in condizioni ottimali.

Presumendo (in realtà poi andrò a verificare) che l'assobrimento del mio arduino, insieme a tutta la componentistica, sia di 300mA/h, avendo 4 pile Ni-Hm con capacità di 2000mA/h (ho letto sono migliori rispetto alle Ni-Cd perché non hanno l'effetto memoria e hanno piú capacità ma qualitativamente piu scarse delle Li-Ion, non so perché) disposte in serie avró in uscita: 4,8V e 2A/h.

Ho visto quindi come caricarle con LM317 generandogli corrente costante del 10% della capacità totale quindi impostando l'uscita dell'LM317 a: 200mA. Quindi dopo 10 ore le batterie saranno completamente cariche.

Ho visto poi il semplicissimo circuito con l'integrato LM7805 e due condensatori e quindi, portare la tensione variabile dei pannelli fotovoltaici a 5V costanti.

Secondo me (non linciatemi) dovrei inserire l'output del LM7805 all'LM317 cosi poi da generare una corrente costante. Ho visto però che ovviamente LM317 ha un Dropout di 3V, quindi alla fine avrò in uscita di quest'ultimo una tensione di 5-3V=2V e 200mA di corrente? E quindi è qui che mi sono bloccato e non riesco ad andare avanti...come avrete capito ho conoscenze molto basilari. Perdonatemi.

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ecco, dici bene, in condizioni ottimali.
e vuoi anche alimentare una pompa e qualche ventola?
io farei così:
con il pannello solare caricherei una batteria da 12 volt ,max 7Ah.
d'estate, con 10 ore di sole pieno, la carichi forse a meta', d'inverno....auguri.
dai 12 volt , ricaverei i 5 volt per arduino con il regolatore 7805 oppure se vuoi essere alla moda con uno stepdown.
se il clima ti assiste, per l'arduino sei ok, poi per il resto?
ho un'alambicco simile sul terrazzo ormai da piu' di 10 anni, pannello solare da 12 volt, 6w, un comparatore che stacca la batteria dal pannello in caso di eventuale sovraccarica.
un'altro che stacca la batteria in caso di scarica eccessiva, un piccolo circuito che tramite fotocellula mi accende 6 led ad alta luminosita'azzurri (tre a tre in serie) in casa come luce notturna.
non ci crederai, ma se manca il sole tre giorni di fila, sono alla canna del gas.
tutto questo perchè tu ti possa fare un'idea di cosa puoi fare con il tuo pannellino solare.
lm317 ti potrebbe servire come generatore di corrente costante se vuoi ricaricare la batteria da rete, naturalmente insieme ad un'alimentatore,( trasformatore ponte di gretz e qualche condensatore e anche un fusibile che non fa mai male)
e dulcis in fundo, un timer che stacca il caricabatteria in caso di dimenticanza.
ciao

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Ciao goldx, il pannello solare che ho gia, infatti, lo volevo utilizzare per alimentare arduino quindi ottenere i 5V. La mia domanda è: ma come? Ovviamente voglio utilizzare una batteria in caso di utilizzo di arduino nelle ore notturne..intanto vediamo come risolvere il problemino dei 5V, poi per la pompa e le ventole ci pensiamo..giusto?

Quindi ricapitolando:
Mettiamo caso che arduino consumi: 300mA.
(insieme ai transistor che pilotano ventole e pompe, display lcd, sensore dht22, soil moinsture sensor, circuito RTC con scheda sd)

Con un pannello da 12V, 5W: come le carico le batterie che successivamente forniranno corrente ad arduino?

Ripeto: io avevo intensione di abbassare e stabilizzare la tensione variabile dei pannelli solari con LM7805. Ma poi, come carico le batterie? Senza.allacci alla rete 220V.

P.S. appena avrò tutti i componenti vedrò qual è consumo reale di arduino

Grazie :smiley:

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misura la tensione a vuoto in uscita del pannello in pieno sole , probabilmente saranno piu' di 12 volt, tipicamente 18 volt. ( 36 celle in serie da 0,5 volt l'una)
se è così non è buona cosa attaccare direttamente il pannello alla batteria, se è scarica puo' anche andare bene, ma quando è carica o quasi, la batteria ne soffre. (ci si ritrova con 18 volt sui morsetti della batteria anzichè 13,8/14 volt)
controlla anche che all'uscita del pannello ci sia un diodo, perchè se non c'è, attaccando la batteria al pannello, questa alimenta il pannello a ritroso e si rompe. (di solito il diodo c'è, di default, ma è meglio controllare)
poi, le strade da seguire sono due, o ti autocostruisci quel che serve per gestire alla buona, pannello + batteria, oppure acquisti. (regolatore di carica ad esempio)
dipende da te.

io ho un'impianto solare sul tetto da 4.32 kw di potenza installata, certi giorni mi produce 27 kw e certi giorni 1kw .
questo per farti capire come funziona la storia , fai la proporzione con il tuo pannellino , così ti rendi conto.

dici, mettiamo caso che arduino consumi 300mA (insieme ecc.ecc.)
lasciando perdere insieme, 300 mA per 12 ore di buio sono 3.6A , sembrano pochi, ma d'inverno non ne hai a sufficienza.
perchè di giorno sopratutto con cielo nuvoloso hai raccolto poco o niente.

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Ciao goldx, intanto mi preme ringraziarti sulle risposte che mi dai, se ho postato qui significa che non avevo altri sbocchi per trovare questa benedetta soluzione..allora, queste sono le caratteristiche del pannello solare:

Pm= 5W
Voc = 13V
Wmp = 9V
Lsc = 0.65A
Imp = 0.56A
Dimensioni: 240x240x17
Maxsystem Voilage: 1000VDC
STC: 1000W/mq Am1.5/25°C

Alle 12.30, con cielo nuvoloso (ma non troppo) il voltmetro mi dava 10.30V. Sto poi in Sicilia, non so fino a che punto questo dato possa tornare utile..comunque, un altra cosa che non mi spiego è:

5W/12V = 0.41A
5W/10V = 0.5 A

Quindi, meno tensione c'è (e quindi piu nuvole ci sono) più corrente abbiamo in uscita? Sembrerebbe strano... qualcosa non torna. O sbaglio?

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vedi, oggi alle 12.30 con 10,30 volt non caricavi la batteria, considera anche l'ora, al top, prima e dopo sicuramente è peggio.
solo dalle dimensioni fisiche si capisce che non ci puoi tirar fuori un granchè.
lascia stare le caratteristiche scritte, la carta prende tutto.
avresti dovuto caricarlo con una resistenza di valore noto, compatibilmente con le prestazioni del pannello e vedi subito dove puoi arrivare.
esempio:
resistenza da 20 ohm attaccata al pannello, misuri la tensione ai capi della resistenza, applichi la legge di ohm
I=V/R e trovi la corrente che il pannello fornisce.
poi vedi anche quanti watt ti da'con:
W= V X I
cosi sai quanti watt effettivi in quel momento , con quel sole riesci a tirar fuori.
naturalmente la resistenza che userai dovra' dissipare almeno 5w.
così ti fai un'idea reale, perchè normalmente le caratteristiche dichiarate, sono un po' pompate, dire un po' tante volte non basta, bisognerebbe aggiungere "tanto"

per quanto riguarda la corrente i watt e la tensione non saprei dirti, l'unica cosa che mi viene in mente riguarda la temperatura, piu' è alta, meno il pannello produce.
per ricavare quei dati, bisognerebbe sapere come hanno fatto, ammesso e non concesso che siano veritieri.

comunque sta di fatto che con quel pannello, non vai troppo lontano, nemmeno con il solo arduino e poco piu'.
con batteria da 12 volt, non se ne parla nemmeno, prendi in considerazione di usarne una a 6 volt.
non è che la potenza disponibile aumenti, ma perlomeno riesci a sfruttare meglio il pannello e risulta piu' facile gestire il tutto.

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Wmp = 9V ????

Quale delle due
Wmp = 9W oppure Vmp = 9V

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buona la seconda? ( probabilmente c'è stato un errore di trascrizione, vedi anche Lsc invece di Isc)

Vmp 9v tensione di lavoro *

Voc 13v tensione a vuoto

Imp 0.56 A corrente di lavoro *

Isc 0.65 A corrente di cortocircuito

con radiazione di 1000w/m2 e temperatura 25°C
condizioni ottimistiche (di test) nella realta' difficilmente si raggiungono.
comunque quelli che ti interessano sono i valori con l'asterisco.

percio' Gianky00 batteria da 6 volt e pedalare :slight_smile: :slight_smile: :slight_smile:

pedalare, non l'ho detto a caso capisciammè :confused: (si scherza ehh?)

comunque con due pannelli gia' si comincerebbe a ragionare meglio, in serie o in parallelo, dipende come ti piace di piu' (batteria da 12v oppure 6v).
come ultima cosa, tieni presente che anche la gestione del complesso batteria- pannello qualcosa ti mangia.

ciao

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@goldx
In merito alla tua domanda se nel pannello ci fosse o meno un diodo la risposta è si, ma ho un dubbio su com'è collegato.

Nel mio pannello è collegato:

  • del pannello al - del diodo
    di conseguenza:
  • del pannello + del diodo

(Non dovrebbe collegarsi al contrario il diodo?)

Poi, ho effettuato il calcolo quanto da te richiesto però utilizzando una resistenza da 56ohm (ottenuto da un parallelo di 5 resistenze) di 1/8W. La Vr è di: 9.44V quindi:

I = V / R = 9.44 / 56 = 168mA
W = 9.44 * 0.168 = 1.58W
(mi aspettavo decisamente di più)

Alla fine quel pannello mi servirà ad alimentare arduino quindi a sviluppare 5V..penso proprio di acquistare (ammesso che la corrente utilizzata di arduino fosse di 300mA) un altro pannello e collegarli in parallelo. Cosi da avere una somma di corrente. (Penso sia piu efficiente per una batterie da 6V per arduino)

@Brunello

Ecco qui la foto che ho fatto che mostra l'etichetta del pannello solare..hai fatto venire il dubbio anche a me..forse questo pannello è una cinesata..

Grazie a tutti!!

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probabilmente non l'hanno costruito in germania. :confused:

comunque anche i cinesi sanno fare cose buone, pero' anche loro per le cose buone si fanno pagare.
i cinesi fanno il pannello, l'importatore ci ricarica un bel po' ed i risultati sono questi.

dovevi stressarlo un po' di piu', così non l'hai messo alla frutta.
non per niente ti ho detto resistenza da 20 ohm e 5w.

vedi tu, se ti conviene prendere il secondo, (in tal caso deve essere uguale a quello che gia' hai altrimenti possono sorgere problemi).
non pensare che sia finita li' con il secondo, dopo bisogna realizzare/comperare il sistema di carica adatto.
intendo, gestione / controllo della carica della batteria, il quale sistema di controllo dovra' operare in modo da non sovraccaricare la batteria e staccarla in caso di scarica eccessiva.

ti allego foto... corretto i cinesi :slight_smile: e aggiunto come deve essere collegato il diodo
ciao.

sono preoccupato, non si è ancora visto ExperimentUno :slight_smile:
ariciao.

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Purtroppo non ho una resistenza da 5W ma all'accorrenza potrebbe servire..ecco perché ne ho ordinati un po'. Poi, ti va di parlarne per questo 'regolatore si carica' tanto desiderato? Cosi, per capire quali componenti servono...dando per adesso delle ipotesi (se ne parlerà la prossima settimana a ricevere tutti i componenti e cosi capire quanto arduino consuma)

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Scusate ma usare una centralina MPPT per la ricarica della batteria, non può essere una valida alternativa? Costano poco ormai....
Poi una volta caricata la batteria, per abbassare la tensione puoi costruirti un circuito basandoti sui vari L7805/7809 oppure acquistando un modulino booster...

Ciao

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droidprova:
Scusate ma usare una centralina MPPT per la ricarica della batteria, non può essere una valida alternativa? Costano poco ormai....
Poi una volta caricata la batteria, per abbassare la tensione puoi costruirti un circuito basandoti sui vari L7805/7809 oppure acquistando un modulino booster...

Ciao

nel mio post precedente ad un certo punto compare: realizzare/comperare il sistema di carica adatto.
proponi tu, ma non deve essere esoso in termini di consumi, altrimenti addio prodotti, non si puo' proporre il terzo pannello, (io ci tengo alla mia pelle! :confused: )

risolto il problema di caricare la batteria, poi il resto è una passeggiata..o no?

Giancky00 dipende da cosa sei in grado di costruirti, io qualcosa da proporti l'avrei, ma per adesso è prematuro, vediamo piu' avanti.
ciao.

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Scusate me, ma ... se ci deve alimentare solo Arduino, perche' fargli caricare una batteria da 12V ?

La migliore tensione da dare ad Arduino sarebbe sui 7.5V ... perche' a quel punto non prendere 7 torce da 1.2V NiMh, e farci un pacco batterie da 8.4V (o un pacco gia fatto, o altre soluzioni simili) ? ... lo carichi anche quando il pannello da meno di 12V (fino ad un certo punto, ovvio), c'e' tensione sufficente per Arduino senza surriscaldare troppo il suo regolatore interno (anche prevedendo un diodo in serie come protezione), fa il suo lavoro meglio della batteria da 12V perche' si spreca meno energia qui e la ... :wink:

EDIT: dimenticavo, nel caso uno comperasse le celle per farsi il pacco batterie, invece di prendere un pacco gia fatto e garantito, sempre chiedere celle industriali, sempre tutte dello stesso lotto di produzione, e soprattutto solo da negozi che accettino il reso/rimborso in caso di prodotto non valido ... nel caso vi chiedeste il perche' di quest'ultima cosa, leggete questo vecchio articolo :wink:

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... se deve alimentare SOLO Arduino, senza stare ad impazzire ... QUESTO come regolatore/caricatore e uno dei loro pannelli, es. QUESTO ... con 27 US$ + costo batteria LiPo a sua scelta e ... passa la paura :grin: :grin: :grin:

Guglielmo

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Gpb01 scusami, se ho aperto questo post è perché vorrei un alternativa sulla shield di turno o comunque circuiti già stampati..che se li fanno pagare. Per questo ho sperato in questo post per orientarmi sul Fai-da-te :smiley:

Quello che vorrei sapere è:

  1. Ho un pannello come gia detto da 5W 12V, devo usarne per forza uno uguale se no ce qualche problema di compatibilità o va bene anche che la potenza sia maggiore?

  2. come carico il pacco batterie composto da 7 batterie Ni-Mh da 1.2V 7.4 Ah? Perché io so che la C dovrebbe essere a 0.1C per caricare bene le batterie. Ma il punto è: come gli faccio arrivare 740mA a queste batterie? Per la tensione conosco LM7805 ma poi come la rendo costante la corrente? Grazie

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Gianky00:
Gpb01 scusami, se ho aperto questo post è perché vorrei un alternativa sulla shield di turno o comunque circuiti già stampati..che se li fanno pagare ...

... pagare sicuramente meno ed essere sicuramente più funzionanti di quanto potrai fare tu !

Poi, se vi piace "reinventare l'acqua calda" ... beh fate voi ... :grin:

Guglielmo

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goldx:
nel mio post precedente ad un certo punto compare: realizzare/comperare il sistema di carica adatto.
proponi tu, ma non deve essere esoso in termini di consumi, altrimenti addio prodotti, non si puo' proporre il terzo pannello, (io ci tengo alla mia pelle! :confused: )

risolto il problema di caricare la batteria, poi il resto è una passeggiata..o no?

Giancky00 dipende da cosa sei in grado di costruirti, io qualcosa da proporti l'avrei, ma per adesso è prematuro, vediamo piu' avanti.
ciao.

Premessa: c'è di meglio, ma sul mio balcone funzia alla grande!

Io ho una serie/parallelo di pannelli solari che attraverso questa centralina:

http://www.ebay.it/itm/10A-MPPT-Pannello-Solare-Batteria-Regolatore-Regolatore-Di-Carica-12V-24V-/112185612689?hash=item1a1ec89991:g:jbAAAOSw44BYDdoD

caricano una batteria 12V/7Ah che a sua volta alimenta un timer programmabile (mini plc 1 ch/10A) che a sua volta consente ad una pompa 12V immersione di irrigare a goccia le mie piante.

Il mio impianto lo accendo a Giugno e lo ritiro a Settembre. E' autonomo ma una volta mi è capitato di dover ricaricare la batteria.

I dati di targa del mio pannello adesso mi sfuggono...

Ciao

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gpb01:
... pagare sicuramente meno ed essere sicuramente più funzionanti di quanto potrai fare tu !

Poi, se vi piace "reinventare l'acqua calda" ... beh fate voi ... :grin:

Guglielmo

Ma vedi acquistando sempre purtroppo non si acquista la conoscenza, che quella la si ottiene con la pratica con un po di teoria..lo saprai meglio di me nel campo elettronico, non voglio mic acquistarmi per tutta la vita shield o circuiti stampati..che dici? Poi del resto sono pienamente d'accordo con te. Ma vedi, 'reinventare l'acqua calda' come dici tu è una frase molto fuori luogo. Allora non facciamo più istruzione, tanto che fa..dobbiamo 'reinventare' sempre tutto? Fortuna, si fa per dire, non sei ministro dell'istruzione :smiley: scherzo è ovvio

http://m.ebay.it/itm/Mini-usb-5v-1a-lithium-battery-charging-module-lipo-chargeur-pour-Arduino-tp4056-/282071732061?nav=SEARCH

Stabilizzando con un lm7805 e poi metterendo il circuito con il tp4056(link citato) per la ricarica di batterie LiPo...potrebbe andare?
Per mia ignoranza posso dire che potrebbe andare..pannello solare collegato al circuito LM7805 e quest'ultimo al caricabatterie che a sua volta carica le batterie LiPo. Ma poi ci dovrebbe essere un ''commutatore'' automatico che quando la batteria è scarica il caricabatterie da corrente alle batterie e all'arduino...magari sto dicendo assurdità

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Gianky00:
Stabilizzando con un lm7805 e poi metterendo il circuito con il tp4056(link citato) per la ricarica di batterie LiPo...potrebbe andare?

Piuttosto male. Intanto stabilizzare con un regolatore lineare significa buttare subito via in calore tutta la potenza (Vpannello-5)I, e tenere solo la quota parte 5I, in sostanza già il 20..25% dell'energia che potremmo ricavare dal pannello è dispersa. Poi il 7805 vuole circa 3.5V tra ingresso e uscita, e il pannello potrebbe scendere facilmente sotto gli 8.5. Infine una piletta al litio ha una tensione di 3.7..4.2V, che quindi andrebbe riinnalzata a 5 con uno step-up converter (che butterebbe via minimo un' altro 10..15% di energia).

Poi vediamo quanta energia energia può "catturare" un pannello da 5Wp nel corso di un anno: in Sicilia si potrebbe arrivare a 7kWh... in Trentino forse 5.5. Considerando un 40% perso per quanto detto prima ci restano 4.2 o 3.3kWh.

Ora, quanta energia userebbe in un anno il circuito? Abbiamo parlato (per cominciare!) di 5V 0.3A, quindi 1.5W di potenza che moltiplicata per 365*24 ore farebbero 13kWh.

Con quel pannello copriremo appena il 30% del fabbisogno annuale, e questo SE potessimo davvero accumulare tutti i 4.2kWh usandoli omogeneamente nel corso del tempo. Ma in realtà ci sarebbero momenti di sovraproduzione che andrebbe persa per batteria già carica, intervallati lunghe e bigie giornate invernali in cui la batteria sarebbe sempre a terra.

Qualcosa in più si potrebbe rosicchiare usando esclusivamente regolatori switching, e un regolatore di carica ad inseguimento del MPPT. Oppure si potrebbe "spremere anche l'ombra" (ma in questo caso rende di più il silicio amorfo di quello cristallino) con un circuito ad impulsi che si attiva solo al raggiungimento della tensione a vuoto su un grosso condensatore.

Ma resta il fatto che 5W di pannello sono davvero pochi... per queste applicazioni è normale usare un pannello da 50W con batterie (rigorosamente AGM) da 50..100Ah di capacità.

NOTA: Per non fare confusione cerchiamo di usare le unità di misura corrette:
A -> corrente (è una portata in coulomb al secondo, 1 C/s = 1A)
Ah -> capacità batteria (è una quantità, 1Ah = 1A * 3600secondi = 3600C)
W -> potenza (è una portata in joule al secondo, 1W = 1 J/s)
Wh -> energia (è una quantità, 1Wh = 1W * 3600secondi = 3600J)

...ogni record passato presente e futuro è stato battuto dalla frase che ho letto ieri sera (non qui :slight_smile: ): "una potenza di energia di 10A"