Pannelli Solari e Batterie

Buongiorno a tutti, vi spiego il mio problema: tramite Arduino devo gestire un inseguitore solare affinché si orientino i pannelli solare in direzione ottimale rispetto al sole. Utilizziamo due fotoresistore per il rilevamento di luminosità e quindi per l'orientazione, fin qui tutto bene. Poi abbiamo un servo NXT della Lego, il cui datasheet si trova qui: LEGO® NXT. Per gestire il servo mi è stato consigliato in un precedente post il driver L298. Il problema ora sorge relativamente a pannelli, batterie e regolatore di carica; da neofiti avevamo pensato a questi componenti: pannelli (x 2 in serie per aumentare la tensione in uscita, in vista del regolatore adottato) http://www.futurashop.it/pannellino-solare-da-1-watt-7500-solpan1w; regolatore di carica http://www.ebay.it/itm/5A-MPPT-Solar-Panel-Regulator-Controller-Battery-Charging-9V-12V-24V-Auto-Switch-/272155961785. Il nostro obiettivo è ricaricare una batteria, ma il tutto non serve per un'applicazione particolare, ma è solo a scopo "dimostrativo" diciamo, per imparare a utilizzare metodi automatici di controllo e per avere un approccio pratico, visto che essendo studenti del secondo anno di ingegneria informatica e dell'automazione abbiamo solamente conoscenze teoriche. Inoltre avevamo pensato, in seguito, a due batterie: una viene ricaricata e una alimenta il servo (precisando che non sarà sempre attivo, ma verrà azionato una volta ogni 5 minuti più o meno) e nel momento in cui una si scarica, un relè scambia le batterie, nel senso che quella ricaricata viene collegata al motore e quella scarica ai pannelli. Il circuito è formato da due resistori da 10 kΩ e due fotoresistori, L298, servo, pannelli, batterie ed eventuale relè. Avete dei consigli per quanto riguarda pannelli e regolatore? Inoltre che batterie consigliate di utilizzare? Grazie in anticipo.

Invece di usare un motore della Lego usa un normale servo RC per muovere il pannello, molto più semplice da gestire e sicuramente più preciso del motorino Lego.
Un modello di servo che va sicuramente bene per la tua applicazione è questo.

astrobeed:
Invece di usare un motore della Lego usa un normale servo RC per muovere il pannello, molto più semplice da gestire e sicuramente più preciso del motorino Lego.
Un modello di servo che va sicuramente bene per la tua applicazione è questo.

Inizialmente quello utilizzavamo e funzionava perfettamente, ma il prof ha insistito sul servo della Lego, anche in vista degli encoder, che probabilmente proveremo a leggere, dato che a detta sua, sono cose che in futuro potrebbero servire! Per quanto riguarda il resto?

Il professore ti ha spiegato come si usa l'encoder dei motori Lego ?
Sopratutto come si usa un encoder e come si implementa un sistema di controllo basato su encoder ?

astrobeed:
Il professore ti ha spiegato come si usa l’encoder dei motori Lego ?
Sopratutto come si usa un encoder e come si implementa un sistema di controllo basato su encoder ?

È un problema che affronteremo in seguito

Nessuno potrebbe aiutarmi?

Nessuno potrebbe aiutarmi?

A fare cosa ? A scegliere le Batterie o il pannello solare?

Cominciamo a dire che il Servo della Lego vuole 9V, e che se usi un Driver come il L298 devi considerare una caduta di tensione sul ponte di circa 3V, quindi servono batterie a 12V
Quel regolatore di carica va bene, sono i pannelli scelti che non ce la fanno, nè come tensione nè come corrente

brunello22:
A fare cosa ? A scegliere le Batterie o il pannello solare?

Cominciamo a dire che il Servo della Lego vuole 9V, e che se usi un Driver come il L298 devi considerare una caduta di tensione sul ponte di circa 3V, quindi servono batterie a 12V
Quel regolatore di carica va bene, sono i pannelli scelti che non ce la fanno, nè come tensione nè come corrente

Dovrei scegliere sia le batterie che il pannello solare!

Dovrei scegliere sia le batterie che il pannello solare!

Bene, allora una batteria al Piombo-Gel da 12V e un pannello solare da MINIMO 5 Watt

brunello22:
Bene, allora una batteria al Piombo-Gel da 12V e un pannello solare da MINIMO 5 Watt

Invece se dovessi usare il servo che mi è stato suggerito sopra, le batterie da 9 Volt e i pannelli solari che ho scelto dovrebbero andare bene?

Definisci " Batteria 9V " ...
Intendi forse di questo tipo ?

brunello22:
Definisci " Batteria 9V " ...
Intendi forse di questo tipo ?

Si, NiMh da 9Volt.

A parte che sono da 8.4V e non 9V , il problema è che hanno una capacità talmente ridotta ( 200-250 mAh ) che ce la fanno appena ad Alimentare Arduino, se ci colleghi un servo non parte nemmeno.
Meglio usare delle AA NiMh ( 5/6 in serie) , o una Litio 2S

brunello22:
A parte che sono da 8.4V e non 9V , il problema è che hanno una capacità talmente ridotta ( 200-250 mAh ) che ce la fanno appena ad Alimentare Arduino, se ci colleghi un servo non parte nemmeno.
Meglio usare delle AA NiMh ( 5/6 in serie) , o una Litio 2S

Dunque, volendo usare un servo come questo, necessiterei di 5 o 6 AA NiMh e due pannelli come questi giusto? In quanto tempo dovrei essere capace di ricaricare le batterie? Inoltre, utilizzando questi componenti, è possibile fare qualcosa del genere: tramite relè collegare le batterie scariche ai pannelli e quelle cariche al motore?

In quanto tempo dovrei essere capace di ricaricare le batterie?

A occhio non si ricaricano proprio.

  1. Tensione di picco a vuoto = 5.5V
    Vuol dire che ( sempre con il sole che ci batte sopra ) hai sotto carico circa 4V. Quindi due in serie poco piu' di 8V.
    La tensione di carica di una litio è di 1.45V . Per 6 = circa 8.7V. Visto che comunque va' messo un diodo in serie al pannello ( per evitare che la batteria si scarichi sul pannello quando non c'è sole ) vanno forniti poco più di 9V e mi sa' che quei pannelli non ce la fanno.
    Facciamo il conto con 5 NiMh = 7.25 + la caduta sul diodo, forse ce la fanno

  2. Corrente di picco = 170mA
    Questa è puramente teorica, quando il sole di agosto è perpendicolare al pannello
    Facciamogli la tara e diciamo che eroghi 120mA in condizioni normali ( sempre intesi con il sole che ci batte sopra ) .

  3. Capacità batterie =2700mAh . Corrente di carica = 120mA = Tempo di ricarica circa 26 ore
    Quindi, sempre teoricamente, in circa una settimana le batterie si caricano. C'è da tenere conto delle ore di sole e di come i raggi battono sui pannelli

  4. Consumo di Arduino + servo + ammennicoli vari = ??
    Non ho scritto volutamente il valore , ma il solo Arduino consuma circa 50mA, che moltiplicato per 24 ore fa si che i pannelli ( e batterie ) non ce la facciano a mantenere neanche lui

brunello22:
A occhio non si ricaricano proprio.

  1. Tensione di picco a vuoto = 5.5V
    Vuol dire che ( sempre con il sole che ci batte sopra ) hai sotto carico circa 4V. Quindi due in serie poco piu' di 8V.
    La tensione di carica di una litio è di 1.45V . Per 6 = circa 8.7V. Visto che comunque va' messo un diodo in serie al pannello ( per evitare che la batteria si scarichi sul pannello quando non c'è sole ) vanno forniti poco più di 9V e mi sa' che quei pannelli non ce la fanno.
    Facciamo il conto con 5 NiMh = 7.25 + la caduta sul diodo, forse ce la fanno

  2. Corrente di picco = 170mA
    Questa è puramente teorica, quando il sole di agosto è perpendicolare al pannello
    Facciamogli la tara e diciamo che eroghi 120mA in condizioni normali ( sempre intesi con il sole che ci batte sopra ) .

  3. Capacità batterie =2700mAh . Corrente di carica = 120mA = Tempo di ricarica circa 26 ore
    Quindi, sempre teoricamente, in circa una settimana le batterie si caricano. C'è da tenere conto delle ore di sole e di come i raggi battono sui pannelli

  4. Consumo di Arduino + servo + ammennicoli vari = ??
    Non ho scritto volutamente il valore , ma il solo Arduino consuma circa 50mA, che moltiplicato per 24 ore fa si che i pannelli ( e batterie ) non ce la facciano a mantenere neanche lui

Se invece spegnessimo Arduino durante la notte, il suo consumo dovrebbe scendere, giusto? Inoltre consideriamo che il servo non sarà attivato sempre, bensì una volta ogni 5 minuti, nel senso che ogni 5 minuti effettui delle misurazioni sulla luminosità e orienti i pannelli, per poi tornare a essere fermo. Inoltre il tempo di carica potrebbe diminuire considerando i pannelli in parallelo, avendo dunque una corrente di uscita di circa 240mA: tempo di ricarica di circa 11 ore. Però mettendole in parallelo ho una tensione di 4 volt circa, che non mi permetterebbe di ricaricare le batterie.
Stavo pensando però a qualcosa del genere: 2 batterie azionano il sistema e 2 batterie vengono ricaricate; quando quelle che azionano il sistema sono scariche, tramite relè, vengono scambiate con quelle collegate ai pannelli e così via. In questo modo avrei 2 batterie collegate ai pannelli che necessitano di una tensione di circa 3 volt: così facendo posso non utilizzare due pannelli in serie. Usandoli in parallelo però, avrei una corrente di carica di circa 240 mA e dunque dovrei riuscire a caricarle in circa 11 ore. È giusto quanto detto?

Se invece spegnessimo Arduino durante la notte, il suo consumo dovrebbe scendere, giusto?

Giusto, ma non Arduino UNO, il consumo con questa scheda cala di un 10% perchè oltre all'ATMEGA328 ( che è quello che puoi mettere in Sleep ) ci sono tutti gli altri componenti che consumano lo stesso.
Se vuoi risparmiare corrente ed andare in basso consumo reale, devi usare una scheda tipo la Pro-Mini , meglio se a 8Mhz, 3.3V .

Ecco un esempio di ciò che dovresti fare


Con un Mosfet per scollegare l'alimentazione del Servo ( e disabilitare il pin del servo, altrimenti c'e' sempre passaggio di corrente ).
Se vuoi ti metto anche uno sketch , con Sleep e disabilitazione servo, così capisci meglio

Edit: Avevo messo la resistenza di PullDown nel posto sbagliato

brunello22:
Giusto, ma non Arduino UNO, il consumo con questa scheda cala di un 10% perchè oltre all'ATMEGA328 ( che è quello che puoi mettere in Sleep ) ci sono tutti gli altri componenti che consumano lo stesso.
Se vuoi risparmiare corrente ed andare in basso consumo reale, devi usare una scheda tipo la Pro-Mini , meglio se a 8Mhz, 3.3V .

Ecco un esempio di ciò che dovresti fare


Con un Mosfet per scollegare l'alimentazione del Servo ( e disabilitare il pin del servo, altrimenti c'e' sempre passaggio di corrente ).
Se vuoi ti metto anche uno sketch , con Sleep e disabilitazione servo, così capisci meglio

In linea generale credo di aver capito; dovrei riuscire ad alimentare in questo modo tutto il sistema?

dovrei riuscire ad alimentare in questo modo tutto il sistema?

Beh, nei momenti di riposo ( il 99% del tempo ) il consumo si aggirerà sui 0.2mA ... un niente
Considera che l'autoscarica delle batterie è maggiore.

brunello22:
Beh, nei momenti di riposo ( il 99% del tempo ) il consumo si aggirerà sui 0.2mA ... un niente
Considera che l'autoscarica delle batterie è maggiore.

Mi sorge solo un dubbio: non sarebbe necessario un circuito per la ricarica delle batterie tramite pannello solare? Dico questo perché in altri post l'ho visto comparire..