Pannelli Solari e Batterie

Un'altra cosa: per collegarlo al pc mi servirebbe un adattatore giusto?!

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.

Dipende tutto dal pannello e da quanta corrente può erogare.
E' chiaro che se ci monti sopra un pannello da alcuni Watt c'e' il rischio di sovraccaricare le batterie, perlomeno con un circuito come sopra, che non consuma quasi niente
Se poi vuoi andare su un Arduino UNO ,questo problema non si pone, visto che le batterie neanche ce la fanno a ricaricarsi

Un'altra cosa: per collegarlo al pc mi servirebbe un adattatore giusto?!

Si, una scheda tipo Questa o Questa
L'importante è che abbia sia i 3.3V che il pin DTR

Se invece pongo delle batterie in serie in modo tale da aumentare la tensione per alimentare il servo NXT della Lego (che necessita di 9 volt)?! C'è lo stesso problema per via dell'eccessivo consumo dell'Arduino Uno? Inoltre considerando il circuito che mi hai mostrato (per il quale ti ringrazio davvero molto) posso monitorare la potenza dissipata in real time tramite MATLAB?

Se vuoi usare il servo della Lego ti serve un 12V
Una batteria capiente e un pannello grande
( E che nessuno faccia la battuta... che non serve un pannello grande, ma un grande pannello )

arnest96:
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.

Se non c'è abbastanza energia per tenerle tutte cariche assieme non ci sarà neppure per ricaricarle alternativamente... se una vasca non si riempie, non si riempiono neppure due mezze vasche, e relé vari aumenterebbero solo consumi e complessità.

Quello che manca da tutto quanto detto è il calcolo dell'energia usata (giornalmente, mensilmente, annualmente) per capire se il pannello/sistema scelto è adatto o meno.

Va ricordato che in inverno si può contare sulla metà delle ore di insolazione, e un terzo o un quarto della potenza erogata dal pannello, per cui un sistema dimensionato per l'inverno sarà almeno tre volte sovradimensionato in estate, o, viceversa, un sistema dimensionato per l'estate sarà completamente insufficiente in inverno.

Per quanto riguarda questo primo dimensionamento leggo che un pannello dovrebbe captare annualmente almeno 2.5 volte l'energia richiesta (sempre annualmente) dal sistema, e la batteria dovrebbe stoccare come minimo 3.5 volte l'energia richiesta giornalmente.

Ad esempio una normale piombo 12V 10Ah contiene 120Wh di cui realmente usabili 60, per cui il sistema non dovrebbe richiedere più di 17Wh/giorno.

Quanti Wh/giorno richiede il sistema? L' integrale della potenza istantanea per il tempo. Che nel caso di assorbimento costante è una sciocchezza (E = V * I * t), ad esempio assorbendo 0.05A costanti a 12V si ha una potenza di 0.6W e quindi un'energia giornaliera di 0.6*24=14.4Wh.

Nel caso invece di assorbimenti molto variabili tocca campionare finemente corrente e tensione, calcolarsi istante per istante V*I e accumulare il valore.

Che pannello serve? A spanne possiamo inizialmente considerare che un W di pannello produce 1.2kWh/anno, quindi per il sistema esempio di cui sopra (14.4Wh/giorno = 5.26kWh/anno) servirebbe come minimo un pannello da 5.26*2.5/1.2=11W.

Questo in condizioni ideali di bel tempo con pannello sempre puntato verso il sole con inseguitore a due assi.

Inoltre, visto che parliamo di quantità di energia (Wh), e di flusso di energia cioè potenza (W), queste grandezze si possono convertire (salvo una certa dispersione):

  • una potenza di 0.6W è data tanto da un consumo di 0.05A a 12V, quanto da 0.12A a 5V.
  • in una batteria non entrano solo Ah (quantità di carica elettrica), ma conta anche il dislivello (tensione), perché l'energia è data da quantità di carica per dislivello (una batteria 3.7V 4Ah contiene la stessa energia di una 12V 1.23Ah).

La prima domanda, se si intende ottenere qualcosa di funzionante autonomo tutto l'anno, e non solo qualcosa di dimostrativo, è quindi se si riesce a valutare l'energia giornaliera consumata, anche a spanne, tipo tot minuti a tot tensione e ampere, tot ore spento ecc.

Il nostro obiettivo è creare qualcosa di dimostrativo! Questo è il punto principale. Nessuna applicazione in particolare, bensì dimostrare che riusciamo a caricare una batteria. Da quello che sto riuscendo a capire, il servo NXT della Lego consuma troppa corrente e quindi servirebbero un pannello da almeno 5 Watt e una batteria da 12 Volt. Utilizzando invece un sistema simile a quello suggerito da brunello22, dovremmo riuscire a raggiungere il nostro obiettivo, giusto? Inoltre l'Arduino Pro Mini mi permette di essere collegato a un pc in modo tale da studiare la dissipazione di potenza tramite MATLAB?
Un'altra cosa: se dovessi alimentare Arduino Uno da pc, dato che mi servirebbe tenerlo collegato per monitorarne i dati, le batterie alimenterebbero solamente il motore; dovrei riuscirle a ricaricare?

5W è il minimo, in estate può funzionare, una ventina di Wh dovrebbe fornirli (circa 1.6Ah che entrano nella batteria).

Non ho idea di quanto consumi il sistema Lego.

Invece per graficare la potenza (flusso di energia) bisogna misurare tensione e corrente sull'elemento di cui si vuole valutare consumo/produzione.

L'energia, in quanto quantità complessiva, si ottiene continuando a sommare le potenze istantanee moltiplicate per l'intervallo di campionamento.

Serve quindi almeno un sensore di corrente, ed eventualmente bisogna "condizionare" la tensione da misurare per adattarla al riferimento GND dell'Arduino.

Se si usa un Arduino senza USB occorre aggiungere anche l'adattatore USB/seriale.

Claudio_FF:
Serve quindi almeno un sensore di corrente, ed eventualmente bisogna "condizionare" la tensione da misurare per adattarla al riferimento GND dell'Arduino.

Cosa sarebbe il sensore di corrente?

Inoltre i 5W del pannello sono indispensabili? Oppure nel sistema suggerito da brunetto posso utilizzare pannelli più piccoli?

Ultimo aiuto, poi o capisci o ..........

Di seguito come piace a te, con il Servo della Lego, etc etc


Spero che tu sia in grado di leggere uno schema, comunque ti spiego le parti un pò più complicate

  1. Innanzi tutto le batterie, io ho collegato 8 NiMh per un totale di 8x1.2V= 9.6V ed è veramente il minimo, anche se quando sono cariche danno più di 10V.
    La cosa migliore sarebbe sostituirle ocn uan batteria al gel da 12V, ma è un pò ingombrante

  2. Pannello Solare. Deve dare almeno 12V, altirmenti le batterie non si caricano

  3. Il circuito composto da Diodo Led, PNP e Rx forma un semplice controllo di carica a corrente costante.
    Il Valore di Rx lo calcoli con la formula scritta sopra.

  4. R3 ed R4 formano un partitore resistivo per tenere sott'occhio la tensione di uscita dal pannello

  5. R1 ed R2 idem, ma controllano la tensione sulle batterie. Quando detta tensione raggiunge il valore di 1.45 x 8, le batterie sono cariche

  6. Per scollegare le batterie dalla carica, metti la base del NPN a LOW

  7. Ponte H con L298. La resistenza Rsense ( che deve essere di valore molto basso 0.5 ohm ) è quella a cui capi misuri la differenza di potenziale derivata dalla corrente che scorre nel servo. Usi la legge di Ohm e calcoli quindi la corrente

8 ) Quando il servo non è usato, mett il pin ENA del L298 a livello LOW, così disabiliti il ponte e la corrente assorbita scende drasticamente

  1. Metti la promini in Sleep quando non ti serve e di notte ( lo vedi dal valore rilevato dalle fotocellule ) è inutile risvegliarlo ogni 15 minuti

A occhio , quando sei in sleep e tutto disabilitato dovresti consumare meno di 10 mA. Si può scendere ulteriormente, ma c'è da aggiungere altro hardware

Edit: Dimenticavo. L'interfaccia USB-TTL, collega solo Tx, Rx e GND ( il DTR ti serve solo per programmarlo ) e il Vcc lascialo scollegato quando usi MATH-LAB. Collegalo solo se vuoi programmare il micro, ma lascia alimentato solo quello.
In questo caso 'è stata usata una promini a 5V, 16Mhz

brunello22:
Ultimo aiuto, poi o capisci o ..........

Di seguito come piace a te, con il Servo della Lego, etc etc


Spero che tu sia in grado di leggere uno schema, comunque ti spiego le parti un pò più complicate

  1. Innanzi tutto le batterie, io ho collegato 8 NiMh per un totale di 8x1.2V= 9.6V ed è veramente il minimo, anche se quando sono cariche danno più di 10V.
    La cosa migliore sarebbe sostituirle ocn uan batteria al gel da 12V, ma è un pò ingombrante

  2. Pannello Solare. Deve dare almeno 12V, altirmenti le batterie non si caricano

  3. Il circuito composto da Diodo Led, PNP e Rx forma un semplice controllo di carica a corrente costante.
    Il Valore di Rx lo calcoli con la formula scritta sopra.

  4. R3 ed R4 formano un partitore resistivo per tenere sott'occhio la tensione di uscita dal pannello

  5. R1 ed R2 idem, ma controllano la tensione sulle batterie. Quando detta tensione raggiunge il valore di 1.45 x 8, le batterie sono cariche

  6. Per scollegare le batterie dalla carica, metti la base del NPN a LOW

  7. Ponte H con L298. La resistenza Rsense ( che deve essere di valore molto basso 0.5 ohm ) è quella a cui capi misuri la differenza di potenziale derivata dalla corrente che scorre nel servo. Usi la legge di Ohm e calcoli quindi la corrente

8 ) Quando il servo non è usato, mett il pin ENA del L298 a livello LOW, così disabiliti il ponte e la corrente assorbita scende drasticamente

  1. Metti la promini in Sleep quando non ti serve e di notte ( lo vedi dal valore rilevato dalle fotocellule ) è inutile risvegliarlo ogni 15 minuti

A occhio , quando sei in sleep e tutto disabilitato dovresti consumare meno di 10 mA. Si può scendere ulteriormente, ma c'è da aggiungere altro hardware

Edit: Dimenticavo. L'interfaccia USB-TTL, collega solo Tx, Rx e GND ( il DTR ti serve solo per programmarlo ) e il Vcc lascialo scollegato quando usi MATH-LAB. Collegalo solo se vuoi programmare il micro, ma lascia alimentato solo quello.
In questo caso 'è stata usata una promini a 5V, 16Mhz

Grazie Mille brunello, davvero! Tutto più o meno chiaro! Grazie ancora a tutti! :wink: :wink: