Placas solares + reguladores

Estoy montando mi primer proyecto autónomo, es un equipo para realizar telemedidas y enviarlas vía GPRS contra un servidor.

Después de varias semanas, lo tengo funcionando en una protoboard y todo funciona bien.

Ha llegado el momento de abordar el suministro eléctrico y he pensado en el siguiente esquema:

Tengo una pequeña placa solar que no me vale para el proyecto, pero he estado jugando con ella y veo como el voltaje cae cuando no tiene suficiente luz.

Creo que usaré varias placas en paralelo de 6v o 12v. Para evitar descargar el circuito cuando cae la luz, he colocado un diodo 1N4007.

El cargador TP-4056, necesita una entrada constante de entre 4.5 y 5.5v, como las placas son de diferente voltaje, he pensado en poner un step-down regulado a 5v, de esta forma obtendré un voltaje constante a costa de variaciones en la intensidad.

Hasta aquí, creo que tendría resuelta la carga de las baterías.

Para alimentar mi Arduino Nano, usaría un step-up o booster para subir el voltaje hasta 5v y alimentar mi Arduino por el pin de 5v (he descartado usar el pin VIN de 7-12v por eficiencia).

¿Que os parece? ¿Es un disparate? Si hay mejores maneras de hacerlo, estoy encantado de escucharlas.

Hi,
Creo que el systema de suplir energia esta bien pensado. Yo te sugiero que le instales un diodo entre el TP-4056 y la bateria pues cuando los paneles solares pieden el voltage previene que el voltaje de la bateria se descargue atreves del cargador de la bateria. Solamente una sugerencia.Tambien tienes que tener en consideracion de que el step down que suple el micro cuando los paneles solares no suplen suficiente enegia este va consumir energia y descarga la bateria.

No das datos de los paneles solares 6V que corriente?

A mi no me parece lo que has hecho aunque este bien, creo que tienes dos elementos que consumen de mas, el step-down y el step-up

Mi enfoque seria Los paneles que ya veremos como distribuirlos pero tal vez ponerlos en serie y no paralelo, porque tampoco dices cual es el regimen de carga de las dos LiPO.

Si los pones en serie suman 18V xmA
Luego pondria un cargador que se alimente con dicha tensióin y que cargue la Lipo pero dispuestas en serie tambien, para alcanzar 4.2 x 2 = 8.4 en plena carga y 3.7x2 = 7.4V como tensión nominal.
Con dicha tensión consideraria que usar, tal vez alimentar directamente x Vin.

El problema es que no tienes un cargador Lipo con tension de 18V.

Pero debe haber algo economico.
se que ahora esta funcionando pero teines un step/down y un step-up que consumen varios mA aunque el Arduino no este funcionando y en un sistema de baterias no es bueno.

Bueno para no dejar la idea en el aire te he buscado un controlador MPPT o sea un controlador que saca el máximo de tus paneles solares sean de juguete o no, estoy considerando que pondrás algo mejor que esta prueba para entender el concepto.

Mira que interesante Controlador Solar MPPT Panel Solar 5A Step-down board módulo convertidor Buck Módulo de voltaje de corriente constante para Arduino

Estas son sus características

Nombre del módulo: 5 a buck voltaje constante corriente constante MPPT
Propiedades del módulo: módulo buck no aislado (BUCK)
Voltaje de entrada: 6-36 V
Tensión de salida:
1,25-32 V ajustable continuamente (la salida predeterminada 5 V)
Rango de configuración de voltaje MPPT: 6-36 V
Rango de corriente de salida: 0,05-5A (la corriente de salida predeterminada es 3A)
Rango de salida de las luces de giro: 0,01-5A (corriente de la lámpara de giro predeterminada 0.3A) el rango actual será una pequeña diferencia debido al error del parámetro de las piezas.
Display: none
Temperatura de funcionamiento:-40 ~ + 85 grados
Frecuencia de funcionamiento: 180 KHz
Eficiencia de conversión: hasta 95% (eficiencia, voltaje de entrada y salida, corriente y presión)
Protección de cortocircuito: Sí
Protección contra sobretemperatura: (apaga automáticamente la salida después de sobretemperatura)
Protección de polaridad inversa de entrada: ninguna, (si es necesario, añade la cadena Al diodo)
Salida protección antiirrigación: no, la salida debe estar conectada a la batería más diodo de bloqueo, de lo contrario quemará el módulo.
Indicador de carga: carga roja, verde brillante cuando está completamente cargado. La lámpara de giro es la detección de corriente de salida.
Instalación: tornillos 4 piezas 3mm
Conexión: entrada es entrada, salida es salida
Dimensiones del módulo: 60x31x22mm (sin medidor)

Bueno, como la salida es ajustable puedes fijarla en lo que gustes.. ahora bien, sirve para cargar las baterías? las LiPO no, tal vez unas de GEL si.

Gracias por el aporte, que no es poco!

Respuestas para tauro0221

Yo te sugiero que le instales un diodo entre el TP-4056 y la bateria pues cuando los paneles solares pieden el voltage previene que el voltaje de la bateria se descargue atreves del cargador de la batería.

Tomo nota, añadiría otro diodo entre el tp-4056 y la batería.
Me surge la duda de si tendría sentido el diodo que aparece entre la placa y el step-down.

También tienes que tener en consideración de que el step down que suple el micro cuando los paneles solares no suplen suficiente enegia este va consumir energia y descarga la bateria.

Tanto el micro como el modulo GSM, pasan a modo sleep después de las lecturas.
El consumo del step-down sin carga es ridículo 0.7mA

https://www.ebay.es/itm/312515296421

Consumo Idle

Respuestas para surbyte

No das datos de los paneles solares 6V que corriente?

Todavía no los he comprado, pero por precio/potencia (1€/W), había pensado en estos paneles:

https://es.aliexpress.com/item/33009790127.html

Specifications:
Working voltage: 6V
Output power: 1W
Working current: 0-200 MA
Product size: 110*60*2.5mm

Creo que tienes dos elementos que consumen de mas, el step-down y el step-up

Me decidí por ellos por que la tasa de eficiencia está por encima del 90%.

Mi enfoque seria Los paneles que ya veremos como distribuirlos pero tal vez ponerlos en serie y no paralelo, porque tampoco dices cual es el régimen de carga de las dos LiPO.

Pensé en paralelo, porque la idea es montar varios equipos de telemedida. Según su ubicación, es posible que la luz no sea suficiente para cargar las baterías. Al ponerlas en paralelo, puedo aumentar el numero de placas sin cambiar el resto de componentes.

Para las baterías, había pensado en unas LiIon 18650, con un régimen de carga de 1C, es decir hasta 3Ah, en la que mi carga real va a ser muy inferior. Por el mismo motivo que en las placas, había elegido ponerlas en paralelo, puedo aumentar la capacidad sin modificar el voltaje nominal.

Con dicha tensión consideraria que usar, tal vez alimentar directamente x Vin.

Deseche esa opción porque el regulador que monta Arduino en la entrada Vin es de tipo lineal, y este tipo de reguladores tienen un rendimiento malo (Rendimiento de un ~40%, el resto lo desperdicia en forma de calor).

Se que ahora esta funcionando pero tienes un step/down y un step-up que consumen varios mA aunque el Arduino no este funcionando y en un sistema de baterias no es bueno.

Totalmente de acuerdo

Bueno para no dejar la idea en el aire te he buscado un controlador MPPT o sea un controlador que saca el máximo de tus paneles solares sean de juguete o no, estoy considerando que pondrás algo mejor que esta prueba para entender el concepto.

No conocía los controladores MPPT, he estado leyendo y aunque no termino de comprenderlo bien entiendo que son capaces de aprovechar o exprimir mas los paneles para conseguir mas corriente.
He encontrado este, destinado a cargar baterías de litio de una celda (como mis 18650, en paralelo)
https://es.aliexpress.com/item/32899319453.html

Creo que va tomando mas color.

Bueno, sigo avanzando y posteo resultados porque seguro que viene bien a más gente.

Me llegaron las piezas que pedí antes de poner el primer mensaje, para montar algo similar al esquema que colgué.

Y mientras me llegan las piezas de lo que me propuso surbyte lo he montado para poder probar y aprender :smiley:

He montado los dos paneles en serie, por lo que tengo 12v y hasta 200mAh

2x Paneles --- diodo --- StepDown 5v --- TP4056 --- LiIon 18650 --- StepUp 5v --> Arduino

Foto:

Resultado:
Cuando la bateria está a un 80%, funciona. El TP4056 no demanda mucha corriente y todo va sobre ruedas
Cuando la bateria esta a un 20% el TP-4056 demanda más corriente de la que ofrecen los paneles y el Step Down que hay junto a los paneles cae por debajo de los 5v (2.2 ayer con día nublado). En cuanto quitas la batería, deja de haber consumo y todo parece volver a la normalidad (StepDown en 5.2v)

En cuanto llegue el cargado MPPT que tengo pedido, volveré a hacer pruebas.

Si son de buena calidad los paneles solares que compras por AliExpress? Sé que los chinos están produciendo cosas de gran calidad pero tengo la impresión de que aún es un volado el encontrar un proveedor de buena calidad.

Si cuando buscas calidad la pagas, no vas a tener problemas. Hay que leer los comentarios considerando que muchos son puestos por el mismo vendedor para influir en nosotros.