serra domotica con arduino

salve a tutti, eccomi ritornato qua con un nuovo progetto e nuovi problemi. il progetto che ho intenzione di attuare oggi è una serra domotica totalmente automatizzata controllata da arduino uno e tutti, e dico tutti i suoi pin (beh eccetto lo 0 e l'1).
per ora mi limito a condividere il progetto e a esporvi i problemi, ma appena posso aggiorno con la descrizione completa del progetto, casomai qualcuno lo volesse riprodurre.

il primo problema riscontrato è il seguente, io voglio alimentare arduino con 5 (si nello schema sono 4) pile ricaricabili da 1,2v quindi per un totale di 6v, queste pile saranno ricaricate attraverso un panello solare da 6 volt, solo che non so come devo fare il cablaggio in modo da ricaricare le pile e non aggiungere altri 6v a quelli delle batterie dal momento che che 6 pile saranno attaccate anche alla ventola da 12v in modo da arrivare a 11v sommando appunto le pile e l'arduino (nello schema le pile non sono collegate a niente ma dovranno essere collegate alle due file in basso della breadboard). quindi la mia domanda è, come devo fare il cablaggio in questa zona, considerando che ci dovrò aggiungere qualcosa per non distruggere le batterie??
la mia seconda/terza domanda è l'arduino reggerà, o meglio terra tutte le cose in vita, ma sopratutto il cablaggio è giusto??

ringrazio in anticipo per eventuali risposte.
buona notte, dato che sto scrivendo alle 2.21 ahahaha

un paio di note :slight_smile:

l'LCD e un I2c come l'RTC quindi usano gli stessi pin SDA e SCL che per l'LCD potrebbero essere (visto che sono sdoppiati) i primi 2 vicini al pulsante reset

stai mettendo 5 led bianchi in serie con una sola resistenza da 470 Ohm, ma i led bianchi tipicamente necessitano di 3V l'uno ed in serie fanno 15V (luce notturna? :smiley: ti alzi di notte per vedere se le piante crescono?)

i 6V delle battterie non li puoi collegare e sommare ai 5V di Arduino per fare 11V,
collega i sensori ad arduino
e motori, stepper e servo alle batterie (la ventola immagino richieda abbastanza corrente per funzionare... chissà quanto durano le batterie)

alcatrak:
il primo problema riscontrato è il seguente, io voglio alimentare arduino con 5 (si nello schema sono 4) pile ricaricabili da 1,2v quindi per un totale di 6v, queste pile saranno ricaricate attraverso un panello solare da 6 volt

Primo problema, 6V sono una tensione scomoda, ancora di più se non provengono da una sorgente stabilizzata. Sono pochi per essere convertiti comodamente nei 5V -perfettamente stabilizzati- richiesti dalla logica, e richiedono un ulteriore step-up per alimentare carichi a 12V.

Secondo problema, non esiste un pannello da 6V, ogni cella eroga da 0 (al buio) a un massimo (in piena luce a vuoto) dipendente dall'irraggiamento, quindi l'indicazione 6V su un "pannello" può indicare diverse cose, ma sicuramente non butta fuori sempre 6V. Già questo implica che per caricare una batteria quasi sempre serve un regolatore intermedio (sicuramente per caricare una batteria da 6V servono più di 6V).

Terzo problema, la mia sfera di cristallo mostra che il "pannello" a cui stai pensando è una celletta "6V" tipo questa. La sfera ci ha azzeccato? Se si, la domanda seguente è: pensi davvero di poter coltivare qualche ettaro nel deserto avendo a disposizione solo un cucchiaio di acqua? Si, perché è un problema di quantità di acqua... non quella da dare alle piante, ma quella da tirare fuori dal sole per far funzionare tutto il resto e quella contenuta nella batteria. Quanta acqua (energia, joule, wattora) richiede tutto l'insieme per funzionare? In sostanza qual è il consumo di energia giornaliero?

Patrick_M:
un paio di note :slight_smile:

l'LCD e un I2c come l'RTC quindi usano gli stessi pin SDA e SCL che per l'LCD potrebbero essere (visto che sono sdoppiati) i primi 2 vicini al pulsante reset

stai mettendo 5 led bianchi in serie con una sola resistenza da 470 Ohm, ma i led bianchi tipicamente necessitano di 3V l'uno ed in serie fanno 15V (luce notturna? :smiley: ti alzi di notte per vedere se le piante crescono?)

i 6V delle battterie non li puoi collegare e sommare ai 5V di Arduino per fare 11V,
collega i sensori ad arduino
e motori, stepper e servo alle batterie (la ventola immagino richieda abbastanza corrente per funzionare... chissà quanto durano le batterie)

Claudio_FF:
Primo problema, 6V sono una tensione scomoda, ancora di più se non provengono da una sorgente stabilizzata. Sono pochi per essere convertiti comodamente nei 5V -perfettamente stabilizzati- richiesti dalla logica, e richiedono un ulteriore step-up per alimentare carichi a 12V.

Secondo problema, non esiste un pannello da 6V, ogni cella eroga da 0 (al buio) a un massimo (in piena luce a vuoto) dipendente dall'irraggiamento, quindi l'indicazione 6V su un "pannello" può indicare diverse cose, ma sicuramente non butta fuori sempre 6V. Già questo implica che per caricare una batteria quasi sempre serve un regolatore intermedio (sicuramente per caricare una batteria da 6V servono più di 6V).

Terzo problema, la mia sfera di cristallo mostra che il "pannello" a cui stai pensando è una celletta "6V" tipo questa. La sfera ci ha azzeccato? Se si, la domanda seguente è: pensi davvero di poter coltivare qualche ettaro nel deserto avendo a disposizione solo un cucchiaio di acqua? Si, perché è un problema di quantità di acqua... non quella da dare alle piante, ma quella da tirare fuori dal sole per far funzionare tutto il resto e quella contenuta nella batteria. Quanta acqua (energia, joule, wattora) richiede tutto l'insieme per funzionare? In sostanza qual è il consumo di energia giornaliero?

Ciao, intanto grazie per avermi risposto, ora con calma riscontro un po' alle informazioni che mi avete chiesto o hai consigli :smiley:

Andiamo per ordine per capirci meglio, iniziamo col fatto del display, è obbligatorio metterlo a quei pin? No perché se in caso lo è aggiusto subito altrimenti preferisco vederlo li per un fatto di ordine, ma soprattutto perché sono un perfettino di mer**a :slight_smile:
Per i led lascia stare dato che tanto li prendo da internet già fatti che impiegano 5 v, quella è soltanto una riproduzione XD
Per il fatto dei volt ero sicuro si potessero sommare, quindi mi sa che ci devo mettere una batterie da 12v così sono a posto ahahah

Ora rispondo a claudio_FF :slight_smile:
Quanto consuma non lo so, non saprei neanche come vedere, comunque dato che mi sconsigli i 6 volt stavo pensando di metterci 12v, magari una batterie intera e non sommando i volt di varie batterie, per il pannello si ci ha azzeccato la sfera magica, non è proprio quello, ma si. Quindi cosa mi consigli di fare metterci un pannello con volt maggiori per tenere sempre carica la batteria? Come calcolo il consumo? Perché io pensavo di far così, durante li giorno la batteria si carica e intanto si usa, ma principalmente si carica e durante la notte si usava e basta

alcatrak:
pensavo di far così, durante li giorno la batteria si carica e intanto si usa, ma principalmente si carica e durante la notte si usava e basta

Ok, questo è come dire: annaffio il deserto e divento il magnate dei pomodori del Sahara. Il ragionamento non fa una piega, è tecnicamente fattibile. Però... ce la farò con la bottiglietta da mezzo litro dello zaino?

Qui arriva la realtà: no, con solo quella bottiglietta non ce la posso fare. Per fare le cose servono delle quantità ben precise.

Un circuito consuma energia (wattora, Wh).
L'energia è la potenza per il tempo.
La potenza è la portata per la pressione (corrente per tensione)
Quindi per sapere quanta energia ci serve dobbiamo misurare la corrente, la tensione e il tempo.

Questa è l'acqua che ci serve.

Ora dobbiamo vedere dove andare a prenderla. Il sole ce la tira a secchiate (circa tre o quattro volte più abbondanti in estate che in inverno). Noi dobbiamo raccogliere quel che possiamo di quelle secchiate, e metterne via anche per la notte, e magari per qualche giorno buio...

Un Arduino consuma una ventina di mA a 5V costantemente, vuol dire una potenza di 0.1W, che in 24 ore fanno 2.4Wh di energia al giorno (876Wh all'anno).

Il DBM (dimensionamento barbaro minimo) vuole che un pannello capti annualmente almeno 2.5 volte l'energia consumata, cioè 2.19kWh.

In Italia un pannello correttamente orientato estrae annualmente da 1.2 a 1.5kWh per ogni watt di picco di pannello (i nordisti sono più sfortunati), questo vuol dire che la potenza minima di picco di in pannello per alimentare il solo Arduino non deve essere inferiore a 2.19/1.2 = 1.8W

Se ci sono altri consumi tutto aumenta in proporzione. Il DBM comunque non garantisce di non restare a secco in inverno, è solo un calcolo di massima.

Il DBM prevede anche una batteria che contenga almeno 3.5 volte l'energia consumata giornalmente, quindi per il solo Arduino sarebbero almeno 8.4Wh.

Che batteria minima servirebbe? Una che contenga almeno 8.4Wh, può essere tanto una 12V 0.7Ah, che una 3.7V 2300mAh.

Come sopra, se ci sono altri consumi tutto aumenta in proporzione.

E la ricarica? Punto dolente, durante le brevi "secchiate" bisogna riuscire a catturare più litri di quelli che il circuito beve durante tutto il resto del tempo. Tutto il surplus andrà a caricare la batteria.

Immaginiamo di voler ricaricare la nostra 8.4Wh in tre giorni, vuol dire altri 2.8Wh surplus al giorno,
(2.4+2.8 )365=1.898kWh/anno.
Serve un pannello minimo 1.898
2.5/ 1.2 = 4W

Quanto era la celletta di Amazon? Ah si, 0.7W. Quasi sette volte meno del minimo richiesto per far funzionare il solo Arduino senza niente altro... (e non abbiamo parlato di rendimenti che peggiorano ancora le cose)

Per far funzionare decentemente il solo Arduino è quindi necessario un pannello tipo questo con una bella batteria 12V 1.2Ah, un regolatore di carica (magari senza LED che consumano inutilmente) e uno step-down per produrre i 5V... oltre a un punto senza ombre dove poter piazzare il pannello, con inclinazione ottimizzata per il sole invernale.

Quindi sotto col tester, quanto assorbimento per quanto tempo ecc e fare una stima giornaliera e annuale :wink:

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Andiamo per ordine per capirci meglio, iniziamo col fatto del display, è obbligatorio metterlo a quei pin? No perché se in caso lo è aggiusto subito altrimenti preferisco vederlo li per un fatto di ordine, ma soprattutto perché sono un perfettino di mer**a :slight_smile:

Sarai anche perfettino :slight_smile: ma o lo metti li e funziona in un certo modo oppure lo lasci dov'è ma complichi il programma usando una comunicazione I2C simulata...

Patrick_M:
Sarai anche perfettino :slight_smile: ma o lo metti li e funziona in un certo modo oppure lo lasci dov'è ma complichi il programma usando una comunicazione I2C simulata...

A proposito... alla corrente potrebbe non piacere la perfezione estetica... se passa "dalla parte sbagliata" si possono creare malfunzionamenti. Ad esempio le correnti elevate di motori o altri dispositivi non devono mai passare "dentro" Arduino, le masse GND vanno collegate assieme in un punto esterno vicino all'alimentatore... anche se è "brutto" :wink:

Questi circuiti "di una volta" funzionavano perfettamente :grinning:

però le 2 resistenze marroni sono arrostite ben bene :slight_smile:

Mah, resistenze mar toni da nuove io me ne ricordo
Comunque qualche segno di riparazione si vede

Ok ragazzi come sempre grazie per l'aiuto che mi state dando :slight_smile:
Allora rispondo come sempre in ordine XD
Per quanto riguarda i consumi mi metto subito a fare i calcoli e appena pronti ve li posto, per quanto riguarda i pannelli ho capito non appena finito i calcoli vedo quali prendere partendo da quelli che mi hai linkati, per il resto ok, assolutamente l'efficienza prima della perfezione :wink: solo non ho capito quella cosa del genere O.o

Standardoil:
Mah, resistenze mar toni da nuove io me ne ricordo
Comunque qualche segno di riparazione si vede

si si anch' io le ricordo :slight_smile: ma soprattutto quella in basso ha la prima banda bene arrostita :smiley:

Quelle erano resistenze a carbone (impasto di polvere di carbone e buffer compressi) con tolleranze del 20% ... si arrostivano abbastanza di frequente, specie se usate, come in quella foto, sotto valvole che scaldavano come stufette :smiley: