Sistema alimentazione con batteria tampone + solare

Buongiorno, ho letto un po di discussioni riguardo alimentazione con batteria tampone ma non ho trovato ciò che mi soddisfa. Per alimentare il mio sistema di automazione che deve essere attivo 24h/24h attualmente ho un minipc con batteria integrata, un micro ups 12V per il router. I 3 Arduino sono collegati ed alimentati direttamente da USB. Il tutto assorbe circa 25Wh alimentato a 12V.

Devo cambiare mini-pc e micro ups ed alimentare il tutto con un singolo alimentatore a 12V con batteria tampone.

Stavo valutando: alimentatore switching con gestione della batteria tampone. Prenderei uno step down converter DC-DC a 7 volt per alimentare un arduino che controlla la carica della batteria e mi avvisa se scende sotto un certo valore. Questo pacchetto sarebbe già tutto pronto, mi compro l'alimentatore, arduino e step down li ho e sono apposto.

Vorrei però aggiungere anche la possibilità di aggiunta di un pannello solare (me ne hanno regalato uno da 230W) e qua viene il difficile: l'idea è quella di alimentare minipc e router con il solare quando c'è sole, di notte sfruttare la batteria e se dovesse scaricarsi attivare l'alimentatore per ricaricarla/alimentare il carico.

Potrei prendere una batteria Pb con capacità tale da assicurarmi un po di ore durante la notte, in questo caso basterebbe pannello solare, regolatore di carica e batteria ma rischierei di necessitarne di una troppo grossa. Soluzione scartata.

Quello che vorrei fare è utilizzare quindi arduino che come dicevo verifica se il pannello sta producendo corrente e tramite relè commutare l'alimentazione del carico e la carica della batteria sul solare. Se non c'è il sole (no produzione di corrente), viene ripristinata l'alimentazione dello switching che alimenta carico e batteria... Insomma, quello che vorrei fare con arduino è un regolatore di carica (come quello dei pannelli solari) con l'aggiunta di un ingresso proveniente da un alimentatore: -c'è il sole e il pannello produce corrente --> alimento carico e batteria -non c'è sole e non produco corrente (o ne produco poca) --> subentra l'alimentatore per alimentare carico e batteria -non c'è sole e nemmeno corrente (ad esempio causa temporale) --> alimento il carico con la batteria.

Secondo voi, la cosa è fattibile? Se non erro i regolatori di carica per pannelli solari cortocircuitano l'ingresso quando la batteria raggiunge il massimo valore di carica quindi sarebbe impensabile di collegarci un alimentatore...

Il rele’ non e’ una buona soluzione in quei casi, meglio qualche buon vecchio diodo al silicio, o ancor meglio Schottky di potenza, che ormai si trovano facilmente … :wink:

Esempio:

alim-ard-batt.png

Questo sistema, cambiando ovviamente i valori per adattarli alla tua batteria, puo essere utilizzato per tenere collegata ed in carica una batteria mentre alimenti un circuito con l’alimentatore, quando l’alimentatore si scollega, automaticamente interviene la batteria, senza bisogno di alcun rele’ o circuito di controllo … ovviamente nel tuo caso la batteria sara’ quella al piombo, quindi l’alimentatore dovrebbe essere stabilizzato e da 13.5V (per fornire alla batteria un livello di tensione sufficente a mantenerla carica), mentre la resistenza andra’ calcolata in base alla massima corrente di ricarica che vuoi dargli …

Nota: alimentatore da 13.5V, perche’ in quel tipo di utilizzo non ha senso “spingere” la ricarica della batteria al 100%, che richiederebbe 13.8V sulla batteria … qui invece con quei valori, si ritrovano comunque circa 13V sulla batteria in fase di ricarica, il che la mantiene comunque intorno al 90% della massima capacita’, senza la necessita’ di usare circuiti di controllo specifici :wink:

EDIT: dal pannello solare, dopo un diodo, devi entrare in un regolatore “SEPIC” (o buck/boost) con un bel condensatore robusto in ingresso … in questo modo, sia che sia ben illuminato, sia che lo sia poco, l’energia prodotta sara’ sempre sfruttata … poi l’alimentatore ed il regolatore li potrai comunque collegare all’ingresso, bastano altri due diodi di portata adeguata per disaccoppiarli :wink:

Grazie Etemenanki,
a questo punto risparmierei l’acquisto dell’alimentatore con gestione della batteria tampone.
Prenderei un semplice switching da 4A regolato a 13.5V, i diodi e la batteria (più ovviamente fusibili di protezione ecc.). Arduino lo utilizzerei per monitorare la tensione della batteria che in caso di anomalia manda l’info al sistema domotico e quindi a me (posso pensare ad una devices istruita da Arduino che mi indica in tempo reale la tensione della batteria). Lamancanza di corrente a casa è già segnalata (prelevo i 12V in uscita da un alimentatore e lo mando in un fotoaccoppiatore colelgato ad arduino).

Nel momento in cui vorrò gestire anche il pannello solare però non ho capito bene come comportarmi… Adesso vado a vedere che è il “SEPIC”, non l’ho mai sentito nominare (beata ignoranza!) ma non mi è ben chiaro come metterlo in parallelo al circuitino da te postato.

In ogni caso grazie mille, mi hai già aiutato a risolvere l’80% dei miei desideri!

Un regolatore SEPIC, detto anche buck/boost, e' un tipo di convertitore DC/DC in cui non importa se la tensione di ingresso e' piu alta o piu bassa di quella di uscita ... nei "normali" regolatori switching, o sono BUCK, cioe' la tensione di ingresso deve per forza essere piu alta di quella di uscita, o sono BOOST, cioe' l'ingresso deve essere per forza piu basso dell'uscita, altrimenti non funzionano correttamente ... i SEPIC o buck/boost invece funzionano in entrambi i casi, quindi sono anche usati come regolatori di carica per le batterie mantenute dai pannelli solari, perche' sia che il pannello sia in piena luce (e dia la massima tensione) sia che sia nuvolo o in ombra (e quindi dia il minimo), il regolatore riuscira' sempre a sfruttare l'energia ricevuta, magari anche solo ad impulsi in caso di bassa tensione, per continuare a dare energia alla ricarica della batteria ...

EDIT: non va in parallelo al mio circuito, ma all'ingresso, o come alternativa all'alimentatore, o insieme a quello, usando due diodi per disaccoppiare i due positivi ...

Ecco, conoscevo i STEP UP - DOWN buck-boost. Non avevo mai sentito sotto il nome di SEPIC! Ok, ho capito benissimo il tutto. Ora devo valutare bene i componenti: alimentatore e batteria in primis, poi aggiungerò il solare. Solo un'altra curiosità: non ho mai avuto a che fare con i diodi Schottky, considerando che il carico massimo del mio sistema sia di 5A (attualmente sono a 2A circa), pensavo di prendere un alimentatore switching da 10A, una batteria da 10-15Ah, i diodi da 10A dovrebbero bastare, è corretto?

Si tende sempre ad abbondare un po, con la portata in corrente dei componenti, per non vederli "fumare via" in caso di occasionali sbalzi ... quindi se trovi diodi sckottky da 10A, mettine uno, se li trovi da 4A o 5A usane 2 in parallelo, fai comunque in modo che la massima corrente che possono sopportare sia almeno una volta e mezzo quella che ti serve, se il doppio meglio ... se si parla di correnti alte, ovviamente potrebbe non essere possibile o conveniente comperare componenti singoli con il doppio della corrente richiesta, quindi usarne due o tre in parallelo risolve il problema (almeno per applicazioni non "critiche" ;))