Ciao a tutti, spero di non sforare il regolamento aprendo tutti questi post su diversi argomenti!!!
Comunque in questo post cercavo delle conferme su quel che ho imparato.
Alimentare Arduino tramite batterie Ni-MH caricate con pannelli. Ho preso di esempio un progetto Instructables.
Posseggo 8x pannelli da 2V 220mAh (0.44Watt) e 4x AA stilo Ni-MH 1.2V 1900mAh. E' stato suggerito di non usare 4 batterie per inefficienza ma usarne solamente 2 + uno step up per portare la differenza di potenziale (@Etemenanki) a 5V ed alimentare Arduino.
Viene suggerito il seguente valore per i pannelli: Batteria 2.4V -----> Pannello 3.5V - 4V di conseguenza seguendo la teoria ed utilizzando 2xAA dovrei usare solamente 2 dei miei 8 pannelli ma non son sicuro che basti, suggerimenti?
Dopodiche' per caricare le batterie consigliata la regola C/10 quindi se non sbaglio io ho circa 3800mAh / 10 = 380 mA/H, questo il valore che dovrebbero fornire i pannelli per far durare il piu' possibile le batterie. Se uso 2 pannelli in serie arrivo a 4V e mettendone altri 2 in parallelo arriverei a 440mAh e come immagino il valore di 440mAh si raggiunge solo nei picchi di raggi perpendicolari d'estate di conseguenza penso che almeno 4 pannellini dovro' usarli!
Ultima cosa, circuito. Questo e' quello usato dal progetto pero' nel caso di batteria al Litio. Potreste dirmi come farlo nel caso di batteria Ni-MH? Inoltre volevo sapere: la batteria essendo collegata ad Arduino ed ai pannelli e' in un continuo ciclo di scarica/carica? C'e' modo di bloccare la ricarica delle batterie se raggiungono il massimo della capacita' ed utilizzare l'energia prodotta in piu' dai pannelli per alimentare arduino assieme all'ausilio delle batterie?
Detto questo dovrebbe esserci tutto!
(Progetto seguito QUI)
Grazie ancora in anticipo!
EDIT1: Dimenticavo, e' possibile poi tramite arduino ricavarsi lo stato delle batterie? Differenza di potenziale ed Ampere consumati in real time!
EDIT2: Mi son accorto che mettendo i pannelli in serie ottengo il voltaggio sommato mantenendo sempre a 220mAh la carica delle batterie il che e' ottimale se non fosse per la differenza di potenziale troppo alta siccome il range consigliato e' di 3.5V-4V quindi usero' 2 pannelli come prova domani. Mentre i 5V forniti dalle batterie tramite step-up non sono sufficienti ad alimentare arduino tramite il pin Vin come posso rimediare?
Come consiglio "di base" ... se vuoi realizzare un sistema di ricarica solare, o usi un controller con un caricatore "a pompa" a condenzatori (complicato), o usi un semplice modulo SEPIC (o buck-boost) seguito da un regolatore di carica fra il pannello solare e le batterie ... questo perche' i pannelli solari non danno praticamente mai tensione e corrente dichiarati, perche' i valori che trovi dichiarati sono "full illumination", cioe' in pratica sole estivo tipo "death valley" a picco sul pannello ... nell'uso normale avrai sempre valori inferiori, di solito da un terzo a due terzi del dichiarato, per cui e' sempre meglio, dove possibile, prevedere un sistema che esca con una tensione maggiore, poi con il regolatore buck-boost la converti in quella che serve a te (un buck-boost o sepic ti da' una tensione fissa in uscita sia che l'entrata sia piu alta, sia che sia piu bassa (almeno fino al suo limite inferiore di ingresso), per cui sfrutti il pannello anche in condizioni di poca luce, nuvole, eccetera, anche se ovviamente dara' di meno, il sistema riuscira' comunque a ricaricare un poco ...
Etemenanki:
Come consiglio "di base" ... se vuoi realizzare un sistema di ricarica solare, o usi un controller con un caricatore "a pompa" a condenzatori (complicato), o usi un semplice modulo SEPIC (o buck-boost) seguito da un regolatore di carica fra il pannello solare e le batterie ... questo perche' i pannelli solari non danno praticamente mai tensione e corrente dichiarati, perche' i valori che trovi dichiarati sono "full illumination", cioe' in pratica sole estivo tipo "death valley" a picco sul pannello ... nell'uso normale avrai sempre valori inferiori, di solito da un terzo a due terzi del dichiarato, per cui e' sempre meglio, dove possibile, prevedere un sistema che esca con una tensione maggiore, poi con il regolatore buck-boost la converti in quella che serve a te (un buck-boost o sepic ti da' una tensione fissa in uscita sia che l'entrata sia piu alta, sia che sia piu bassa (almeno fino al suo limite inferiore di ingresso), per cui sfrutti il pannello anche in condizioni di poca luce, nuvole, eccetera, anche se ovviamente dara' di meno, il sistema riuscira' comunque a ricaricare un poco ...
Ho letto un po' la guida fatta da @menneti... Arduino e' complesso.
Innanzitutto non vorrei contestare la tua soluzione ma usando questa che svantaggi incontrerei?
Il forum non mi carica le foto che inserisco usando il tag "img", scusa ma devo mettere il link.
Semplicemente collega le batterie usando lo step-up da 0.9 to 5V per alimentare arduino usando la USB ed alle batterie collega il pannello direttamente usando un diodo!
La guida e' questa (https://www.instructables.com/id/SOLAR-POWERED-ARDUINO-WEATHER-STATION/)
In pratica non stabilizza la dif di pot uscente dal pannello e va a caricare le batterie con una corrente ballerina a seconda del tempo atmosferico. Quello che non capisco e' se stabilizzo la Tensione con un sensore che mi hai consigliato, la corrente sara' sempre ballerina a seconda del tempo? Questo influira' sulla vita della batteria che continua a ricevere una corrente di carica non stabile?
Il convertitore per i 5V, lo devi mettere fra la batteria ed arduino, se serve ... questo per avere i necessari 5V stabili per la MCU ... quelli di cui parlo io sono da mettere fra il panello solare e la batteria, per dare alle batterie la necessaria tensione e corrente di carica anche in condizioni di poca luce, sfruttando i pannelli in modo ottimale ...
Etemenanki:
Il convertitore per i 5V, lo devi mettere fra la batteria ed arduino, se serve ... questo per avere i necessari 5V stabili per la MCU ... quelli di cui parlo io sono da mettere fra il panello solare e la batteria, per dare alle batterie la necessaria tensione e corrente di carica anche in condizioni di poca luce, sfruttando i pannelli in modo ottimale ...
OK chiaro!
E posso metere nel frattempo provvisorio solo il diodo? Almeno per vedere se funziona tutta e se le batterie si caricano o meno, oppure meglio che prendo il buck-boost prima di fare i test?
(Son in ansia di mettere tutto in funzione)
EDIT:
RETTIFICO TUTTO, il buck ci deve essere altrimenti rovino le batterie!
Quindi sono andato ad informarmi ancora e sono giunto a [questo](Lm317 dc-dc 1.5a 1.2-37v adjustable power supply board dc converter buck step down module Sale - Banggood.com sold out-arrival notice-arrival notice LM317/), economico e sufficiente, credo, per quel che devo fare, voltaggio basso ed amperaggio basso.
Poi ho trovato questo circuito che ho ridisegnato su come collegare il tutto.
Infine ho letto che quando le batterie son caricate, se mantenute in tensione, si surriscaldano con rischi correlati quali celle rovinate o batteria che "esplode", di conseguenza mi serve un circuito per scollegarle una volta che han raggiunto la loro carica e questo non ho idea di come farlo. Lo stesso vale per quando son scariche, una volta che han raggiunto 1V se si va sotto questa soglia le batterie si rovinano quindi poi dovro' provvedere nel codice un qualche sistema di stop di tute le funzioni per consumare il minimo indispensabile mentre le batterie recuperano un po' di carica!
Io continuo le ricerche nel frattempo potreste dirmi se l'LM317 puo' andare bene?
Nel frattempo sto dando una letto a questo articolo per capire meglio.
Grazie @Etemenanki ed anche a qualcun altro nel caso rispondesse!
Una volta finito il progetto lo postero' qui da qualche parte
L'LM317 collegato cosi fa da regolatore di corrente, ma non limita la tensione ... il sistema migliore e' che usi il primo convertitore (quello fra il pannello solare e le batterie), collegato alla batteria con una resistenza ed un diodo in serie ... il diodo impedira' che la batteria si scarichi verso il regolatore di notte, quando non funziona, e la resistenza limita la corrente di carica ... lo "sporco trucco" (che pero' funziona :P), e di regolare la tensione di uscita del primo convertitore in modo che sia, dopo il diodo, esattamente quella che avrebbe il pacco di batterie completamente carico, e di scegliere poi il valore della resistenza in modo che lasci passare meno della massima corrente di carica con il valore delle batterie completamente scariche ... si, lo so che non e' il sistema consigliato dai produttori di circuiti di ricarica, ma funziona lo stesso ... piu la batteria e' scarica, piu gli dai corrente per ricaricarla, piu si carica, meno corrente gli arriva (dato che dipende dalla differenza fra la tensione di uscita e quella delle batterie), e se vanno in carica completa, smettono in pratica di assorbire corrente da sole ... ho alcune lampade di emergenza autocostruite, che funzionano con lo stesso principio, sono collegate da piu di 10 anni ed ancora funzionano, credo che come "collaudo a lungo termine" possa valere qualcosa
Etemenanki:
L'LM317 collegato cosi fa da regolatore di corrente, ma non limita la tensione ... il sistema migliore e' che usi il primo convertitore (quello fra il pannello solare e le batterie), collegato alla batteria con una resistenza ed un diodo in serie ... il diodo impedira' che la batteria si scarichi verso il regolatore di notte, quando non funziona, e la resistenza limita la corrente di carica ... lo "sporco trucco" (che pero' funziona :P), e di regolare la tensione di uscita del primo convertitore in modo che sia, dopo il diodo, esattamente quella che avrebbe il pacco di batterie completamente carico, e di scegliere poi il valore della resistenza in modo che lasci passare meno della massima corrente di carica con il valore delle batterie completamente scariche ... si, lo so che non e' il sistema consigliato dai produttori di circuiti di ricarica, ma funziona lo stesso ... piu la batteria e' scarica, piu gli dai corrente per ricaricarla, piu si carica, meno corrente gli arriva (dato che dipende dalla differenza fra la tensione di uscita e quella delle batterie), e se vanno in carica completa, smettono in pratica di assorbire corrente da sole ... ho alcune lampade di emergenza autocostruite, che funzionano con lo stesso principio, sono collegate da piu di 10 anni ed ancora funzionano, credo che come "collaudo a lungo termine" possa valere qualcosa
Cavolo man, se faccio questo dovrai assistermi nel circuito, prima provo a farmelo da solo poi ti chiedo!
Un'altra cosa, se invece uso un mosfet non so di che tipo, ne come, per far si che una volta che la corrente raggiunge una certa tensione si apra/chiuda per non far passare piu' corrente.
Oppure avevo pensato a questa(la prima che ho trovato), non so se la conosci, B43 per misurare tensione e corrente.
Il problema che vorrei evitare e' che usando troppi componenti come un mosfet perdo la corrente in Watt dispersi in calore.
Usando il metodo da te descritto, se ho capito bene le batterie non si caricherebbero con una corrente constante giusto???
Etemenanki:
[...] migliore e' che usi il primo convertitore (quello fra il pannello solare e le batterie), collegato alla [...] la tensione di uscita del primo convertitore in modo che [...].
Rileggendo quel che hai scritto non ho capito cosa intendi per primo convertitore. Nello schema c'e' solo l'LM317 e mi hai detto che se messo cosi' fa da regolatore di corrente e non di tensione; devo usarne due?
Intendevo il mio suggerimento iniziale ... primo convertitore, buck-boost o SEPIC ... secondo convertitore, quello che dalle batterie genera i 5V stabilizzati per arduino ... a proposito, quante e quali batterie vuoi usare ?
Etemenanki:
Intendevo il mio suggerimento iniziale ... primo convertitore, buck-boost o SEPIC ... secondo convertitore, quello che dalle batterie genera i 5V stabilizzati per arduino ... a proposito, quante e quali batterie vuoi usare ?
Ok be' se riesci a rispondere anche alle altre domande che son pieno di modelli e cose da provare!
Comunque uso le Amazon Basics stilo!
Pensavo a 2 inizialmente e son ancora incerto se usarne due aggiuntive. Queste
Quindi nichel, Ni-Mh, o comunque pile da 1,2V, totale 2.4V ... per una maggiire durata del tutto sarebbe forse meglio usarne 4 in serie, 4.8V nominali ... O anche di piu se ci stessero ...
Ti serviranno poi un paio di questi, oppure di questi , oppure di questi, o comunque un paio di moduli in grado di fare da buck-boost ... il primo va connesso con l'entrata al pannello solare (con un diodo Schottky ed un bel condensatore elettrolitico), e regolato in modo che l'uscita sia uguale alla tensione massima del pacco batterie, piu la caduta di un diodo che andra' come protezione (poi tireremo insieme uno schema, adesso sono di corsa) ... il secondo, dalle batterie, produrra' i 5V per alimentarci le logiche ...
Mi inserisco solo un attimo. Le NiCd/NiMh sono decisamente meno amichevoli per quanto riguarda la gestione della ricarica rispetto alle Piombo o Litio. Sarebbe molto più semplice usare una normalissima 12V circa 2Ah.
Poi, le celle solari vanno usate tutte: 8 celle da 0.44W(picco) fanno 3.52W di potenza nelle migliori condizioni possibili, cioè 19.7Wh di energia catturata al giorno (in estate) o 5.6Wh al giorno in inverno (in regioni italonordiche). Se poi in mezzo mettiamo anche perdite di rendimento dovute a conversioni varie siamo già al limite della possibilità di tenere acceso il solo Arduino (che tra rendimenti e altro richiederà almeno 4Wh al giorno).
Claudio_FF:
Mi inserisco solo un attimo. Le NiCd/NiMh sono decisamente meno amichevoli per quanto riguarda la gestione della ricarica rispetto alle Piombo o Litio. Sarebbe molto più semplice usare una normalissima 12V circa 2Ah.
Poi, le celle solari vanno usate tutte: 8 celle da 0.44W(picco) fanno 3.52W di potenza nelle migliori condizioni possibili, cioè 19.7Wh di energia catturata al giorno (in estate) o 5.6Wh al giorno in inverno (in regioni italonordiche). Se poi in mezzo mettiamo anche perdite di rendimento dovute a conversioni varie siamo già al limite della possibilità di tenere acceso il solo Arduino (che tra rendimenti e altro richiederà almeno 4Wh al giorno).
Ciao, nessun problema più feedback ho meglio è. Più confronto!!!
Comunque a me basta che le batterie siano cariche anche perché Arduino sarà acceso per 2-3 volte al giorno per 20 secondi al massimo! Ed ora che me lo dici, si dovrò usare tutti i pannelli molto probabilmente ma inizio con 2 per vedere cosa produco per poi passare ad otto!!! Grazie
Etemenanki:
Quindi nichel, Ni-Mh, o comunque pile da 1,2V, totale 2.4V ... per una maggiire durata del tutto sarebbe forse meglio usarne 4 in serie, 4.8V nominali ... O anche di piu se ci stessero ...
Ti serviranno poi un paio di questi, oppure di questi , oppure di questi, o comunque un paio di moduli in grado di fare da buck-boost ... il primo va connesso con l'entrata al pannello solare (con un diodo Schottky ed un bel condensatore elettrolitico), e regolato in modo che l'uscita sia uguale alla tensione massima del pacco batterie, piu la caduta di un diodo che andra' come protezione (poi tireremo insieme uno schema, adesso sono di corsa) ... il secondo, dalle batterie, produrra' i 5V per alimentarci le logiche ...
TI rispondo oggi nel tardo pomeriggio che guardo tutto e provo a buttare giù un pseudocircuito per vedere se ho capito bene tutto quanto Grazie ancora
Prima domanda, cosa succede quando il voltaggio droppa sotto la soglia minima necessaria per il buck-boost?
Sto finendo il resto, appena pronto lo carico
EDIT: Ho preso al volo dei diodi Schottky perche' avevo una promo, spero vadano bene altrimenti ne prendo altri
Ho preso questi:
10PCS SR5100 SB5100 MIC 100V 5A Diodo raddrizzatore Schottky WF
Triko93:
Arduino sarà acceso per 2-3 volte al giorno per 20 secondi al massimo!
Allora il discorso cambia radicalmente, o meglio, i consumi giornalieri calano radicalmente scendendo a soli 0.003Wh... come potenza basterebbe una cella sola.
Si parlavo di batteria al piombo 12V. Due o tre celle in serie e un boost che eleva a 14V, non serve altro, anche la corrente è autolimitata dalle celle a meno di 100mA (il fusibile serve per i cortocircuiti in uscita). Come batteria ho indicato una 1.3Ah di capacità che mi sembra la taglia più reperibile ed economica:
Claudio_FF:
Allora il discorso cambia radicalmente, o meglio, i consumi giornalieri calano radicalmente scendendo a soli 0.003Wh... come potenza basterebbe una cella sola.
Si parlavo di batteria al piombo 12V. Due o tre celle in serie e un boost che eleva a 14V, non serve altro, anche la corrente è autolimitata dalle celle a meno di 100mA (il fusibile serve per i cortocircuiti in uscita). Come batteria ho indicato una 1.3Ah di capacità che mi sembra la taglia più reperibile ed economica:
Grazie Claudio per la tua partecipazione.
Allora le batterie le ho gia' acquistate ancora tempo fa che erano in promo e quindi puntavo ad usare quelle.
Diodo ho preso lo Schottky come mi aveva suggerito Ete (SR5100 100V 5A Diodo raddrizzatore Schottky WF), il modello non so se sia giusto altrimenti rimedio con quello che hai usato tu nel circuito.
Poi come buck boost ho preso questi 2 XL6009 (470) e XL6009(330) (sapreste dirmi cosa indicano i numeri sopra quei cubi neri?).
Ora premetto che usero' tutte 4 le batterie, se vedo che son sufficienti ne usero' solo 2 cosi' da tenerne 2 di scorta. Comunque avro' 4.8V totali con 1900mAh.
Ogni giorno scopro cose nuove e ve le riporto!
Allora il metodo di @Etemenanki si adatta alla mie ricerche, ovvero che per caricare le batterie serve una corrente stabile ed una tensione che aumenta man mano che le celle si caricano. Ho ancora un dubbio sul fatto della relazione tra Tensione e Corrente, ovvero la tensione fa come da BUS per trasportare la corrente? Se ho una tensione maggiore riesco a far passare maggiore corrente?
Altra scoperta, posso rilevare la tensione direttamente usando Arduino tramite l'ADC quindi ho comprato l B43 per nulla, va be'.
Vi riporto il circuito che guardando i vostri e secondo la mia raccolta dati dovrebbe andar bene (90% e' sbagliato).
Sto cercando di visualizzare quello che mi aveva detto @Etemenanki riguardo al circuito che man mano che la batteria si scarica aumenta la tensione e viceversa ma non riesco a visualizzarlo assieme ai componenti che dovrei usare!
Triko93:
...
Sto cercando di visualizzare quello che mi aveva detto @Etemenanki riguardo al circuito che man mano che la batteria si scarica aumenta la tensione e viceversa ma non riesco a visualizzarlo assieme ai componenti che dovrei usare!
Non e' esatto ... pensala in questo modo: tu hai il primo convertitore che ti da una tensione fissa, che sara' quella di ricarica delle batterie, anche se la tensione dei pannelli cambia ... questa tensione, o per essere piu precisi la DIFFERENZA fra questa tensione fissa e quella della batteria, insieme al valore della resistenza che metterai in serie al positivo, ti da anche la corrente di carica per la batteria (V=R*I) ... la batteria, invece, man mano che si scarica, diminuisce la propria tensione, e man mano che invece si carica la aumenta ... per cui, piu la batteria si scarica, piu la DIFFERENZA fra le due tensioni aumenta, quindi aumenta la tensione ai capi della resistenza, il che fa aumentare anche la corrente di ricarica, e viceversa ... non si tratta di una carica a corrente costante, ma a tensione costante (quella in uscita dal primo convertitore, appunto), in cui la corrente varia in funzione del livello di scarica della batteria, quando e' piu scarica, assorbe piu corrente, quando e' carica non ne assorbe quasi piu ...
E no, non serve che usi un LM317 come regolatore di corrente, perche' quella cambia in funzione appunto della carica della batteria, e la massima corrente applicabile sara' data gia dal valore della resistenza, il regolatore non serve ... servira' invece il secondo convertitore fra la batteria ed arduino, perche' ovviamente la tensione della batteria cambia, per cui per avere i 5V stabili sia che la batteria sia a piena carica, sia che sia a meta', dovrai mettercelo ...
