Solar panel + Ni-MH

Etemenanki:
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 ...

EDIT: una cosa del genere, alla fine ...

Allora, adesso ho capito meglio e la formula che stai usando sarebbe deltaV = R*I; piu' il delta cresce e piu' corrente passera' perche' la batteria si sta scaricando. Detto questo adesso mi e' chiaro cos'avevi fatto.
Due cose:

  1. Puoi spiegarmi come mai hai scelto proprio il valore di 4700 microFarad sul primo Cap e 100 nanoFarad sul secondo?

  2. Come ti avevo gia' detto volevo cercare di dar vita lunga alle batterie ed ho letto altre info e si accordano tutte su un luogo comune: la batteria durera' molto di piu' se verra' caricata solo quando ha raggiunto la scarica quasi completa ovvero 1 Volt (soglia minima) e la carica deve essere costante (regola C/10 o maggiore) con tensione che varia nel tempo, una voltacaricata andrebbe scaricata fino al 10-20% della sua carica e poi ripetuto il processo.
    Usando il tuo metodo super gaze la batteria sarebbe sempre sotto carica e questo sarebbe un problema con il rischio di rovinarla subito, puoi darmi un parere su questo fatto?
    Intanto ti esplico quello che avevo pensato: tramite software facevo tutti i controlli necessari ed usando un relay collegavo e scollegavo il circuito di carica a seconda della tensione che leggevo dalle batterie poi pero' ho pensato che in questo caso Arduino non si sarebbe accesso 2-3 volte al giorno ma dovrebbe essere quasi sempre acceso per fare questi controlli, quindi per risolvere il problema dovrei fare dei test sul campo e vedere effettivamente quanta corrente consuma e di conseguenza far due calcoli per vedere se accendendo il nano 2-3 volte al giorno riesco a fare i controlli necessari. Un altro problema e' che una volta che la batteria si carica ed Arduino e' spento essa si surriscalda con il rischio incendio e dovrei usare un sistema di auto scollegamento una volta raggiunto il deltaV = 0 cioe' punto di massima carica perche' da qui in poi il deltaV diventa negativo e la tmeperatura sale senza caricare la batteria ed avevo pensato ad usare un MOSFET (non saprei in che modo) per fargli capire che una volta raggiunti i 5V si attiva e blocca il circuito, ma non funzionerebbe.
    Altra soluzione usare un controllore particolare che fa questo e controlla il voltaggio della batteria tramite partitore di tensione.
    Altra ancora usare Lowpower.powerDown(SLEEP_FOREVER) per far andare completamente KO arduino tramite un sensore di luce alla notte cosicche' i consumi dichiarati son 1.7 microAmpere e di giorno sempre tramite il sensore di luce che da l'INPUT per svegliarlo cosi' da poter risparmiare un sacco di energia ed impiegarla per fare i controlli di carica delle batterie!
    Tabella consumi rocketscream

Un ultima usare il tuo metodo e rovinare le batterie piu' in fretta con il guadagno di non aver tutta la sbatta di far questi mille controlli ed altro!

Aspetto il tuo parere/risposta :smiley: Grazie ancora!

Condensatori ... sono valori standard e non critici ... il primo fa semplicemente da "mini-serbatoio" di energia per il pannello, e puo tranquillamente andare da 2200u a 10000u senza problemi ... il secondo e' solo come ulteriore filtro di alimentazione ...

batterie ... probabilmente chi ha scritto quegli articoli si dovrebbe un po aggiornare :wink: ... erano le vecchie Ni-Cr che avevano il cosiddetto "effetto memoria" e richiedevano cariche un po particolari per continuare ad essere efficenti ... le nuove Ni-Mh non ce l'hanno (o comunque microscopico), per cui non serve scaricarle per forza ogni volta ... inoltre con il mio sistema non si possono surriscaldare ... non sono come le celle al piombo che continuano ad assorbire corrente anche quando sono cariche, le Ni-Mh assorbono solo la corrente che gli serve per caricarsi, cosi se la tensione del primo convertitore si regola con precisione, quando il deltaV arriva vicino a zero, la corrente e' ormai talmente bassa da fare al massimo da mantenimento, la batteria quasi non se ne accorge ... inoltre il diodo impedisce alla batteria di scaricarsi attraverso l'uscita del convertitore quando il pannello non puo piu fornire energia, per cui non c'e' deltaV negativo ... certo, non usa componenti specializzati, ma a me in una decina di anni questo sistema di carica tampone problemi non ne ha mai dati ... ed in piu e' relativamente semplice, il che non guasta mai :wink:

Triko93:
luogo comune: la batteria durera' molto di piu' se verra' caricata solo quando ha raggiunto la scarica quasi completa

Che se anche fosse vero (e non lo è, come ti ha detto il metademone), sarebbe comunque impossibile da attuare: tu devi caricare le batterie quando hai il sole; questa sola considerazione basta a fermare tutto il resto del discorso..........

Standardoil:
... tu devi caricare le batterie quando hai il sole; questa sola considerazione basta a fermare tutto il resto del discorso...

Non c'e' problema, usiamo un pin analogico per leggere la carica residua, ed un'uscita che pilota un teleruttore di potenza per accendere il sole quando serve ... semplice, no ?

(scusa, non ho resistito :D)

Etemenanki:
Condensatori ... sono valori standard e non critici ... il primo fa semplicemente da "mini-serbatoio" di energia per il pannello, e puo tranquillamente andare da 2200u a 10000u senza problemi ... il secondo e' solo come ulteriore filtro di alimentazione ...

batterie ... probabilmente chi ha scritto quegli articoli si dovrebbe un po aggiornare :wink: ... erano le vecchie Ni-Cr che avevano il cosiddetto "effetto memoria" e richiedevano cariche un po particolari per continuare ad essere efficenti ... le nuove Ni-Mh non ce l'hanno (o comunque microscopico), per cui non serve scaricarle per forza ogni volta ... inoltre con il mio sistema non si possono surriscaldare ... non sono come le celle al piombo che continuano ad assorbire corrente anche quando sono cariche, le Ni-Mh assorbono solo la corrente che gli serve per caricarsi, cosi se la tensione del primo convertitore si regola con precisione, quando il deltaV arriva vicino a zero, la corrente e' ormai talmente bassa da fare al massimo da mantenimento, la batteria quasi non se ne accorge ... inoltre il diodo impedisce alla batteria di scaricarsi attraverso l'uscita del convertitore quando il pannello non puo piu fornire energia, per cui non c'e' deltaV negativo ... certo, non usa componenti specializzati, ma a me in una decina di anni questo sistema di carica tampone problemi non ne ha mai dati ... ed in piu e' relativamente semplice, il che non guasta mai :wink:

Certo certo, se funziona allora ok.
Gli articoli riguardanti quel che ti ho detto li ho presi qui, qui, qui piu' un po' di link stack overflow e questo in particolare che l'utente spiega che serve un circuito complesso e ne utilizza uno per staccare le batterie una volta cariche. E' di 1 mese fa, quindi boh!
Chiedero' anche all'universita' se c'e' qualche docente esperto di queste batterie e se puo' aggiornarmi. Tengo comunque buono quel che mi hai detto.

Ma stai usando anche tu batterie Ni-MH, e ti stan durando da 10 anni? Se han resistito le tue che eran con vecchie tecnologie quelle che fan oggi dovrebbe essere immortali nel caso!!!!

Riguardo i condensatori chiaro!

@Standardoil Eh per l'appunto pensavo di farle caricare solo quando c'era il sole e vedere quanto mi durano con l utilizzo di arduino etc etc!!!!

Volevo aggiungere: FINALMENTE FULL MEMBER! Me ne son accorto ora!!!!
Bellissimo poter aprire un topic e commentare senza dover aspettare! Che soddisfazione!

Ciao a tutti, scusate se mi intrometto ma l'argomento mi interessa perchè sto per costruire una cosa analoga pure io.
Mi avete decisamente facilitato il compito con questa discussione, quindi grazie (Karma++ ad entrambi)

Ho un ultimo dubbio da smarcare:

Che tensioni di carica e scarica vanno considerate per le 4 batterie, al fine di dimensionare e tarare bene il tutto?

Guardando un po' i datasheet delle batterie NiMh, si nota come, in fase di scarica, al valore nominale di 1,2V corrisponda una tensione di piena carica di 1,4V con rapido abbassamento a circa 1,2 per poi addolcire di molto fino ad arrivare attorno ad 1,1V ad un vero e proprio crollo quasi verticale.

La caria va fatta fornendo una tensione pari a quella nominale o a quella di piena carica?
Cioè 4 * 1,2V oppure 4 * 1,4V?
(Poi suggeriscono di tenere un margine di 15 o 30 mV ulteriore)

Appurata la tensione da fornire, per dimensionare la resistenza in modo da limitare la corrente ai 200mA cioè 1/10 della capacità delle batterie che assumiamo essere di 2000mAh, che tensione minima di scarica va considerata? 1,1V? 1,0V? meno? sempre * 4 ovviamente.

Le tolleranze sono talmente vicine che se si considera una tensione sbagliata si rischia di far arrivare in certi momento una corrente anche doppia rispetto a quella corretta. Non una bella cosa.

Voi come vi regolate?

P.S.:

Etemenanki:
Non c'e' problema, usiamo un pin analogico per leggere la carica residua, ed un'uscita che pilota un teleruttore di potenza per accendere il sole quando serve ... semplice, no ?

Occhio ad isolare otticamente i due dispositivi per non avere disturbi eccessivi sul circuito principale.
Per l'isolamento consiglio
Questo

Etemenanki:
(scusa, non ho resistito :D)

Scusate ma non ho resistito nemmeno io :wink:

Etemenanki:
Non c'e' problema, usiamo un pin analogico per leggere la carica residua, ed un'uscita che pilota un teleruttore di potenza per accendere il sole quando serve ... semplice, no ?

Sprecone
io uso un teleruttore di potenza con contatti NC, alimentato dalla pila
pila scarica -> teleruttore cade -> sole si accende -> pila si carica
risparmiato un ingresso, mica male come risultato.......... ed anche fail-safe

Standardoil:
Sprecone
io uso un teleruttore di potenza con contatti NC, alimentato dalla pila
pila scarica -> teleruttore cade -> sole si accende -> pila si carica
risparmiato un ingresso, mica male come risultato.......... ed anche fail-safe

In linguaggio comprensibile cosa avresti detto? Perche' non ho capito

Etemenanki:
Non c'e' problema, usiamo un pin analogico per leggere la carica residua, ed un'uscita che pilota un teleruttore di potenza per accendere il sole quando serve ... semplice, no ?

(scusa, non ho resistito :D)

era riferito a questo :wink:

Tornando allo sporco trucco

Etemenanki:
... 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 :wink:

Ho trovato scritto da qualche parte che se si scende sotto la tensione di 1V, le batterie rischiano di rovinarsi per eccesso di scarica, quindi tornando al mio dubbio e in base a quello che scrivi sarebbe:

Vpacco completamente carico = 4 * 1,4V =5,6V
Vscarica = 4 * 1V = 4V
Icarica <= 200mA
R = 5,6V - 4V / 200mA >= 8ohm? e almeno 1/2W

Etemenanki:
... 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 :smiley:

Sei sicuro che dopo 10 anni questa batteria tenga ancora bene la carica? Non è che magari tiene il tempo necessario per riattaccare l'elettricità e cioè solo qualche minuto?
Con le luci di emergenza non si sa mai il grado di efficienza perchè non si usano mai per lunghi periodi.

In base alla tua esperienza, si potrebbe dire che non è vero che si caricano solo a corrente costante perchè in questo caso sarebbe a tensione costante e per di più ad intermittenza (se non scatta nel frattempo il teleruttore che spegne il sole per risparmiare).
Smentirebbe un po' quanto si afferma ovunque, il chè non mi stupirebbe poi così tanto.

maubarzi:
Vpacco completamente carico = 4 * 1,4V =5,6V
Vscarica = 4 * 1V = 4V
Icarica <= 200mA
R = 5,6V - 4V / 200mA >= 8ohm? e almeno 1/2W

Se non hai letto tutta la discussione l avevo scritto in parte ma a quanto pare non c è da tener conto moltissimo, basterebbe solo avere la Vpacco full appunto al voltaggio max, ti ricordo che le Ni-MH arrivano ad un picco max di 1,7V dopo il quale iniziano a rovinarsi le celle!!!

Triko93:
Se non hai letto tutta la discussione l avevo scritto in parte

Scusa, ma mi è sfuggito il dettaglio.

Triko93:
ma a quanto pare non c è da tener conto moltissimo

in che senso?

Triko93:
ti ricordo che le Ni-MH arrivano ad un picco max di 1,7V

Nei datasheet che ho visto, il grafico di scarica parte sempre e solo da 1,4V, comunque l'info è nei datasheet per cui basta trovare quelli delle batterie che si desidera usare.

Ultima osservazione che vorrei validare con voi:
La resistenza che limita la corrente sul pacco di batterie, io la metterei solo sul ramo della batteria in modo da non averla tra il diodo e il secondo boost.
In quel ramo del circuito la limitazione è data dal carico finale, cioè arduino & c.

giusto?

maubarzi:
...
Sei sicuro che dopo 10 anni questa batteria tenga ancora bene la carica? Non è che magari tiene il tempo necessario per riattaccare l'elettricità e cioè solo qualche minuto?
Con le luci di emergenza non si sa mai il grado di efficienza perchè non si usano mai per lunghi periodi ...

La sicurezza assoluta non esiste ... so che qualche mese fa ho dovuto staccare il contatore per far fare all'elettricista un lavoro rognoso sull'impianto, e per le circa 4 ore che e' rimasta staccata sono rimaste accese senza problemi ... vero che all'origine erano progettate per durare molto di piu (4 batterie da 1600mAh, alimentano due led bianchi ad alta efficenza in serie con circa 10mA, quindi in teoria dovrebbero reggere sulle 160 ore ... in teoria ... il test piu lungo comunque l'avevo fatto prima di installarle, 3 giorni accese senza cali), per cui magari dopo 10 anni possono anche essersi rovinate un po per l'eta', ma a me sembra che 4 ore senza alcun calo apparente di luminosita' dopo 10 anni di funzionamento ininterrotto non siano male :wink:

... non è vero che si caricano solo a corrente costante ...

Mai parlato di corrente costante, questa e' ricarica a tensione costante e corrente variabile, non adatta a caricare le batterie in breve tempo, ma lentamente per lunghi periodi ... tieni presente che la maggior parte degli articoli sulle batterie invece parlano sempre e solo di ricariche "veloci", o comunque cicliche, praticamente mai del loro uso "in tampone" con ricarica lenta e graduale ... che e' invece la cosa di cui si parla qui, caricate solo di giorno, per tutto il tempo che il pannello puo offrire energia, e lentamente, dato che in fondo il pannello non puo darti la corrente necessaria per una ricarica veloce a corrente costante ... certo, se Triko vuole installare un pannello da 2 metri quadri, il discorso cambia :wink: ...

Etemenanki:
... certo, se Triko vuole installare un pannello da 2 metri quadri, il discorso cambia :wink: ...

Guarda sono 56x56mm quindi direi proprio di no :wink:

Etemenanki:
La sicurezza assoluta non esiste ... so che qualche mese fa ho dovuto staccare il contatore per far fare all'elettricista un lavoro rognoso sull'impianto, e per le circa 4 ore che e' rimasta staccata sono rimaste accese senza problemi ... vero che all'origine erano progettate per durare molto di piu (4 batterie da 1600mAh, alimentano due led bianchi ad alta efficenza in serie con circa 10mA, quindi in teoria dovrebbero reggere sulle 160 ore ... in teoria ... il test piu lungo comunque l'avevo fatto prima di installarle, 3 giorni accese senza cali), per cui magari dopo 10 anni possono anche essersi rovinate un po per l'eta', ma a me sembra che 4 ore senza alcun calo apparente di luminosita' dopo 10 anni di funzionamento ininterrotto non siano male :wink:

Concordo, dopo 10 anni direi che è un ottimo risultato, non si può certo dire che si siano deteriorate a causa del circuito di carica.
Quindi, con questi dati, il tuo test per me è rassicurante.

Se le batterie fossero degradate, dopo 10 anni, mi sarei aspettato una tenuta di pochi minuti non di ore, a quel punto il dubbio era che non te ne fossi accorto perchè magari non le avevi mai testate per più di qualche minuto.

Ora invece hai fugato ogni dubbio.

Etemenanki:
Mai parlato di corrente costante, questa e' ricarica a tensione costante e corrente variabile, non adatta a caricare le batterie in breve tempo, ma lentamente per lunghi periodi ... tieni presente che la maggior parte degli articoli sulle batterie invece parlano sempre e solo di ricariche "veloci", o comunque cicliche, praticamente mai del loro uso "in tampone" con ricarica lenta e graduale ... che e' invece la cosa di cui si parla qui, caricate solo di giorno, per tutto il tempo che il pannello puo offrire energia, e lentamente, dato che in fondo il pannello non puo darti la corrente necessaria per una ricarica veloce a corrente costante ... certo, se Triko vuole installare un pannello da 2 metri quadri, il discorso cambia :wink: ...

Si, certo, tu hai sempre parlato di carica a tensione costante e saltuaria, la questione è che tutti gli articoli che ci sono in giro parlano della carica veloce (14-16 ore a C/10 o meno a corrente maggiore) a corrente costante escludendo categoricamente quella a tensione costante, per cui fanno intendere che queste batterie non siano compatibili con l'uso ipotizzato in questa discussione.
Per questo mi interessava il tuo caso, perchè smentisce questa cosa aprendo a questa possibilità con un caso di successo.

grazie

maubarzi:
Concordo, dopo 10 anni direi che è un ottimo risultato, non si può certo dire che si siano deteriorate a causa del circuito di carica.
Quindi, con questi dati, il tuo test per me è rassicurante.

Se le batterie fossero degradate, dopo 10 anni, mi sarei aspettato una tenuta di pochi minuti non di ore, a quel punto il dubbio era che non te ne fossi accorto perchè magari non le avevi mai testate per più di qualche minuto.

Ora invece hai fugato ogni dubbio.
Si, certo, tu hai sempre parlato di carica a tensione costante e saltuaria, la questione è che tutti gli articoli che ci sono in giro parlano della carica veloce (14-16 ore a C/10 o meno a corrente maggiore) a corrente costante escludendo categoricamente quella a tensione costante, per cui fanno intendere che queste batterie non siano compatibili con l'uso ipotizzato in questa discussione.
Per questo mi interessava il tuo caso, perchè smentisce questa cosa aprendo a questa possibilità con un caso di successo.

grazie

potresti dirmi in cosa consiste il tuo progetto? Giusto per capire quanto simile sia al mio.???

Certo,
nel caso specifico, fondamentalmente, alimentare arduino da solare.
Ho trovato un pannello da 3.5W 6V a 6 euro e mi son detto: proviamo!
L'ho preso e vorrei usarlo per alimentare un arduino messo da qualche parte in giardino a raccogliere dati meteo.

L'idea di fondo è di creare una centralina intelligente per l'impianto di irrigazione che tenga conto dei dati meteo per capire quando e quanto irrigare.
La centralina sarà interna alla casa e quindi sarà collegata alla rete elettrica, piloterà 5 relè che attiveranno la pompa e 4 elettrovalvole.
I sensori: luce, temperatura, pressione, umidità, ecc. è meglio se sono esterni per avere dati migliori.

Quindi ho il problema di alimentarli e avendo trovato questa cella solare volevo provare ad usarla per lo scopo. Evitando così di tirare cavi in giro che sarebbe un po' fastidioso al momento.

Lo scopo principale è didattico perchè mi sto affacciando solo ora nel mondo di Arduino per cui sto iniziando con lo sperimentare.
Non ho la pretesa che funzioni tutto alla perfezione, ma se riesco a farlo funzionicchiare anche solo un po', poi si tratta solo di perfezionare e potenziare e allora sarà una questione di costo/efficacia se alla fine diventerà un progetto reale oppure no e come sarà la versione finale.

Le problematiche sono varie, ma prese singolarmente, grazie alla flora e alla fauna che gira attorno ad arduino (sensori e dispositivi di ogni tipo) non dovrebbe essere troppo complicato da fare.

Quello che mi manca, di fondo, è l'esperienza, e qui entra in gioco il forum in tutto il suo splendore.

Riassumendo:

  1. Modulo sensori esterno alimentato da solare che comunica tramite RF con il modulo interno.
  2. Modulo interno che raccoglie i dati e pilota i relè.
  3. Modulo statistico (pc?) che usando algoritmi un po' più sofisticati (se riesco con arduino meglio ma potrebbe essere anche un pc esterno) calcola e affina nel tempo la politica di irrigazione migliore.

Le cose su cui sto studiando al momento sono:

  1. Vari sensori meteo, già sperimentati quasi tutti, mi manca solo la pressione che poi è quello che mi serve meno forse.
  2. Alimentazione da solare.
  3. Modalità a risparmio energetico di arduino (sleep, stand by, ecc.) e componenti a basso consumo (mosfet al posto di transistor ecc.)
  4. Comunicazione RF (433MHz, bluetooth, ecc.)
  5. Pilotaggio relè fotoaccoppiati.
  6. Salvataggio dati su scheda sd
  7. Comunicazione ethernet o wifi con pc
  8. Arduino come web server (perchè no? così se bypasso il pc basta la connessione di rete anche se con la mole di roba che ho in mente di fargli fare non so se basta la memoria: web server, analisi statistiche sui dati meteo, programmazione delle elettrovalvole, ecc.)

Un bel po' di roba da studiare e mettere assieme.
Poi in base agli esperimenti che sto facendo sceglierò i componenti più appropriati per la configurazione finale.

maubarzi:
... La centralina sarà interna alla casa e quindi sarà collegata alla rete elettrica, piloterà 5 relè che attiveranno la pompa e 4 elettrovalvole.

... naturalmente ricorda il punto 15 e suoi sottopunti del REGOLAMENTO ! Qui di cose collegate alla "rete elettrica" NON se ne parla ... tienilo presente :wink:

Guglielmo

maubarzi:
Certo,
nel caso specifico, fondamentalmente, alimentare arduino da solare.
Ho trovato un pannello da 3.5W 6V a 6 euro e mi son detto: proviamo!.....

Bene bene allora potremo collaborare siccome la stazione meteo la volevo fare anche io ed utilizzare un modulo con SIM900.
Per ora si sto cercando di far andare bene i pannelli e se vai a vedere in un altro mio posto abbiamo concluso che il modo più economico per proteggere i componenti sono le scatolette elettriche