Solar panel + Ni-MH

Etemenanki:
Per i convertitori che accettano tensioni molto basse in ingresso, considera che il 95% (o piu) di essi e' progettato per il "low-power", quindi hanno anche una massima tensione di ingresso di 5.5V o poco piu ...

Quindi di fondo non è un problema di circuito ma di essere comunque a collo con i parametri che ho io.

Etemenanki:
se non gli dai da mangiare abbastanza, scioperano (scusa, non ho resistito :smiley: ... ma il concetto e' valido comunque )

Capisco lo sciopero e sono disposto ad aumentargli il foraggio, quello che mi inquieta sono i tafferugli nelle manifestazioni
:wink:

Etemenanki:
... considera che i rele' di solito hanno una tensione "di aggancio", ed una diversa tensione, piu bassa, "di sgancio" ...

Ottimo, altra lacuna colmata, infatti mi chiedevo come evitare le possibili oscillazioni attorno alla soglia di switch.

Etemenanki:
(i vari convertitori sono un po al limite con quei valori, non puoi proprio mettere due pannelli in serie ?)

Ovviamente si, ma da ignorante non avevo ne la conoscenza ne l'esperienza per dire quello che hai appena detto tu.
Cominciavo ad averne il sospetto ... ora invece ho più del sospetto.
Questo però non risolve del tutto il problema perchè ci sarà sempre un livello di irradiamento che fa crollate la tensione erogata ad una tensione così bassa da arrivare al minimo dei convertitori.
E se a questo limite sparano picchi anomali vanno comunque gestiti, a meno che non si sappia già che questi picchi non fanno danni.

Etemenanki:
la versione a 5V aggancia a 3.5V circa, e sgancia a circa 0.6V, ed ha una bobina con resistenza di circa 500 ohm

Qui sono in difficoltà, dove hai letto questi valori sul datasheet che hai allegato?
Io ho trovato sulla "ultra high sensitive version" la resistenza da 500 ohm ma operate voltage da 4.25 e release voltage a 0.50V mentre la "standard version" ha 178 ohm e 3.75V su 0.50V
Dove sbaglio a leggere i dati?

Etemenanki:
(mettili entrambi in parallelo, per aumentare la corrente commutabile)

intendi i due canali del relè giusto? Invece di lasciarne uno inutilizzato li uso in parallelo.

Il circuito mi pare chiaro, ho solo il dubbio che si debbano alzare di un paio di volt le soglia di attivazione e disattivazione del relè, perchè con i valori che hai messo staccherebbe a 0,6V + i 2 diodi, quindi circa 2V dati dal pannello. La soglia critica che ho visto è tra i 3 e i 3,5V, quindi più alta.
Secondo me per evitare le fluttuazioni il circuito dovrebbe disattivare il relè con una tensione sul pannello di 3,5V circa e attivarlo quando è un po' maggiore.
Forse giocando un po' spostando la posizione dei diodi sul circuito e usando diodi con cadute apposite si dovrebbe poter fare. Ora ci ragiono e vedo cosa ne ricavo.

EDIT
Mi sono fatto due conti e ora sparo la mia ca..ata:

Se invece di 2 diodi ne metto 3 e ne aggiungo pure uno direttamente prima della bobina del relè, considerando una Vf dei diodi di 0,8V giusto per dare un valore per i calcoli e prendendo i valori di attacco/stacco del relè che hai fornito tu (e che non ho ancora capito come leggere dal datasheet), ottengo che a riposo per eccitare il relè devo avere 3,5V + 0,8V = 4,3V
Per diseccitarlo devo scendere sotto a 0,6V + 4*0,8V = 3,8V
Quindi quando il pannello supera i 4,3V si attiva e quando scende sotto i 3,8V si disattiva.
Questo dovrebbe essere quello che mi serve per non scendere sotto i 3,8V che dovrebbe essere il minimo del mio SEPIC per non farlo uscire dai gangheri.

Quindi con il mio pannello da 6V dovrei poter sfruttare i 15 minuti tra mezzogiorno e mezzogiorno e un quarto per caricare le batterie :wink:

Dici che posso usare lo stesso schema per proteggere, la sera, la configurazione a due pannelli in serie?

maubarzi:
...
Io ho trovato sulla "ultra high sensitive version" la resistenza da 500 ohm ma operate voltage da 4.25 e release voltage a 0.50V mentre la "standard version" ha 178 ohm e 3.75V su 0.50V
Dove sbaglio a leggere i dati?
...

Non sbagli, avevo aperti sette diversi datasheet nel reader e probabilmente ho copiato male io da uno diverso ...

Dici che posso usare lo stesso schema per proteggere, la sera, la configurazione a due pannelli in serie?

Si, anzi, anche meglio, solo che ovviamente servira' un rele' diverso e qualche diodo in piu ... ad esempio, questo nominale da 9V, secondo il datasheet (stavolta ho letto bene :P) la versione 2 scambi chiude al 70% circa della tensione nominale ed apre al 10% circa, quindi collegato direttamente al pannello, chiudera' a circa 6.3V, e con 5 diodi in serie invece che 2, dovrebbe aprire intorno ai 4.4V (0.7x5)+0.9 ... nel caso le cadute fossero 0.8, aprirebbe intorno ai 4.9V, buono lo stesso ... e chiudendo a 6.3, avrai qualche decina di minuti utili in piu, non solo un quarto d'ora :wink: :smiley:

Etemenanki:
Non sbagli, avevo aperti sette diversi datasheet nel reader e probabilmente ho copiato male io da uno diverso ...

Ottimo, grazie.
Siccome ho sempre avuto esperienze di questo tipo, cioè uno più esperto di me che dice dei valori che a me non risultano mai leggendo i datasheet, sono venuto su con la profonda convinzione di non saperli proprio leggere sti maledetti così.

Etemenanki:
... nel caso le cadute fossero 0.8...

Avevo scritto 0,8 solo per stabilire un valore verosimile per poter fare i conti, poi che sia 0,75 o 0,9 basta solo rifare i conti giusti leggendo il datasheet e poi chiedendo ad un esperto di validare quello che si legge ricontrollando 5 volte di aver letto giusto tenendo un estintore sempre a portata di mano ... :wink:

Etemenanki:
... e chiudendo a 6.3, avrai qualche decina di minuti utili in piu, non solo un quarto d'ora :wink: :smiley:

Se riesco a raggiungere questo risultato poi si scende più sul mio campo, quello di ottimizzare il consumo dell'Arduino lavorando sul software o barando sui risultati senza dirlo a nessuno :stuck_out_tongue: .

Grazie mille, vado a spararti subito un karma

Ritorno sull'argomento perchè ho il secondo problema e sono ore che giro sul web con il tasto cerca e leggendo datasheet e ormai sono fuso.

Vorrei misurare la tensione delle batterie per spegnere Arduino a batterie scariche prima che si suicidi da solo per mancanza di alimentazione o che faccia gesti inconsulti.

Problema n. 1:
Vorrei dimensionare il partitore di tensione per la misura dell'alimentazione in modo che consumi il minimo possibile.

Sul datasheet ho letto: "The ADC is optimized for analog signals with an output impedance of approximately 10 kΩ or less."
Significa che la resistenza che dal pin analogico va a massa la posso fissare a 10K e giocare con quella a Vcc per il rapoorto del partitore? Ad es. per tenere sotto controllo anche la tensione sul pannello che potrebbe essere anche di 10 o 12V?

Si potrebbe anche aumentare un po' ma sapendo che così si esce dall'area di confort dell'ATmega.

Giusto?

Problema n. 2:
Qual'è la tensione minima operativa?
Ho trovato un grafico tra alimentazione e frequenza che porta una curva che sotto i 4,5V abbassa la frequenza, quindi posso dire che se si resta tra i 4,5V e i 5V dovrebbe andare tutto bene?
Ovvio che dispositivi attaccati possono avere altre limitazioni ma vorrei capire se il ragionamento è corretto limitatamente al solo Arduino.

Ho letto e soprattutto interpretato giusto il datasheet?

Problema n. 3:
Se scendo sotto i 5V dovrei ritarare le mie letture di tensione sui pin analogici.
Pensavo di fare un ulteriore partitore, questa volta con uno zener verso massa per garantire una tensione fissa da usare come campione, diciamo di 4,3V per stare su valori di zener standard e una resistenza verso Vcc per limitare la corrente.

E' una emerita minchiata o può funzionare?

Puoi usare anche valori molto piu alti ... 10K e' il valore ottimale per poter rilevare con esattezza tensioni che variano velocemente, se fosse piu alto il condensatore interno potrebbe non farcela .. ma pr rilevare la tensione di una batteria, che e' sempre quella, magari facendo una lettura al minuto o anche meno, puoi usare anche, ad esempio, un megaohm verso massa, e dimensionare l'altra di conseguenza ...

Per misurare tensioni sotto i 5V, sempre dimensionando l'ingresso con i valori del partitore, puoi impostare il riferimento di tensione a quello interno da 1.1V dell'atmel ... poi ovviamente dovrai ricordare che tutto quello che arriva sul pin piu alto di 1.1V dara' sempre il massimo della lettura ... quindi il partitore devi calcolarlo in modo che alla massima tensione che vuoi misurare, sul pin corrispondano 1.1V ... inoltre se l'arduino NON deve andare particolarmente veloce, ad esempio se puoi farlo funzionare ad 8 o 10 MHz invece che a 16, puoi anche alimentarlo a 3.3V anziche' a 5V ...

Fammi capire se ho capito, il principio di lettura analogica è che si apre il canale verso il condensatore interno per tot tempo, poi si chiude e il micro legge la carica, al giro successivo di lettura, riapre e quindi il condensatore riparte dal valore precedente, quindi se non avera raggiunto il valore corretto ci si avvicina un altro po' al secondo giro e via dicendo. Quindi nel mio caso sarebbe ottimo, tanto le variazioni sarebbero moooooooolto lente rispetto ai tempi che ho visto sul datasheet.

Avevo visto anche io la analogReference(INTERNAL); che porta il limite massimo a 1,1V sull'Arduino UNO.
E condensatore da 100nF verso massa sul pin AREF per aumentare la stabilità.
Però ho letto su altri post che questa tensione di riferimento ha tolleranze elevate anche del 20% e quindi stavo esplorando possibili alternative e la cosa più stabile (una volta misurata) che mi è venuta in mente per avere una tensione di riferimento è uno zener.

Interessante anche la frase "...piu alto di 1.1V dara' sempre il massimo della lettura", pensavo invece che si rischiasse di bruciare qualcosa, per cui avevo messo già in preventivo di stare molto attento.
Invece dici che è sicuro ma semplicemente non va oltre (ovvio che sto parlando del limite comunque inferiore alla Vcc cioè i 5V o 3,3V se alimentato così)?

Anche quella di farlo andare più piano e a 3,3V è uno spunto interessante che avevo totalmente trascurato.

Hai scritto 2 righe e mi hai dato almeno 5 buoni spunti di riflessione. Morale? KARMA+ e grazie di cuore

Continuo lo studio e la ricerca di alternative, l'ultima su cui sto ragionando è questa:

Errata:
Collegamento a 5V non a reset!!!

Se ti serve un riferimento di tensione piu preciso di quello interno, si puo usare un chip esterno ... i TL431B consumano minimo 1mA, ma ora ce ne sono anche che funzionano a correnti molto piu basse tipo 50uA ... ad esempio, NCP431B / NCP432B, ci sono sia in case SMD che TO92 ... tensione minima 2.5V ... ci sono anche piu bassi, fino ad 1.2V, della Texas, ma solo SMD ... sono in pratica come gli zener, solo variabili e molto piu stabili, ed anche compensati in temperatura ... :wink:

... l'ultima su cui sto ragionando è questa:

Belle quelle batterie in parallelo all'alimentazione

Grazie @Etemenanki
Mi studio anche quelli, sto imparando un sacco di cose da questo progettino (che poi era il mio scopo iniziale, per questo non mi fermo alla prima soluzione :wink: ma esploro ancora in cerca di ulteriori spunti).

@brunello22
In che senso? sarebbero l'alimentazione principale, il pannello dovrebbe supportarle e tenerle cariche.

Questa soluzione non è l'ottimo perchè ha alcuni compromessi, però è semplicissima.
Ad es. non carica al massimo le batterie fermandosi ai 5V ma da tutte le protezioni che servono di ritorno sul pannello e stabilizza la tensione ai 5V in ogni circostanza.

Edit:
Ho studiato un po' rapidamente, fammi capire se ho capito.
Questi IC hanno una Vref interna di fabbrica e in base al circuito che usi e a come lo dimensioni puoi fargli uscire nella Vka la tensione stabile che vuoi da Vref a Vmax (36V o giù di li dipende dal cip) e usare quella come tuo riferimento fisso.
Molto interessanti ora vedo se li trovo facilmente in giro.
Grazie ancora

Lo schema che ingroba anche la lettura di un riferimento preciso sarebbe questo:

Piu che altro credo intendesse che li la batteria e' in parallelo "secco" all'uscita del regolatore ... il che non sarebbe mai da fare ... primo perche' non c'e' alcuna limitazione di corrente in fase di carica, secondo perche' in quel modo rischi che ti si scarichi attraverso il regolatore (o lo bruci, dipende dal modello) quando non c'e' l'alimentazione ...

O usi un circuito apposito per il controllo della carica, oppure puoi usare il solito trucchetto con i tre diodi schottky ed una resistenza ... tipo cosi ...

Il circuito l'avevo postato per 6 stilo ma il principio resta valido ... la resistenza limita la corrente di carica massima (da calcolare in base alle tue batterie) ed il primo diodo impedisce ritorni verso il regolatore, il secondo diodo disaccoppia dall'alimentazione diretta, che passa attraverso il terzo che "salta" gli altri due ... finche' la tensione di alimentazione e' leggermente piu alta di quella fornita dalle batterie, queste non intervengono e rimangono in carica, quando sparisce, subentrano automaticamente le batterie, con un leggero calo di tensione dovuto al diodo ... l'alimentazione all'ingresso va regolata in modo che sia uguale alla massima tensione di carica ammessa per il tipo di batterie usate (il diodo in serie provvedera' ad una minima caduta, vanno usati schottky con la piu bassa VF possibile, sui 0.4V o simili, anche se per alimentarci solo arduino e poco altro bastano da 1A, massimo 2), cosi una volta che avranno raggiunto la "quasi piena carica" smetteranno di assorbire corrente ... nel tuo caso con 4 stilo, 5V dovrebbero andare bene ...

Nel tuo schema per alimentarci il riferimento di tensione, prevedi almeno 50/60 uA, perche' 40 e' il minimo assoluto, se calcoli la resistenza per 40 e poi l'alimentazione scende leggermente non funziona piu bene ... :wink:

Se non ho letto male mi pareva che tutto il lavoro sul reverse verso il pannello lo facesse direttamente l'LM2940, per questo l'ho collegato dritto sulle batterie.
"... Reverse Battery Protection
Internal Short Circuit Current Limit
Mirror Image Insertion Protection
...
"
Comunque riverifico per sicurezza perchè mi sa che ho preso un abbaglio.

La resistenza per limitare la carica però in effetti me l'ero dimenticata e questo schema con il trucchetto dei 3 diodi non mi dispiace.

Etemenanki:
Nel tuo schema per alimentarci il riferimento di tensione, prevedi almeno 50/60 uA, perche' 40 e' il minimo assoluto, se calcoli la resistenza per 40 e poi l'alimentazione scende leggermente non funziona piu bene ... :wink:

La resistenza che ho calcolato è per 100uA, mi ero tenuto anche io un po' largo.

@brunello22
Scusami ma non sono così sgajo da capire al volo...

Mi sono riletto un po' meglio il datasheet ed in effetti quello che ho scritto sopra centra poco con il problema di corrente inversa quando la tensione di ingresso cala sotto la tensione di uscita e non ho visto nessun dato di quanta sia la corrente inversa in questi casi ma neanche nulla che indicasse esplicitamente che non ci sia.
Quindi mi sa che il diodo non sia proprio un optional.
Ora però sorge un problema, essendo l'uscita a 5V, se togliamo un ulteriore 0,4V di un diodo schottky arriviamo addirittura sotto la tensione nominale delle batterie per cui un po' troppo bassa, quindi dovrei cercare un regolatore analogo ma con un'uscita maggiore.

Inizio la ricerca ma se qualcuno ha la soluzione e me la passa sottobancp non mi offendo :wink:
Ieri ho passato mezza giornata a cercare ma senza grandi risultati.

Se non vuoi usare un "variabile", usa "l'altro sporco trucco" ... :stuck_out_tongue:

Quando si deve compensare la caduta di un diodo con quei regolatori, di solito basta aggiuncere un'altro diodo sulla connessione di massa del regolatore ... cioe', si collega il pin GND a massa attraverso un diodo (diretto, catodo a GND ed anodo al pin del regolatore) ... siccome l'uscita e' riferita al potenziale di massa, la caduta introdotta dal diodo causa un'aumento della tensione di uscita, che compensa quella del diodo in serie ... magari non e' "professionale", ma funziona :wink: (almeno, funziona con la maggior parte dei regolatori lineari, ma si fa presto a provare ... ricordati solo che se usi un dissipatore, o non dovra' essere a massa, o dovrai isolare il regolatore dal dissipatore, perche' anche il tab del TO220 in genere e' a massa)

Capito, anche a quest'altro trucco bistrucco non ci avevo pensato.
Chiarissima tutta la spiegazione, e alla fine una volta che te l'ha detta qualcuno :stuck_out_tongue: ... anche ovvia :wink: .

Ho appena ordinato dei diversi diodi schottky, gli 1N5817 che hanno uno 0,2 in meno rispetto ai 1N5819 che avevo così da ridurre le "perdite".

Non è che non voglio usare un variabile, è che sto cercando di imparare il più possibile cercando soluzioni alternative e anche diverse.
Siccome questo sarebbe un argomento di elettronica, ho provato a postare il quesito anche in un forum di elettronica per avere spunti anche da li e poi cerco di fare il merge e di tenere aggiornata questa discussione in modo che la mia esplorazione possa tornare utile a tutti.

Tu come sempre mi stai dando un aiuto moooolto importante perchè mi fai sempre chiarezza sulle varie questioni, spero di non abusarne, grazie ancora.

Appena mi arrivano i vari componenti che sto acquistando, posso fare le prove sul campo e fare le tarature finali e sicuramente proverò entrambe le soluzioni, quella con il lineare e quella con il boost buck.

Grazie ancora
e Buon Natale

La versione attuale è:

Il pannello da 10V che vengono regolati a 5 + 1,1 del 1N4007.
I 1N5817 hanno una Vf di 0,45V, quindi sulla batteria arrivo a dare 6,1V - 0,45V = 5,65V che è solo 0,05V superiore al massimo di carica, dovrei riuscire così a caricarle al massimo.
La batteria a piena carica da in uscita 5,6V - 0,45V quindi 5,15V che è entro i limiti di Arduino.
Il regolatore da in uscita tramite i due diodi in alto 6,1V - 2*0,45V = 5,2V e anche questo è entro i limiti di Arduino.
Ho messo due diodi in serie invece di uno per avere questa uscita, altrimenti sarebbe stata troppo alta.

A pannello al buio e batterie scariche dorei avere prima del crollo 4V - 0,45V = 3,55V come limite minimo estremo prima del collasso delle batterie.
Tensione ancora entro i parametri dell'Arduino riducendo la frequenza.

Quindi dovrei avere un buon margine per capire a che livello fermarmi prima di arrivare con le batterie a 4V completamente scariche.

Ho trascurato qualche piccolo fattore altamente esplosivo?

maubarzi:
Ho trascurato qualche piccolo fattore altamente esplosivo?

Forse fare troppo affidamento sulle Vf teoriche dei diodi, che in realtà variano sia con la temperatura (poco) che con la corrente circolante (molto) e probabilmente anche con il lotto di produzione.

Ad esempio a me su un 1n4007 attraversato da una ventina di mA mi stanno cadendo 0.73V, non gli 1.1 su cui basi i tuoi calcoli.

L'alimentazione 5V di una logica è una delle cose più importanti, e iniziare già in partenza con qualcosa che va su e giù ma se abbiamo un po' di fortuna resta entro i margini, non mi sembra di buon auspicio :wink:

Comunque se le misure strumentali nelle varie situazioni e con quegli specifici diodi (ma proprio quelli definitivi, non altri dello stesso tipo per prova) danno l'ok... ok :smiley:

Si, lo so che questi sono solo calcoli teorici e appena mi arrivano tutti i componenti rivedo il tutto.
Poi, penso sia abbastanza normale una fluttuazione nell'alimentazione se è basata su un pannello solare o su batterie, se si vuole spingere l'utilizzo al massimo.
O meglio, prima o poi si rischia comunque di arrivare ai limiti, infatti le varie parti del circuito per la misura servono appunto a tenere la cosa sotto controllo via software.
Se alimenti Arduino a batterie, non avrai mai costanti i 5V fissi o sbaglio?

Un aspetto che analizzerò in seguito è, come fare una volta che l'alimentazione è scesa sotto una certa soglia e aver spento Arduino a capire quando riaccenderlo? Non lo potrò fare via software ma dovrò usare un qualche meccanismo hardware.
Non ho ancora approfondito ma mi immagino che dai vari stati di torpore in cui posso mettere l'Arduino se ne possa uscire in base a un qualche tipo di segnale fisico.

Ultima cosa

Claudio_FF:
Ad esempio a me su un 1n4007 attraversato da una ventina di mA mi stanno cadendo 0.73V, non gli 1.1 su cui basi i tuoi calcoli.

Questo può dipendere semplicemente dal fatto che la caduta di tensione dipende anche dalla corrente che attraversa il diodo.
L'1,1 è un valore teorico fisso per i macro calcoli, se vuoi essere preciso sul datasheet trovi le curve in base alla corrente magari con 10mA è 0,6 con 1A 1,3V (ho tirato valori a caso), poi da diodo a diodo ci sono le varie differenze ulteriori che dici tu.

Comunque grazie per l'intervento e Buon Natale anche a te.

Il pannello da 10V che vengono regolati.........

E allora le batterie perche' non le metti prima del regolatore ?
Semmai 5 elementi

maubarzi:
Se alimenti Arduino a batterie, non avrai mai costanti i 5V fissi o sbaglio?

Io userei batterie con tensioni distanti dai 5V (e pannelli con tensioni distanti dalle batterie), in modo da regolare facilmente sia in salita che in discesa (vedi post #17) e non essere sempre li a lavorare in bilico sul bordo della scrivania.

Certo c'è da mettere in conto il rendimento dei regolatori switching, che con pochi V di differenza e basse correnti scende al 70%.