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Alimentare microcontrollore da pannello solare

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[11] Re: Alimentare microcontrollore da pannello solare

Messaggioda Foto Utentemaubarzi » 19 dic 2018, 19:57

ok ok ok
vada che non sfrutta al massimo il pannello,
vada che è troppo semplice per divertircisi,
vada che se monto rovesci i componenti non si brucia niente,
vada che non serve lo zener in uscita

ma quello che proprio non posso sopportare è che non c'è manco un elemento dello schema da cui ero partito :P
Nemmeno i condensatori hanno valori che ci si avvicinano...

Ok, mi hai convinto!

Tanto per lo sfruttamento del pannello era già in programma di mettercene 2 alzando la tensione in ingresso, non saranno 6V+6V ma 5V+5V da 5W, quello da 6 non sono riuscito a trovarlo uguale per raddoppiarlo.

Per le batterie amen, non raggiungeranno mai la piena carica ma non è una cosa che mi terrà sveglio la notte.

I convertitori sono ottimi come fermaporta, quindi li riciclo così.

Fermo, una cosa è rimasta invariata... Arduino! Allora non ho proprio più dubbi.
Grazie mille a tutti!
Come primo post mi è andata di lusso ;)
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[12] Re: Alimentare microcontrollore da pannello solare

Messaggioda Foto Utentemaubarzi » 23 dic 2018, 19:11

Mi è arrivata una sorta di bacchettata, sullo schema ultimo, che mi ha fatto riflettere:
Non è che quando il pannello non da sufficiente energia c'è il rischio che le batterie si scarichino verso il regolatore con il rischio magari di bruciarlo con tensioni inverse non supportate?
Guardando il datasheet non ho riconosciuto nulla che mi tranquillizzasse in tal senso.

Non è che gli farebbe bene un diodo prima delle batterie per evitare i ritorni?
Questo produrrebbe un effetto valanga, perché già così siamo al limite con la tensione per caricare le batterie, aggiungendo una caduta ulteriore non arriverei nemmeno ad avere una tensione pari alla carica nominale delle batterie con il risultato che si caricherebbero ancora meno.

Devo redirigere su un regolatore più alto? magari da 6V?
Se si ne conoscete di facilmente reperibili?
Oppure di variabili? questi però ho visto che non hanno basse cadute, non sono proprio dei low dropout.
Sto escludendo dalla ricerca quelli SMD perché per me di difficile utilizzo.

colgo l'occasione di questa nuova domanda per fare a tutti i miei migliori auguri di Buon Natale.
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[13] Re: Alimentare microcontrollore da pannello solare

Messaggioda Foto Utenteelfo » 23 dic 2018, 19:46

maubarzi ha scritto:Non è che quando il pannello non da sufficiente energia c'è il rischio che le batterie si scarichino verso il regolatore con il rischio magari di bruciarlo con tensioni inverse non supportate?
Guardando il datasheet non ho riconosciuto nulla che mi tranquillizzasse in tal senso.

La domanda e' pertinente :D

Risposta(e):
Dal data sheet
Mirror Image Insertion Protection

cioe' se la tensione di uscita > di quella di ingresso *non* si rompe. Nelle note di applicazione *non* c''e il diodo "a cavallo" presente negli schemi dei regolatori 78XX e LM317

Il data sheet della TI (che ha acquistato la NS - produttore originale del regolatore) e' piuttosto "scarno" e non si hanno molte info sulla struttura interna Pag. 13 Fig. 7.2

Dal data sheet originale della NS Pag. 9 Equivalent Schematic Diagram http://www-3.unipv.it/lde/strumentazion ... 2940-C.pdf

si vede che in parallelo all'uscita ci sono due resistenze in serie (una da 2700 ohm e l'altra di valore ingnoto).
Si ipotizza che il valore della serie sia circa 5 kohm - 10 kohm con un assorbimento presunto di 1 mA - 0.5 mA @ 5 V.
Occorre poi misurare "in circuit" il valore effettivo di tale corrente cui contribuiscono anche i componneti attivi del regolatore polarizzati al rovescio.
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[14] Re: Alimentare microcontrollore da pannello solare

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 23 dic 2018, 21:37

Ancora una volta ripropongo questo schema:
viewtopic.php?f=1&t=62630&p=630811&hilit=dropout#p630811
I valori dei componenti debbono essere adattati alle specifiche esigenze, cosa che per un hobbysta non è un male. Ha un bassissimo dropout, ma basso davvero. Si può tarare per limitare il sovraccarico. Come si comporta quando la tensione di uscita supera l'entrata, questo non lo so ancora.
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[15] Re: Alimentare microcontrollore da pannello solare

Messaggioda Foto Utentemaubarzi » 23 dic 2018, 22:02

@elfo
Ok, in effetti mi era stato suggerito di verificare perché dipende dal dispositivo se può rompersi o semplicemente scaricare le batterie.
Quindi nessun rischio di friggere (il fritto fa male, lo dicono anche i medici) ma di avere però una corrente di scarica si, quindi un diodo non gli farebbe male.
Grazie per i datasheet, in effetti avevo quello più recente dove ho visto solo lo schema funzionale con il partitore resistivo e null'altro.
Comunque mi hanno suggerito un trucco, un diodo per impedire la scarica e uno tra il rif gnd del regolatore e il gnd effettivo per alzare il riferimento per compensare il primo diodo.

@EcoTan
Grazie per il rif. allo schema, mi ci vorrà un po' per studiarmelo. Non ho visto la sigla dei vari transistor per cui suppongo lo debba usare come schema totalmente da dimensionare scegliendo i transistor e di conseguenza le resistenze. I condensatori polarizzati presumo siano quelli usati per ridurre il rumore e le fluttuazioni in ingresso/uscita.
Potrei anche farcela, mi stuzzica.

Il mio scopo principale, per questo progetto, è imparare, per cui ben venga ogni alternativa.
Grazie a entrambi e Buon Natale
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[16] Re: Alimentare microcontrollore da pannello solare

Messaggioda Foto Utenteelfo » 24 dic 2018, 16:34

Le misure sono a Standard Istituto Metrologico (o superiore - as usual :mrgreen: )

Come vedi la corrente "reverse" assorbita dal regolatore e' :
Ir = \frac{(5.12 - 5)}{100} = 1.2 mA
Quanto assorbe il carico (Arduino)?
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[17] Re: Alimentare microcontrollore da pannello solare

Messaggioda Foto Utentemaubarzi » 24 dic 2018, 23:46

Questo quando è in funzione, ma non sarebbe una situazione a regime, forse solo dopo un cambio batterie se le batterie inserite sono già cariche.
A regime le batterie non saranno mai più cariche dei 5V del regolatore visto che è lui che le carica.
Il problema è quando il pannello non eroga e quindi il regolatore non ha pappa in ingresso.
Poi, l'Arduino verrebbe usato a intervalli e ibernato quando non serve per non consumare quasi nulla.
Serve per fare misurazioni a tempo, Quindi sveglia - misura - nanne.

Però mi sa che non ho proprio ben capito l'immagine visualizzata, cosa rappresentano i 3 display tutti a 888?
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[18] Re: Alimentare microcontrollore da pannello solare

Messaggioda Foto Utenteelfo » 25 dic 2018, 0:33

maubarzi ha scritto:Però mi sa che non ho proprio ben capito l'immagine visualizzata, cosa rappresentano i 3 display tutti a 888?

Multimetro digitale
maubarzi ha scritto:Questo quando è in funzione, ma non sarebbe una situazione a regime, forse solo dopo un cambio batterie se le batterie inserite sono già cariche.
A regime le batterie non saranno mai più cariche dei 5V del regolatore visto che è lui che le carica.
Il problema è quando il pannello non eroga e quindi il regolatore non ha pappa in ingresso.
Serve per fare misurazioni a tempo, Quindi sveglia - misura - nanne.

Non ho capito molto tutta la descrizione.

Quello che vuole evidenziare la misura del post precedente e' che con uscita del regolatore collegata a (circa)5 V (batterie cariche) ed ingresso a massa (caso limite di pannello solare *non* illuminato) la corrente che viene "drenata" dalle batterie Id (da parte del regolatore "contropolarizzato") e' di circa 1 mA.

Per quanto riguarda "l'ibernazione" dell'Arduino dovresti spiegare meglio come avviene (intervalli di tempo e modo) e indicare la corrente di "idle" in ibernazione.

Vedi schema qui sotto

maubarzi ha scritto:Poi, l'Arduino verrebbe usato a intervalli e ibernato quando non serve per non consumare quasi nulla


La corrente "quasi nulla" Iqn vale:

Iqn = \frac{Iw  {\times}  Tw + Iid {\times} Tid}{Tw + Tid}

Se la Id << Iqn allora "l'autoconsumo" del regolatore (in condizioni di contropolarizzazione) e' trascurabile (ed accettabile)

- Corrente di idle - Iid(le) =
- Corrente da "sveglio" - Iw(ake) =
- Tempo di idle - Tid(le) =
- Tempo da "sveglio" -Tw(ake) =
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[19] Re: Alimentare microcontrollore da pannello solare

Messaggioda Foto Utentemaubarzi » 27 dic 2018, 11:37

Ok, quindi la misura era quella scritta vicino, ora mi è più chiaro.
elfo ha scritto:Non ho capito molto tutta la descrizione.

Quello che non capisco è come a valle delle batteria ci possa essere una tensione di 5.12V se le batterie sono caricate dal regolatore che al massimo ne da 5.
Una situazione del genere immaginavo potesse esserci solo se le batterie fossero state sostituite con batterie caricate esternamente.

Per il resto si, 1mA di corrente potrebbe essere trascurabile.
Il tuning sull'Arduino sarà il passo successivo, ha varie modalità di idle più o meno profonde tutte ancora da studiare in dettaglio.
Sto vedendo anche un circuito per scollegarlo completamente dall'alimentazione e riattaccarlo solo in base a certe caratteristiche ad es. per una tensione sulle batterie superiore a X.
Quindi un circuito per leggere le varie tensioni in modo da poterlo spegnere all'occorrenza prima del collasso dell'alimentazione e uno per riaccenderlo solo dopo che l'alimentazione è uscita dalla zona critica, in aggiunta agli idle software.
Al momento, sto ragionando sui vari aspetti teorici cercando di evidenziare pregi e difetti e studiando possibili alternative.

Questo progetto è nato perché ho trovato a basso costo un pannello da 6V e 3,5W che mi ha incuriosito facendomi venire la voglia di sperimentare, purtroppo per evitare di spendere un patrimonio per le prove, faccio arrivare tutto dalla Cina o giù di li per cui i tempi di approvvigionamento sono un tantino lunghini.

La prima versione esplorata prevedeva un sepic in ingresso, le batterie e uno step up in uscita poi sostituito da un sepic perché potevo arrivare ad avere tensioni superiodi a 5V.
La seconda versione è questa qui che stiamo discutendo.
Ci sono due configurazioni di pannelli che vorrei testare, pannello singolo da 6V e 3,5W e due pannelli in serie da 5V e 5W (che ho ordinato e arriveranno spero presto).
La terza versione prevede di aumentare a 6 le batterie, un sepic in ingresso e il regolatore in uscita. Ovviamente questa configurazione sarebbe quella meno al limite e più "sensata".

Con queste tre versioni dovrei poter sperimentare bene i vari casi limite, e per imparare non dovrebbe essere malaccio.

per ora grazie per l'aiuto
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[20] Re: Alimentare microcontrollore da pannello solare

Messaggioda Foto Utenteelfo » 27 dic 2018, 12:47

maubarzi ha scritto:Quello che non capisco è come a valle delle batteria ci possa essere una tensione di 5.12V se le batterie sono caricate dal regolatore che al massimo ne da 5.


Osserva la Fig. 1a che rappresenta un setup di misura da "libro di testo".

In questo caso al D(evice) U(nder) T(est) e' applicata una tensione "opportuna" tramite il generatore G.
La tensione applicata e la corrente assorbita dal DUT sono misurati dagli stumenti (ideali) V e A.

Il generatore G e' variabile in modo da poter "spazzolare" vari valori di tensione applicati al DUT intorno al valore di "interesse".

La misura si puo' ulteriormente "complicare" collegando l'ingresso del DUT ad un generatore - anch'esso variabile (invece che a massa) - simulando cosi' vari gradi di illuminazione del pannello solare.

La Fig. 1b rappresenta invece il setup di misura effettivamente utilizzato.
Scelte progettuali: E' stato deciso per semplicita' di fare una misura ad una sola condizione di test:

- tensione applicata all'uscita del DUT 5 V (supponendo che questa tensione sia la massima tensione raggiungibile dalla batteria caricata dal circuito sotto test)
- ingresso del DUT collegato a massa

E' stato deciso inoltre di alimentare il DUT tramite una resistenza (R1 100 ohm) in modo da offrire una certa protezione nel caso di "rottura" del DUT a causa della sua configurazione "in circuit" non proprio canonica (nonostante quanto scritto dal costruttore).

La resistenza ci "torna buona" anche per misurare la corrente.

Modalita' operativa:

- Predisposto il setup di misura, si incrementa la tensione del generatore G fino a leggere sul voltmetro V1 5 V (il DUT ha quindi collegato all'uscita 5 V - e non 5.12 V - 5 V e' la tensione di batteria a "piena carica")>
- Nella condizione del punto precedente si legge sul voltmetro V2 la tensione del generatore.

La corrente "assorbita" dal DUT sara'

I=\frac{V2-V1}{R1}

Sul circuito proposto per la carica della batteria (e alimentazione di Arduino) ci sarebbe da scrivere un "poema" evidenziando gli aspetti piu' critici, ma - data la sua semplicita' e l'applicazione (suppongo) non "stringente", credo che la cosa piu' ragionevole sia "provare se e come funziona".

Buona sperimentazione :D
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