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aiuto piccolo impianto didattico

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] aiuto piccolo impianto didattico

Messaggioda Foto Utenteoldfox74 » 3 apr 2021, 11:03

ciao a tutti,

avevo un dubbio sulla costruzione di un piccolo sistema didattico che utilizza un pannello solare da 12v e 5w....

questo sistema mi deve tenere in carica una batteria da 12v 2.3Ah che alimenta una ventola da PC (12v 0.25A)



mi hanno consigliato un modulo integrato step up/down ma ho un dubbio.. (integrati xl6009 e lm2596S)

il modulo ha un ingresso e una uscita per cui dovrei attaccare in ingresso il pannello e in uscita la batteria e attaccare alla batteria la ventola (magari con interruttore)

ma facendo così il modulo mi fornisce in up o in down una tensione costante, mettiamo che io la metta a 12v...

in questo modo anche con scarsa luce in up avrei comunque i 12v in uscita...

ma mai potrei avere tensioni in uscita sopra i 12v....



quindi la batteria non riceverebbe mai piu' di 12v con un modulo integrato...



se invece usassi uno step down tra pannello e batteria regolato su 13v in uscita, quindi finche il pannello produce sopra 13v, mi carica la batteria...

e uno step up tra batteria e ventola regolato a 12v in modo che la ventola abbia i suoi 12v anche se di notte mettiamo che la batteria va sotto i 12v



che dite, quale sistema è migliore? o sono equivalenti?
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[2] Re: aiuto piccolo impianto didattico

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 3 apr 2021, 12:42

Didattico verso chi? ragazzini, ragazzi, studenti, ricercatori ?
Oppure è un dimostratore di funzionamento?

Me ne intendo poco, sono rudimentale, mi sarei accontentato del pannello che carica la batteria con un diodo in serie, oppure il pannello che alimenta direttamente il ventilatore.
Con un amperometro in serie che visualizza la corrente di carica.

Magari il modulo integrato consigliato ha la possibilità di regolare la tensione di uscita fra 12 V e più di 13 V. Che succede quando la tensione del pannello è molto minore della tensione batteria ?

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[3] Re: aiuto piccolo impianto didattico

Messaggioda Foto Utenteoldfox74 » 3 apr 2021, 13:17

didattico per un esperimento scuola media.

beh in effetti il pannello ha un diodo in serie:
https://www.amazon.it/gp/product/B08K2Z ... UTF8&psc=1

ma non so quanto eroga...se arriva a 17volt o piu non brucia la ventola e rovina la batteria?

la batteria deve esserci perché "rappresenta" il funzionamento durante la notte....


se la tensione del pannello scende o è buio, la batteria alimenta il sistema...
durante il giorno il pannello ricarica la batteria, ma vorrei lo facesse in modo "sicuro", ovvero senza rovinare il sistema-
non so se usare un unico step up / down integrato che ha il pannello in ingresso e in uscita mi da diciamo 12,5v che imposto io...e questi vanno sia alla batteria (per mantenere la carica) che alla ventola per funzionare

in effetti step down dopo il pannello mi porta la corrente in ingresso alla batteria ad un valore che imposto io...mettiamo 13v...
ma poi se metto uno step up tra batteria e ventola, posso solo alzare quel valore, quindi non funzionerebbe...
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[4] Re: aiuto piccolo impianto didattico

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 3 apr 2021, 13:53

ma non so quanto eroga...se arriva a 17volt o piu non brucia la ventola e rovina la batteria?

Forse arriva a 17 V, ma solo a vuoto, quando non eroga corrente.
con la batteria non dovrebbe superare i 15 V.La batteria sovracaricata dovrebbe per elettrolisi liberare idrogeno.
Il ventilatore a 15-17 V potrebbe girare molto rapidamente, ma non danneggiarsi subito.

Con il pannello solare, potresti alimentare due elettrodi posti in una soluzione di acqua salata, e verificare che agli elettrodi si liberano gas ossigeno e idrogeno.
C'è un racconto di Primo Levi nel libro Il sistema periodico che descrive la prova da lui fatta da bambino.

L'idrogeno, innescato con una fiamma potrebbe bruciare rapidamente cin una fiammata, meglio usare una provetta piccola e in plastica.
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[5] Re: aiuto piccolo impianto didattico

Messaggioda Foto Utenteoldfox74 » 3 apr 2021, 14:31

io pensavo di usare questo:

https://www.ebay.it/itm/Convertitore-DC ... SwepNe3lsf

che dici, puo' andare?
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[6] Re: aiuto piccolo impianto didattico

Messaggioda Foto Utentedjnz » 4 apr 2021, 8:21

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[7] Re: aiuto piccolo impianto didattico

Messaggioda Foto UtenteGioArca67 » 4 apr 2021, 12:19

Un pannello FV non è un generatore di tensione (tipo la rete o una batteria), ma è modellabile come un generatore di corrente che, nel caso specifico, eroga circa 0,25A e assumerà ai suoi capi una tensione stabilita dal circuito cui è attaccato.
Eroga finché può cioè finché Vo*Io <Pmax ovvero , supponendo di stare ancora prima del ginocchio (dopo il quale non riesce a sostenere la corrente Imp=0,28A e quindi con tensioni maggiori fa calare drasticamente la corrente erogata), finché il circuito esterno non impone una tensione Vo=5W/0,28V=17,8V.
In questo punto siamo a potenza massima (i teorici 5W prelevabili dal pannello).
Le caratteristiche del pannello però sono date a condizioni standard cioè con irraggiamento di 1000W/m2 e temperatura della cella di 25°C, nonché massa d'aria 1,5 (cioè l'assorbimento della radiazione solare dovuto all'atmosfera), quindi il pannello scelto potrebbe essere troppo piccolo rispetto al carico, dipendendo dal tempo di attivazione della ventolina:
1) in primo luogo, a parte utilizzare sistemi più complessi che inseguono il punto di massima potenza del pannello, facciamo lavorare il pannello non in situazione ottimale, ma (ad es. con il pur valido schema di cui sopra) a circa 13.4±0.7=14.1V cui corrisponde una potenza di circa 14.1V*0.25A=3.5W (in pieno sole)
2) in secondo luogo dobbiamo considerare le perdite nei vari elementi (carica scarica batterie, ecc.)
3) in terzo luogo occorre fare i calcoli non con le potenze e tensioni in gioco, ma con l'energia necessaria al carico e l'energia ottenibile dalla fonte solare

Ad es. se la ventola fosse accesa 12h/GG avremmo bisogno di 0.25A*12V*12h=36Wh
Cui aggiungere le perdite di sistema stimabili in un 20% per ottenere circa 43W
Il pannello scelto avrebbe possibilità nelle condizioni migliori di erogare appena 35W nei mesi estivi (supponendo 10h di sole pieno).
Poiché la fonte solare è non costante (fenomeni atmosferici, nuvole ecc), non si riescono ad ottenere sempre giorni di sole, quindi occorre sovradimensionare la potenza del pannello.
Per un esempio didattico come questo si potrebbe prendere o un pannellino da 10W o metterne due come questo in parallelo.

Nel circuito di sopra bisogna dimensionare la resistenza in modo che il transistor sia appena al limite della conduzione a batteria carica. Forse manca però l'alimentazione corretta dello zener.
Inoltre occorre verificare la massima potenza dissipabile dal transistor, poiché se il fusibile si interrompe e l'interruttore è aperto il transistor prende tutta la potenza del pannello ovvero almeno 3.5W
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[8] Re: aiuto piccolo impianto didattico

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 4 apr 2021, 15:25

Questo potrebbe essere leggermente più funzionale.
Altrimenti un operazionale non guasterebbe.
Lo Zener è da 12V.
20210404_153358.jpg

Il trimmer andrebbe regolato per limitare la tensione a 13.5V.
Ciao
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[9] Re: aiuto piccolo impianto didattico

Messaggioda Foto Utentedjnz » 4 apr 2021, 15:42

GioArca67 ha scritto:Il pannello scelto avrebbe possibilità nelle condizioni migliori di erogare appena 35Wh nei mesi estivi (supponendo 10h di sole pieno)

Cioè, nelle condizioni ideali, meno di metà dell'energia che servirebbe per un intero giorno di funzionamento della ventola (non parliamo poi di ricaricare anche la batteria). D'accordo. Il sistema è evidentemente sottodimensionato, ci metterà un paio di giorni in estate e quattro cinque in inverno per caricare la batteria, dopo di che si potrà accendere la ventola per qualche ora. È un "piccolo impianto didattico". Lo schema è appena un po' meglio di collegare semplicemente i tre pezzi assieme ;-)
Seguendo il DBM (dimensionamento barbaro minimo) per un funzionamento h24 a me viene un pannello da minimo 40W, con batteria da 20..30Ah, magari con regolatore MPPT, siamo quindi su numeri e prestazioni totalmente diversi.
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[10] Re: aiuto piccolo impianto didattico

Messaggioda Foto Utenteoldfox74 » 6 apr 2021, 14:36

ma se con lo step up alzo la tensione...
dato:
P = Potenza (W) I= corrente (A) V= Tensione (V)

aumentando V con lo stepup, a parità di I, non avrei maggiore P ??

se porto V a 14,3, con 0.28A del pannello non avrei 4Watt?
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