(panneaux solaires) dépassement de tension => transistor fermé

[killwin]

Bonjour,

Je veux faire un montage (sous arduino nano) allimenté par panneau solaire. Mon petit panneau solaire chargeraient 6 piles rechargeables AAA de 1,5V.

Mon problème c'est que je veux stopper l'allimentation de mes piles si elles sont chargées à bloc. Par exemple, si mes 6 piles dépassent 9V, alors le transistor NPN devient bloquant et le panneau solaire ne les allimente plus.

J'ai pensé à utiliser un LM741 en comparateur de tensions mais ça ne peut pas marcher puisque je dois allimenter ce même ampli op avec plus de 9V . J'ai pas fait encore de schéma, je cherche juste une piste ou une idée. J'ai aussi le problème inverse, si la tension de mes piles est trop basse, alors envoyer un signal pour stopper l'arduino.

Panneau solaire : 2 x (4V 35 mA)

Merci d'avance
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[kamezian1]

pourquoi arduino? il y beaucoup plus simple, un transistor avec une diode Zener en fonction de la tension supportable par les batterie

[DAUDET78]

il y beaucoup plus simple.....

Ca, c'est un régulateur de courant. Ce qui , en l’occurrence ne sert pas à grand chose, vu qu'un panneau solaire est un générateur de courant ...par nature.

C'est quoi les caractéristiques

Mon petit panneau solaire .....

?

Un simple régulateur shunt doit être suffisant.

[killwin]

Merci pour la réponse.

Voici les réf. du panneau solaire : http://www.conrad.fr/ce/fr/product/1...1-pcs?ref=list

Si je comprends bien, le TL431 est un régulateur shunt. Je vais opter pour une utilisation en comparateur à seuil 2.50V avec le TL 431. Comme ça, avec une Vref je peux envoyer un signal à l'arduino avec un transistor pour tout arrêter si la tension des piles devient insuffisante et bloquer le transistor d'alimentation des piles si la tension devient trop forte.

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

Voici les réf. du panneau solaire :

Tu en as combien de panneau ?

avec une Vref je peux envoyer un signal à l'arduino ....

Mais que vient faire un arduino dans cette galère ????

[killwin]

Pour l'instant je vais essayer avec un seul panneau ,
Je vais charger 6 piles de 1,2V AAA en séri qui ont une capacité de C = 500 mAh, ce qui veut dire qu'elles se chargent avec C/10, donc 50 mAh. Je vais les allimenter par le panneau solaire.

L'arduino nano est le coeur du montage, il sera allimenté lorsqu'il y aura suffisemment de courrant. Le but c'est de faire un montage autonôme qui ne nécessite pas d'allimentation edf

[DAUDET78]

Pour l'instant je vais essayer avec un seul panneau

Avec une source qui donne 4V , tu peux charger 2 batteries AAA ... et par beau temps !

Je vais charger 6 piles de 1,2V AAA en séri qui ont une capacité de C = 500 mAh,

Pour info, tu trouvera de 1000 à 2500mAh uniquement !

L'arduino nano est le coeur du montage, il sera allimenté lorsqu'il y aura suffisemment de courrant.

Et comment il fait la régulation de charge ? Ton Arduino est hors course pour faire la gestion de la charge de la batterie. Tu peux t'en servir pour autre chose, mais pas pour ça !

[PA5CAL]

Bonjour

J'ai quelques doutes de la pertinence de ton projet tel qu'il est conçu, en ce qui concerne son bilan énergétique.

En effet, les panneaux choisis sont spécifiés pour un courant nominal de seulement 35 mA, c'est-à-dire sous un éclairage solaire perpendiculaire de 1000 W/m². Ils doivent donc certainement pouvoir délivrer près de 40 mA l'été à midi (heure solaire) en plein cagnard, mais certainement moins de 10 mA l'hiver à la même heure et par beau temps, et moins de 1 mA l'hiver, par mauvais temps, à 10h du matin (quand le soleil est plus bas sur l'horizon et pas dans le plan sud dans lequel doit se trouver l'axe perpendiculaire au panneau).

Le courant produit varie notamment avec les saisons, l'heure de la journée et la couverture nuageuse, et sa valeur nominale ne représente qu'une valeur proche du maximum qu'on peut espérer obtenir.

Pour recharger la batterie de 500 mAh, avec ces panneaux il faudrait plus d'une journée et demie en été, et entre une et plusieurs semaines en hiver.


Par ailleurs, un Arduino Nano en fonctionnement consomme environ 150 mA. Pour pouvoir le faire fonctionner de façon autonome, il faudrait qu'il reste totalement éteint la plus grande majorité du temps, et que le courant de veille du système reste extrêmement faible.

Je ne sais pas ce qui a conduit à choisir ce modèle d'Arduino, mais son interface USB participe grandement à sa consommation électrique, et elle n'est pas censée être utilisée aux moments où la carte est autonome. Par exemple, le choix d'une carte Arduino Pro ou Arduino Pro Mini, avec éventuellement une interface USB séparée, aurait pu déjà diviser la consommation par trois.

[killwin]

Je ne réalisais pas du tout quel était le rendement d'un panneau solaire, j'aurais une idée plus précise.
Merci, surtout pour l'arduino pro mini avec interface usb séparée, je vais pencher là dessus.

C'est vrai que niveau bilan énergétique ça risque de poser des problèmes , je me suis déjà acheté les piles et le petit panneau. Mais je vais certainement m'acheter un panneau solaire plus caustaud dans la mesure du possible (prix, taille, rendement ...) Pour l'instant je fais des tests avant de réaliser le circuit imprimé

Si l'arduino (et ce qu'il y a autour qui consomme 200mA, je sais j'ai pas osé le dire) arrive a être allumé une heure par jour d'hivers, je serais alors content.

Demain je m'achette deux régulateurs shunt lm431 pour soit couper l'allimentation si les piles sont trop chargées, soit couper l'activité de l'arduino si les pilles ne peuvent pas fournir suffisemment de courant.

[PA5CAL]

Il serait intéressant de te pencher sur les caractéristiques de l'alimentation et du microcontrôleur dont tu as réellement besoin.

En effet, un régulateur de tension, un témoin d'alimentation, une tension élevée et une fréquence d'horloge importante augmentent la consommation de courant, souvent inutilement.

Si l'application visée s'y prête, on peut par exemple choisir un Arduino Pro Mini 8MHz/3,3V, désactiver son régulateur de tension et sa led "ON" (couper le strap prévu à cet effet), et l'alimenter directement avec une batterie de 3,6 V (trois éléments au nickel produisant entre 4,2V et 2,7V). Dans ces conditions, la consommation moyenne de la carte chute à seulement 3 mA.

On peut même faire encore mieux, en programmant les fuses de configuration afin de faire fonctionner la carte sur une horloge interne du microcontrôleur (moins précise) à une fréquence plus faible. La consommation en fonctionnement peut alors être réduite à 0,7 mA avec l'horloge RC à 1MHz, ou à 0,07 mA avec l'horloge RC à 128kHz.


Mais tout dépend de ton application, notamment de la puissance de calcul nécessaire et des périphériques connectés à la carte.

[PA5CAL]

(Oups... à 8 MHz et sous 3,6 V, la consommation n'est pas de 3 mA mais de 3,5 mA.)

[invite03481543]

Et bien ça consomme grave un Arduino
Je suis plutôt habitué à des consommations bien plus basses sur batteries.

Killwin tu ne parles pas du modèle de tes accus, CdNi ou NiMh? Il faudra faire attention à la fin de charge qui est un peu différente et prévoir un capteur thermique (indispensable).
Quand on met des accus en série il faut normalement surveiller leur tension individuelle, sinon gare à la surcharge d'un ou plusieurs éléments...

[killwin]

Merci pour ces précieux conseils,

Les piles ce sont des NiMh ^^, sinon je ne comprends pas pourquoi je devrais rajouter un capteur thermique, merci .

Je viens donc de commander un arduino pro mini, et tout mon montage tournera au possible sur du 3.3V.
Je viens de faire un petit schéma pour couper l'allimentation des piles lorsque la tension de celles-ci est trop élevée, j'attends le panneau solaire et je teste.

[PA5CAL]

Le schéma de ce montage, c'est du grand n'importe quoi ! Ça ne peut même pas fonctionner.

Par ailleurs, les batteries Ni-MH sont assez sensibles aux surcharges. Je crains qu'une fin de charge sur simple niveau de tension (laquelle dépend notamment de la température et du courant) soit un peu juste pour garantir une bonne durée de vie des batteries.

[killwin]

Oui ça ne fonctionne pas j'ai pas posté le bon montage désolé.
Sinon j'ai reçu les composants et j'ai fait des tests dont voici le schema :

pong2.jpg

1) J'ai remplacé les piles (trop trop long à charger en effet) par deux supercondensateurs 10F / 2,5V en série.
2) J'ai mis en place un voleur de joules qui me permet de passer d'un signal continu issu du panneau solaire de 1V si la luminosité est faible à un signal discontinu qui atteind les 3V crête à crête
3) J'ai placé un régulateur shunt dont je me sert comme diode zenner de précision et qui me permet de ne pas dépasser les 5V pour allimenter les condensateurs, par exemple si j'expose le montage en plein soleil d'été.

Voilà, maintenant dans une utilisation normale la tension aux bornes de mes condensateurs qui se chargent en 3 heures ne dépassent pas les 3V. C'est normal puisque la charge des condensateurs correspond à

Vc = Ve(1 - exp(-t/(rc)))

Ici Ve dans un cas de lumière tamisée ne dépasse pas les 3V et du coup j'ai besoin de charger les condensateurs au moins à 4V si je veux que ça marche.

Que puis-je faire ? J'ai pensé à 3 solutions déjà :

solution 1 : charger les condensateurs en // à 2,5V , puis les basculer en série grâce à un interrupteur avec plein de broches.
solution 2 : rajouter un panneau série en // à l'autre panneau en espérant que le voleur de joules monte à 5V
solution 3 : rajouter un convertisseur boost au voleur de joules en espérant qu'il n'y aie pas trop de perte d'énergie et en espérant que la tension monte

Si vous avez une solution ? Merci

[invite03481543]

Ooooh lalalala....

Tu veux pas plutôt te mettre aux légos?
Un voleur de Joule...

[PA5CAL]

1) J'ai remplacé les piles (trop trop long à charger en effet) par deux supercondensateurs 10F / 2,5V en série.

Fonctionnellement, un condensateur n'a rien à voir avec une batterie.

• Durant une grande partie de sa décharge, une batterie maintient sa tension à une valeur élevée et relativement constante. Un élément de batterie au nickel voit sa tension évoluer de 1,4V à 0,9V (on ne doit pas descendre au-dessous), avec un long pallier autour de 1,2V. Si l'appareil à alimenter nécessite une tension supérieure à 3,6V, alors une batterie au nickel de 3 éléments débitant un courant 0,1C (soit par exemple 200mA pour C=2000mAh - modèle AA) peut lui fournir l'énergie nécessaire durant environ 8h30 (valeur à 20°C) représentant 85% de sa capacité.

• Durant toute sa décharge, un condensateur voit sa tension chuter de façon régulière. Si l'appareil à alimenter nécessite une tension comprise entre 3,6V et 5V, le condensateur chargé initialement à 5V cessera de fournir l'énergie nécessaire après seulement 28% de décharge ( =(1-3,6V/5V)x100% ). Dans ces conditions, pour délivrer 200mA durant 8h30 il faudrait disposer de deux super-condensateurs de 31200F de 2,7V !!!!

2) J'ai mis en place un voleur de joules qui me permet de passer d'un signal continu issu du panneau solaire de 1V si la luminosité est faible à un signal discontinu qui atteind les 3V crête à crête

D'une part, lorsque la luminosité est faible, c'est surtout le courant produit qui chute, pas la tension. Si le panneau de 4V ne fournit plus que 1V, c'est certainement parce qu'on tente de lui soutirer trop d'énergie, ce qui l'empêche alors d'en produire dans de bonnes conditions. C'est un cercle vicieux. En tentant de maintenir sa tension à 4V, et en se contentant de récupérer le courant disponible, le bilan serait bien meilleur.

D'autre part, le "voleur de joule" est un circuit qui a un rendement exécrable. Dans le cas où une élévation de tension serait nécessaire, à la place il vaudrait mieux utiliser un véritable convertisseur à découpage (qui peut fonctionner sur le même principe, mais avec un circuit de commande plus sérieux).

[PA5CAL]

En conséquence :

• Il faut abandonner le "voleur de joule"

• Pour envisager l'utilisation de super-condensateurs, il convient d'étudier sérieusement la situation, notamment en définissant clairement la consommation de courant et la plage de tension réclamée par l'appareil à alimenter, et l'autonomie souhaitée.

Cela aboutira certainement à ajouter un convertisseur tension-courant pour charger les super-condensateurs depuis le panneau, avec une limitation de la tension de sortie, et un convertisseur courant-tension pour les décharger dans l'appareil à alimenter.

[killwin]

Oui, je laisse tomber le voleur de joules, je viens de le virer, c'était bien essayé. Niveau bilan énergétique l'appareil sera utilisé grossièrement 10 min pour un temps de charge de 2h. Je reste donc sur les supercondensateurs. La tension sera comprise entre 5v et 3,2v.

Par contre je ne vois pas comment faire un convertisseur tension -> courant. Avec un ampli op normalement, mais il faut alimenter celui-ci , alors je pensais à un convertisseur tension -> courant avec un ampli-op basé sur plusieurs transistors ? Mais du coup j'ai peur aussi qu'en utilisant beaucoup de composants, que je ne perde trop d'énergie.

[PA5CAL]

Il ne s'agit pas de convertisseurs de signaux (à ampli op), mais de puissance (à découpage). Par exemple, des convertisseurs de type Buck-Boost peuvent faire l'affaire. C'est leur mode de fonctionnement qui détermine leur type. Pour le premier, on régule la tension d'entrée et on limite le courant et la tension de sortie. Pour le second, on limite le courant d'entrée et on régule à tension de sortie.

L'utilisation de ces circuits a un coût en terme d'énergie. On arrive aujourd'hui à réaliser des merveilles avec certains circuits spécialisé.