Arduino mini alimenté par un moyeu dynamo

[invite80fdd36f]

Bonjour à tous,

J'ai en tête un montage qui me semblait simple mais qui finit par dépasser mes connaissances de base en électronique.
Pourriez vous m'aider ou me conseiller ?



Je cherche à récolter l'énergie produite par un moyeu dynamo de vélo pour alimenter des leds contrôlées par un Arduino mini.
Alors oui, acheter une lampe led toute faite serai plus simple mais on perd tout le plaisir de construire quelque chose, n'est-ce pas.
Le système pourrait gérer l'allumage des phares, l'allumage automatique d'une led de freinage voir même l'activation de clignotant. Bref, tout ce qu'on veut suivant la programmation.
En bonus, Arduino a une librairie qui permet d'utiliser le métal comme capteur capacitif. Je pourrai alors dissimuler des zone tactile dans la guidoline et rendre le montage presque invisible.

Alors mon choix s'inspire des nouvelles lampes de vélo qui reste allumée pendant quelques minutes lorsqu'on ne pédale plus (à un carrefour par exemple). Celle ci utilise un petit super condensateur de quelques Farad.
J'aimerai donc charger deux superCap de 70F 2,7V qui devrai servir de tampon pour le courant venant de la dynamo et continuer d'alimenter le système à l'arrêt.
Ils ont l'avantage de charger bcp plus rapidement que des batteries sans effet mémoire et puisque je n'ai pas besoin d'une grande capacité, ça me parait être l'idéal pour l'utilisation à vélo.
Ceux ci on les dimensions parfaites pour s'insérer dans le tube du guidon, idem pour l'arduino mini. J'ai 2x un diam de 20mm sur une longueur droite de 110mm comme zone d'intégration de l'électronique.

J'ai lu un article sur un montage similaire sur base de batteries mais sans arduino, donc alimenter les leds directement mais le résultat était que les leds consommaient plus vite que les batteries ne chargeaient. La personne devait donc obligatoirement rouler suffisamment longtemps de jour pour avoir suffisamment de jus pour le soir. De plus, les cycles de charge/décharge n'étant pas régulier, les batteries perdaient leur capacité.
Ceci me conforte donc dans le choix des super condensateurs.

ok, donc pour en revenir au système. Voilà ce que je sais:
La dynamo fournit 3W en 6V AC, ceci variant bien sur suivant la vitesse. Il me faut donc un redresseur pour obtenir du DC ainsi qu'un régulateur pour stabiliser et ne pas dépasser les 2,7V des condensateurs sous peine de destruction.
Il me faudrai ensuite un DC booster pour fournir la bonne tension aux Leds et à l'Arduino.
J'ai trouvé un post +- similaire mais dont la capacité des batteries était plus importante et l'option des condensateurs ne tenait pas la route.
http://forums.futura-sciences.com/el...n-arduino.html
Toutes fois, cela m'apprend 1 chose, c'est la consommation de l'arduino en question. 3,3V et 50mA

Voici une ébauche de schéma, une version en plus haute résolution de l'image du début, en fait.
http://dl.dropbox.com/u/5410763/Sketch_schem.jpg

Mes questions sont:
Tension d'entrée. Je suis perdu quand au choix des composants à utiliser ici. J'en ai repris quelque uns dans mon schéma suivant ce que j'ai lu sur internet pour des utilisations à peut près similaires.
J'ai trouvé ceci sur ebay, c'est pas cher et de petite taille pour la conversion AC-DC: DF08M 1A 800V Bridge Rectifier
Sur le site de vente des condensateurs, ils vendent aussi ce type de régulateur de tension: Micrel MIC29152BU Adjustable LDO Voltage Regulator.
Il faut que je leur demande si ça peut convenir, je pourrai alors commander tout ensemble chez le même fournisseur.

Pour les condo. Est-ce qu'il est préférable des les monter en // pour augmenter la capacité du système, ou en série pour avoir une tension supérieur. Je penche pour le //, le DC booster permet de définir plus précisément la tension de sortie mais est-ce vraiment le meilleur choix?
J'ai trouvé des super cap de 120F mais en 2,3V pour quelques € de plus, serait-il plus intéressant?

Tension de sortie. Bon, à ce sujet, je n'ai pas beaucoup avancé. J'ai lu cette article où ils expliquent comment booster jusqu'à 9V la tension du condensateur.
Y a t'il d'autres moyens, tutos ou composants/micro-circuits qui fournisse ce type de fonction?
Est-ce encore là le meilleur moyen?
Je ne sais pas encore la puissance dont j'aurai besoin pour l'éclairage. J'avoue que ma première idée était juste de contrôler 2 leds rouge (2V 30mA) dans les extrémités du guidon. Les deux en même tps pour le freinage et seule en clignotant.
Suivant la puissance fournie par le système, j'ajouterai bien les éclairages avant/arrière.
Arduino accepte jusque 12V en entrée, je peux alors utiliser la même tension pour arduino et des groupes de leds. Enfin bref, ça c'est pas le plus compliqué, ce sera à décider suivant la tension fournie par le booster je pense.

Et finalement. On m'a proposé de réfléchir à l'utilisation d'une puce ATtiny85 à la place de l'arduino mini. Afin de minimiser encore l'encombrement et la consommation énergétique. Il semble que la fonction de capteur capacitif soit disponible aussi pour cette puce.
Enfin, ça serai dans un but d'optimiser le montage. Si j'arrive déjà à quelque chose de +- fonctionnel, je serai déjà super content.

Voilà, un post assez long finalement, désolé.
J'espère que j'ai été clair dans mon raisonnement et que quelqu'un pourra me guider pour la suite.
J'apprends tout seul et au fur et à mesure, par hobby, donc un coup de main éclairé est parfois nécessaire

Merci.
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[Qristoff]

Bonjour et bienvenue sur le forum FUTURA Electronique,

Voilà, un post assez long finalement, désolé.

il ne faut pas être désolé ! un post clair, courtois, qui pose bien le sujet et les attentes.... pas de problème, on aimerais bien en avoir plus souvent

Pour ton système d'alimentation, je pense qu'il faudrait en fait deux circuits:
- un circuit moyenne tension DC faite à partir de la tension de dynamo redréssée mais qui pourrait varier selon la vitesse du vélo. Cette tension serait non régulée mais clampée à une valeur max à définir, histoire de ne pas tout casser. Les supercap serait branchées sur ce circuit ainsi que les leds.
- un autre circuit basse tension, 3.6V ou bien 4.8V, régulé celui-ci par un LDO et qui permettrait d'alimenter le µC. Ce circuit comporterait une détection de sous tension pour switcher proprement le reset du µC lorsque la tension devient trop basse.
Enfin, les leds seraient pilotées en courant et non pas en tension afin de s'affranchir des variations de tensions du premier circuit et éviter les variations de luminosité. Et surtout éviterait de faire passer les courants de leds dans le régulateur. Donc un petit régulateur 100mA en SO8 devrait sufffire.

Pour le choix du µC, je ne suis pas le mieux placé pour te répondre ne pratiquant ni l'arduino, ni l'ATiny.

[Forhorse]

A t-on vraiment besoin d'un arduino ou même d'un µC pour allumer 3 leds sur un velo ?

[invite80fdd36f]

Qristoff
-merci pour ces premières pistes,

Forhorse
-Bien sur que non.
Mon but n'est pas de "simplement" allumer des leds mais voyez le plus comme un défi technique qui me pousse à apprendre quelque chose. C'est parfois sympa de ne pas se contenter du plus facile.
Ce projet me permet d'apprendre bien plus en électronique, en programmation de microcircuit et en conception d'objet pour que l'ensemble soit discret, que de brancher une led à une dynamo.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite80fdd36f]

Bonjour,

J'avais effectivement pensé à la possibilité de séparer les circuits mais je ne savais pas exactement comment.
Donc si je comprend bien le raisonnement, on a quelque chose comme ça:


J'utiliserai des diodes zener pour limiter la tension en fonction de ce qu'on alimente. Mais si je met en // la charge des condo et l'alim des leds, je perd la fonction du condo qui doit servir de backup lorsque je m'arrête.
Ou bien, les leds sont alimentées à la suite des condo mais on revient au problème de l'ajout d'un booster pour revenir à 3,2V. Sauf si je met les condo en série, j'ai alors 5,4V 35F n'est-ce pas?

Ce circuit comporterait une détection de sous tension pour switcher proprement le reset du µC lorsque la tension devient trop basse.

Comment se présenterai cette détection? Quelque chose comme un transistor qui coupe le circuit à une tension minimum?

Enfin, les leds seraient pilotées en courant et non pas en tension afin de s'affranchir des variations de tensions du premier circuit et éviter les variations de luminosité. Et surtout éviterait de faire passer les courants de leds dans le régulateur. Donc un petit régulateur 100mA en SO8 devrait suffire.

J'aime bien cette idée de séparer les courants et d'utiliser le régulateur uniquement pour ce qui est nécessaire. C'est une solution élégante.
Maintenant, je comprend la différence entre courant et tension mais comment fait tu pour stabiliser le courant indépendamment de la tension?

Pour le µC, ne nous en inquiétons pas pour l'instant. La première étape consiste bien sur, à réaliser ce montage sur une breadboard avec un arduino Uno et que le prototype soit fonctionnel quel que soit la taille.
Il serai pertinent aussi de découper le projet en différentes étapes pour facilement valider tel ou tel solution.
Après viendra l'étape d'optimisation avec le choix d'un µC adapté, la réalisation d'un pcb et le montage.
Je ne manquerai pas d'en faire le sujet d'un autre post

[Bowbow18]

Salut,

La première étape serait d'abord de réaliser une source de courant suffisante pour alimenter le tout. Le reste c'est de la rigolade
Ce qui serait même utile, c'est de surdimensionner les condos, au lieu de mettre 2 condos de 70F, tu en mets 6... Vaut mieux trop que pas assez. Après tout dépend du prix aussi.

Il faudrait aussi utiliser des régu à découpage pour économiser au max l’énergie, genre le LM2576.

@+

[invite80fdd36f]

Très bonne nouvelle,
Je n'ai pas encore commandé les condo mais j'en ai vu de même dimension en 120F 2,3V pour 10$/pc.
Je suis limité par la place dans les tubes donc je pense pouvoir en mettre au moins deux, voir un troisième suivant l'encombrement du circuit.
J'ai eu confirmation que leur "MIC29152BU Adjustable LDO Voltage Regulator IC TO-263" vendu par cette même société, était largement suffisant pour le chargement des condos par cette dynamo.
à savoir: MIC29152BU Vout ajustable, 1.5A, dropOut à 1.5A = 350mV

Éventuellement, je pourrai délocaliser certains éléments et ajouter encore quelques condos dans le boîtier du phare avant.
Mais c'est encore une autre histoire.
Le vélo est un vieux de '70-'80 que je retape et je cherche à garder son look d'origine tout en essayant de profiter de la technologie disponible. C'est pour ça aussi que je cherche une solution la plus discrète possible.

Bref, voici ce que je pourrai utiliser comme phare:


Il y a de la place à l'intérieur, le format rectangulaire est pratique et l'ensemble est robuste.
Je dois encore réfléchir à un système de fixation correcte pour le cadre ou la fourche.
L'idéal serai en plus, de loger des condos + un connecteur lampe/vélo pour pouvoir la détacher et l'utiliser temporairement comme lampe autonome.

ha ben oui, pourquoi faire simple hein ?

[nornand]

Bjr; pourquoi ne pas envisager un petit panneau solaire qui ferait un complément de charge .

[invite80fdd36f]

Moui, pourquoi pas. Je ne vois pas l'image jointe, elle est en attente de validation.
-edit- ha oui, la voilà.

Mais:
- je pense que la dynamo devrai produire assez.
- le problème esthétique du panneau et où le placer?
- on peut envisager un petit panneau souple enroulé sur un tube. Quelque soit la direction du soleil, une partie du panneau sera exposé.
- Est-ce que ce panneau apportera une charge suffisante pour justifier sa taille/encombrement, prise au vent.
- et n'oublions pas le risque de vandalise!

J'ajoute aussi ce lien: Project Aura: Bicycle Safety Lighting System
C'est un projet qui m'a inspiré pour l'utilisation de la dynamo. Ils ont un blog avec toutes les étapes de développement dont la gestion du courant mais ce n'est pas très clair et en anglais technique, je m'y perd un peu.
Notamment, cette page à laquelle ils font référence:
Dynamo-Powered LED Light Circuits for Bicycles

[invite80fdd36f]

Bonjour à tous,

J'ai finis de réparer le vélo et je reprend l'étude de ce projet. Suis-je sur la bonne route
Voici un photo du vélo terminé ou presque puisque je dois l'équiper de l'électronique:



Et voici, où j'en suis:
La dynamo à gauche, je rectifie l'AC en DC et je stabilise la tension à 2,48V afin de charger le supercondo à 2,18V +-0,01V (ce que je mesure aux bornes du condo en roulant)
La tension est bien stable, le régulateur étant à l'air libre, ne chauffe pas trop je pense (+-40°C) mais je n'ai pas testé sur une longue période et seulement lors de petits trajets.
Ha oui, je précise aussi que j'ai mesuré ces t° avec une led alimentée par le condo via un "joule thief" home-made correspondant +- au schéma de droite.
Et à la place du redresseur, j'ai utilisé un simple pont de 4 diodes 1N5818 que j'aimerai remplacer par le DF01S qui prend moins de place et que j'ai à disposition, même si une version 50V suffirai.



Alors j'aimerai remplacer le "joule thief" par un DC to DC booster afin de remonter à une tension de 3,3 ou 5V pour l'alimentation d'une puce attiny85 qui remplacera arduino, pas besoin de plus et une manip permet de programmer la puce via arduino justement.

Ensuite, il reste le problème de contrôler les lampes.
Est-ce que j'utilise le booster pour obtenir une tension qui convient aux leds et à la puce?
ou peut-être que de séparer les circuits contrôle et alimentation leds serait plus efficace...
De plus, vu que je suis totalement amateur ici, je n'ai aucune idée de comment mesurer ou calculer le courant qui est produit par la dynamo, comment savoir si le régulateur V ne va pas trop chauffer et combien d'A est requis pour faire fonctionner mon système. Ne faut il pas aussi faire attention à ce que le super condensateur ne charge pas trop vite? ou dans ce cas ci, le courant est ce qu'il est et le condensateur va simplement absorber ce qu'on lui donne?
Enfin, le super condensateur de 120F a les bonnes dimensions pour mon projet mais à ce point de vue, je pense que ça n'influe pas sur le montage et je pourrai mettre ce que je veux en fonction des besoins.

Pour ce qui est du régulateur, j'ai vu souvent qu'on utilise le LM317 pour ceci. Est-ce mieux ou juste plus courant? J'avais à disposition le MIC29152 dont j'ai testé avec ça en attendant de recevoir quelques LM317.

idem pour le "joule thief", j'ai essayé de mesurer la tension de sortie mais je ne comprend pas bien mes relevés.
Est-ce que la tension de sortie serai automatiquement ajustée en fonction de ce qu'on y branche?
Bon je sens bien que ce n'est pas l'idéal. ce joule thief draine très rapidement le condensateur et je n'ai aucun contrôle sur ce qu'il se passe...

Bref, pour l'instant, j'y vais prudemment et presque à l'aveugle, alors je serai très content d'avoir vos critiques éclairantes.

Merci.