Choix batterie/Panneau pour recharge solaire.

[Max_Pof]

Bonjour a tous,

J'aurais besoins de votre aide:
Je cherche à passer un projet Arduino sur batterie, rechargée par un panneau solaire.
Le projet consomme environ une 30aine de mA pour 3.3v.

Je pensait au départ utiliser une batterie LiPo 1s d'environ 500mA histoire d'avoir la marge niveau autonomie.
Pour savoir quel panneau choisir, j'avais trouvé ce site: http://hackspark.fr/fr/blog/2013/03/...res-en-option/
Si je me plante pas, mon arduino consomme donc 3.3*0,03= 0,1W
disons que je prenne un panneau de 0,3W afin de pouvoir laisser un peu de puissance pour recharger la batterie même lorsque l'arduino est allumée:
Mais je n'arrive pas à savoir si cela revient au même de prendre par exemple un panneau solaire de 3v 0,1A (=0,3W) ou 0,5V 0,6A (=0,3W)?
Rien n'est indiqué sur le site à ce propos… Après peut-être que c'est leur module "Lipo Rider" qui permet de compenser si la tension ou le courant du panneau est trop faible?

Autre chose: je suis partie sur une batterie LiPo pensant gagner en place et en poids par rapport aux autres technologie de batterie.
Seulement voila, je me demande si c'est un bon choix?
Surtout pour la faible tension/courant que je demande… Il me semble que je peux trouver du NiMh pas très encombrant en 3.6v 500mA

D'autant plus qu'il me semble que ce n'est pas terrible de recharger du Lipo avec un courant trop faible et que celles-ci ont besoin d'un cycle de charge assez spécial. Même si le "LipoRider" règle probablement ces problème, non?

Mais bon du coup je m'embête peut-être beaucoup en prenant du lipo...

Vous, vous prendriez quoi? Lipo ou Nimh? (ou encore LiFe, Nicd, ou même au plomb tient!) je sais vraiment pas ce qui est le mieux pour mon application…

En tout cas, si quelqu'un peut m'apporter son aide, merci!
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[vincent66]

Bonsoir
Le lithium est hélas le plus inflammable de tous les éléments, ce qui explique le nombre d'accidents survenus avec des accus l'incorporant...
Si vous pouvez vous permettre un accu un peu plus lourd et/ou encombrant n'hésitez pas...
Si les contraintes vous imposent un accu au lithium évitez absolument les bricolages approximatifs et le low-cost made in far-east... c'est une question de pro... et de sécurité...!

Vincent

[Max_Pof]

Ouai c'est peut-ètre pas une super idée le Lipo...

Et j'ai aussi entendu parler des super-capacités. Je n'arrive pas à saisir dans quel cas il est intéressant de les utiliser.....
Ca pourrait être intéressant pour mon projet?

[Antoane]

Bonjour,

disons que je prenne un panneau de 0,3W afin de pouvoir laisser un peu de puissance pour recharger la batterie même lorsque l'arduino est allumée:

Voir même beaucoup plus : la puissance donnée pour le panneau est donnée dans des conditions optimales, jamais rencontrées dans la vraie vie.

Mais je n'arrive pas à savoir si cela revient au même de prendre par exemple un panneau solaire de 3v 0,1A (=0,3W) ou 0,5V 0,6A (=0,3W)?

C'est la même puissance, mais il est plus simple de convertir le 3V en 3,3V que le 0,5V en 3,3V.

Le choix de la batterie ou de la super-capa est fonction de l'autonomie désirée.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Max_Pof]

Le choix de la batterie ou de la super-capa est fonction de l'autonomie désirée.

C'est a dire? Disons que je cherche le maximum d'autonomie...
Si j'ai bien compris, avec un système qui consomme 30mA et une batterie de 300mAh, je tient 10h...? C'est au minimum ce qu'il me faut: 10h d'autonomie (et plus si j'ai la place pour une batterie plus puissante).

[Antoane]

C'est bien ça : une batterie de 300mA.h sur laquelle tu débites 30mA tient en théorie 10h, et 1h si tu tires 300mA.

Deux points importants :
- ta batterie va sortir une certaine tension, qui ne sera probablement pas apte à alimenter directement ton monatge. Il faudra passer par un convertisseur qui aura un certain rendement < 1 ;
- il ne faut / on ne peut pas exploiter les 300mA.h d'une batterie sans la mettre en danger, il faut donc sur-dimensionner la batterie.

Pour une telle autonomie, les super-capa sont hors-course.

[Max_Pof]

Bonjour à tous,

J'ai enfin trouvé une batterie correspondant à mes besoins. Je vais donc utiliser une batterie 3.6v 150mAh nimh.
Pour le panneau, un 3v 45mA ou 4v 20mA...?
Je sais pas ce qui est le mieux pour recharger une batterie 3.6v: Le panneau de 3v à une puissance supérieur (0.135w contre 0,08w pour le 4v) mais étant donné que je veux recharger une batterie de 3,6v, je suppose que je n'aurais pas 45mA à ma disposition, si?

Ensuite il me faut donc faire le chargeur.
Là, pareil je rame: je sais pas si je dois utiliser un chargeur assez poussé basé sur un µC dans ce genre:
http://www.ni-cd.net/accusphp/charge...on/schemas.php
Ou si, du fait que mon panneau solaire me délivre une très faible intensité, je peux me contenter d'un montage beaucoup plus simple de ce genre:
http://www.electroniq.net/power-supp...t-diagram.html
Si j'ai bien compris, les montages a base de uC sont plutôt fait pour faire des chargeurs rapides, alors que dans le cas des charges lentes (comme avec mon panneau solaire), on peut faire plus simple?

Merci!

[Antoane]

Bonjour,
Si tu cherches la simplicité, prend un panneau délivrant une tension supérieure à celle nécessaire pour recharger la batterie.
En PJ deux exemples de schémas fonctionnels et minimalistes. Le NMOS Sera un logic level NMOSFET, par exemple un https://www.fairchildsemi.com/ds/FD/FDC855N.pdf (mais il y a des dizaines de références possibles). Attention au branchement du MOSFET, ne pas inverser les pattes, le composant a l'air à l'envers mais mon schéma est bon
Le PV_Cell est ton panneau solaire, il doit pouvoir délivrer 5V (en pleine charge, un accus Ni-Mh, c'est 1,45V) et 150mA au maximum.


Les schémas de Ni-Cd.net sont très bons, mais plutôt destinés à des gros accus/des charges rapides.
Le schéma de electroniq.net est mauvais (complexe, peu précis).

Un panneau solaire est presque un générateur de courant : le courant qu'il fourni est fonction de l'éclairement et peu de la tension. Donc que le panneau soit en court-circuit ou qu'il débite sur une résistance (pas trop grosse, il y a une tension limite), le courant sera à peu près le même.

[Max_Pof]

Wouaw! Merci beaucoup!

Le mieux que j'ai trouvé pour le panneau est un 4.5v (si en pleine charge un accu est à 1,45V, 1.45x3=4.35v => 4.5V suffit?) et 50mA.
Bon je sais que ça va pas être terrible comme recharge mais après les panneaux deviennent trop gros et donc non adaptés à mon projet.

Par contre j'ai un doute:

Un panneau solaire est presque un générateur de courant : le courant qu'il fourni est fonction de l'éclairement

Et qu'en est-il de la tension, elle est elle aussi fonction de l'élcairement, non?

Parce que du coup j'atteindrait rarement voir jamais les 4.5v annoncés.
Et donc cette condition n'est plus validée:

prend un panneau délivrant une tension supérieure à celle nécessaire pour recharger la batterie.

A moins qu'il y est là l'intérêt de prendre un panneau de 5v où cette fois-ci, même avec un éclairement plus faible on arrivera à atteindre les 4.35V?

[Antoane]

Il faut 4,35V pour charger les accus au max, mais il faut ajouter ~300mV de perdus dans la diode D1 (schéma de gauche), plus un peu de marge : 5V ou plus : c'est bien. Tu peux prendre un peu moins pour le schéma de droite mais 4V5 me parait faible.

Tu peux aussi mettre plusieurs panneaux en série : dans ce cas, la tension max du panneau global est égale à la somme des tensions des panneaux individuels et le courant max est égal au plus faible des courant que peuvent fournir les panneau.
Ex : un 5V-10mA en série avec un 1V-20mA donne un ~ 6V-10mA.

En première approximation, la tension max disponible n'est pas fonction de l'éclairement, c'est une constante du composant. Mais si on creuse un peu, on voit que ce n'est pas tout à fait vrai, d'où l’intérêt de prendre de la marge.
La caractéristique d'un panneau solaire ressemble un peu à ça :

http://www.chimix.com/an8/bac8/image/sti823.gif
la courbe 1 est donnée pour un ensoleillement donné, supérieure à celui de la courbe 2.
On observe deux zones dans les courbes :
- une zone presque horizontale, ou le courant débité est constant, presque pas dépendant de la tension, mais fortement dépendant de l'éclairement (la distance verticale entre les courbes est grande) ;
- une zone presque verticale, ou la tension est presque constante, presque pas dépendante du courant, et presque pas dépendante de l'éclairement (la distance horizontale entre les courbes est faible).

[chatelot16]

le probleme du NiMh c'est que la detection automatique de fin de charge ne marche que pour charge assez rapide genre 1h ou 2h ... donc impossible avec charge lente solaire

en charge lente on charge indefiniment , et on use la batterie par surcharge ... c'était bien avec les NiCd qui supportaient bien la surcharge lente , mais mauvais avec les NiMh plus fragile

la solution classique est d'utiliser un microcontroleur pour compter les Ah qui entrent et qui sortent et savoir ou en est la charge : c'est bon pour les grosse batterie mais un peut demesuré pour une aussi petite : le micro qui ferait se travail boufferait plus d'energie que la batterie

en LiPo c'est plus simple il suffit de limiter la tension avec precision pour limiter la charge

probleme les accu lithium se detruisent ( et risque même de prendre feu ) quand on sort de tension autorisé , soit en trop par surchege , soit en moins par decharge excessive : il faut donc controler non seulement la tension totale , mais la tension de chaque element en serie , pour couper la charge ou la decharge dès qu'un des element sort de la tolerance

c'est ce qui fait que dans les telephone ou les ordinateur a batterie lithium il y a toujours un circuit electronique integré au pack de batterie

[Max_Pof]

il faut donc controler non seulement la tension totale , mais la tension de chaque element en serie , pour couper la charge ou la decharge dès qu'un des element sort de la tolerance

Ouai mais du coup si je prend une Lipo, je comptait prendre qu'un seul élément (étant donné que la tension nominal minimum est de 3.2v et que je dois justement alimenter mon uC au moins en 3.2v... Donc c'est peut-ètre beaucoup plus simple.
Limite plus simple que de rechager une NiMh avec une petit panneau solaire?

Mais j'avais aussi abandonné cette idée car j'avais lu qu'il était déconseillé de recharger ce type de batterie à moins de 1c. Du coup ça me paraissait compliqué avec mon panneau solaire, donc je suis resté sur le NIMH.

[chatelot16]

en fin de decharge le lipo fera une tension trop faible ... en pleine charge tension trop forte ... donc un regulateur lineaire ne peu pas faire 3,3V : il faut donc 2 lipo ... a moins de mettre un regulateur a decoupage pour se contenter d'un seul lipo

les NiMh suportent bien la charge lente , le seul probleme et qu'on ne peut pas detecter la fin de charge par la tension

si il y a un microcontroleur qui peut compter les Ah qui entrent et qui sortent il peut gerer la charge avec precision

compter les Ah qui entre avec un coefficient pour tenir compte du rendement de la batterie , et toujours y faire entre plus de courant qu'il n'en sort

[Max_Pof]

Ok. Bon j'ai enfin trouver un panneau qui va pour ton montage, Antoane.
Un 6v 35mA et d'une taille convenable!

Du coup je vais pas chercher compliqué, je reste sur du nimh.

Par contre:

en fin de decharge le lipo fera une tension trop faible ... en pleine charge tension trop forte ... donc un regulateur lineaire ne peu pas faire 3,3V : il faut donc 2 lipo ... a moins de mettre un regulateur a decoupage pour se contenter d'un seul lipo

Je n'arrive pas a comprendre ca...

Sur mon arduino le régulateur en entrée est MIC 5205:
http://www.micrel.com/_PDF/mic5205.pdf
Et on peut normalement alimenter une arduino (en amont de ce régulateur) sur une plage de 3.3v a 12v...
Que je l'alimente avec du 3.3v ou du 12v, ca marche tout aussi bien, où serait le soucis avec 1 lipo sachant que je reste dans cette plage?

Merci

[chatelot16]

je comptait avec une tension en fin de decharge de 3V donc inferieur au 3,3 qu'il faut ... mais je pensait surtout au cas ou l'on tire une grosse puissance ... si le courant consomé est faible , on reste au dessus de 3,3v , et on ne perd pas une grande capacité en arretant a 3,3V

j'oubliait aussi les regulateur faible chute de tension ... a mon epoque c'étais soit regulateur lineaire qui perd trop de tension ... soit branchement direct , ce qui fait trop de tension en fin de charge , donc solution avec decoupage

donc ton regulateur est bon pour un seul lipo

[Max_Pof]

et on ne perd pas une grande capacité en arretant a 3,3V

Ok d'ac! Et par contre je viens de me rendre compte que ça va peut-être être cours avec du nimh de couper à 3.3v, non?

Apparemment la tension minimum d'un nimh est 1.1v, ça irait donc, mais je suis pas sur de cette valeur.... Je perdrais pas trop de capacité?

@Antoane

Pour le mosfet, est ce qu'un BSS123 peut aller?
http://www.fairchildsemi.com/ds/BS/BSS123.pdf

[Max_Pof]

Salut à tous,

Je reviens sur ce sujet car j'ai un doute, j'ai fait le circuit de droite sur la pièce jointe suggérée de Antoane.
Ca à l'air de fonctionner mais... je sais pas vraiment comment. Donc je voudrais être sûr de comprendre le fonctionnement du montage.

Le TL431 est un régulateur ajustable si j'ai bien compris? Du coup quelle tension je suis censé obtenir en sortie?
J'ai testé et j'obtient une tension très variable selon l'ensoleillement, mais qui ne dépasse pas les 4.5V (avec un panneau 6v). Et je suis pas sûr que ce soit ce que je suis censé obtenir

Et le mosfet... la, je suis pas du tout au point sur son utilisation. Ca régule le courant? Si vous dites qu'il est fonction de l'éclairement, je suppose qu'il doit être régulé?...

Merci bien!

[Antoane]

Le TL431 est un régulateur ajustable si j'ai bien compris? Du coup quelle tension je suis censé obtenir en sortie?
J'ai testé et j'obtient une tension très variable selon l'ensoleillement, mais qui ne dépasse pas les 4.5V (avec un panneau 6v).

Le TL431 associé aux deux résistances forme une diode zener de 4,35V. La tension en sortie du montage doit donc être égale à la tension d'entrée tant que celle-ci est inférieure à 4,35V, puis limitée à cette tension.
Attention, ce montage ne peut être utilisé sur n'importe quelle source d'alimentation : il faut y connecter un générateur de courant (ou, ce qui est similaire, un générateur dont le courant est limité). Ca marche donc avec un panneau solaire, mais pas avec une alimentation de laboratoire, pas avec une batterie de voiture. On utilise en effet ici le TL431 (la zener) en régulateur shunt/parallèle.

Cette méthode de contrôle de charge d'accus n'est pas idéale pour des Ni-MH mais à l'immense avantage d'être des plus simpliste.

Et le mosfet... la, je suis pas du tout au point sur son utilisation. Ca régule le courant? Si vous dites qu'il est fonction de l'éclairement, je suppose qu'il doit être régulé?...

A la réflexion, je crains que ce montage ne soit faux... Il faut garder le schéma de gauche.
Au temps pour moi.