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chargeur de piles solaire



  1. #1
    martial33

    chargeur de piles solaire


    ------

    Bonjour,

    merci d'aider des novices en électronique !

    Mes élèves fabriquent une maquette de maison bioclimatique. Ils veulent allumer une DEL très haute luminosité (25mA-3V) avec une cellule photovoltaique qui produit 2,4 V . Jusqu'ici c'est simple. Mais pour pouvoir l' allumer la nuit, ils ont besoin d'accumuler l'électricité produite par la cellule dans 2 piles rechargeables (1,2 V chacune branchées en série). Nos questions sont les suivantes :

    - pour éviter que les piles rechargeables se déchargent dans les cellules , nous pensons mettre une diode de commutation. Nous avons mis celle que nous avions à notre disposition : BJL IN4148 (200mA-75V je crois). Est-ce correct ?

    - y a t il un risque que les piles se chargent trop avec un système si simple qui ne coupe pas la charge quand les piles sont pleines ?

    accupetite.jpg

    Sinon nous avons testé un autre montage avec un supercondensateur (2,3V 20F). L'idée était de charger le supercondensateur avec la cellule puis d'utiliser la décharge du condensateur pour éclairer la DEL mais ça n'a pas l'air de fonctionner (à moins que nous n’ayons pas assez attendu pour la charge).

    condensateurpetite.jpg

    Toutes vos autres idées et remarques seront les bienvenues !

    Merci

    -----
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  3. #2
    IC-CD0000

    Re : chargeur de piles solaire

    Bonjour martial33 et bienvenue sur Futura,
    Je ne vois pas comment une cellule créant une tension de 2,4V peut faire fonctionner une LED prévue pour 3V minimum... de plus, on ne sait pas le courant généré par cette cellule (l'as-tu mesurée en court-circuit?). Pour la diode 1N4148 c'est tout bon si elle est dans le bon sens. A+

  4. #3
    PA5CAL

    Re : chargeur de piles solaire

    Bonjour

    Une cellule photovoltaïque est normalement utilisée comme un générateur de courant (d'intensité variable avec l'éclairement), utilisable jusqu'à un niveau de tension (variable avec la température) pour lequel l'intensité produite s'effondre.

    La tension nominale indiquée par le constructeur (ici 2,4V) correspond au niveau de tension pour lequel il garantit que l'intensité produite sera proche du maximum dans les conditions d'utilisation prévues (incluant notamment une température élevée de la cellule sous le soleil l'été). La tension s'effondrera pour une tension nettement supérieure, normalement indiquée dans les spécifications sous la forme d'une courbe caractéristique.

    La cellule peut donc générer plus de 2,4V. Mais on ne sait pas si elle peut fournir la tension nécessaire au fonctionnement du système prévu, qui semble être plus importante.


    La cellule photovoltaïque étant un générateur de courant, on peut certainement allumer la led de 3V@@25mA en la branchant dessus directement, puisqu'une led est un composant qui nécessite un courant pour être alimenté... Mais c'est juste un coup de chance si la cellule produit une tension suffisante pour commencer à allumer la led, et un courant pas trop important pour ne pas la griller ! Normalement, on devrait disposer d'un circuit limitant l'intensité du courant dans la led à 25mA, voire d'un convertisseur développant une tension supérieure à 3V afin de pouvoir fournir ce courant.

    Le problème se corse avec l'adjonction d'une batterie d'accumulateur (et non pas le «pile», attention au vocabulaire employé), laquelle nécessite également quelques précautions d'utilisation.

    Une batterie au nickel 2×1,2V produit une tension comprise entre 2,8V (batterie à pleine charge) et 2V (batterie déchargée), ce qui est insuffisant pour alimenter la led indiquée. Par ailleurs, cette batterie doit être rechargée par un courant limité en intensité et dans le temps, produit par une source dont la tension est normalement supérieure à 2,8V.

    Pour charger une batterie on peut utiliser :
    - un chargeur rapide : il s'agit d'un circuit spécialisé qui contrôle le courant délivré à la batterie et interrompt la charge lorsque les indices physiques de la fin de charge (élévation de la température, vitesse de variation de la tension) sont détectés, afin de ne pas endommager la batterie en la surchargeant ;
    - un chargeur lent : la batterie est alimentée avec un courant faible (≤C/10), et on laisse le soin à l'utilisateur de couper le chargeur après le temps requis (≈12h) ;
    - un circuit entretenant une charge partielle de la batterie, de sorte que cette dernière ne soit pas surchargée en utilisation normale. La limitation de la charge peut par exemple être réalisée par une limitation de la tension délivrée par la source de courant (en interdisant à la tension de dépasser 1,3V par élément, on garantit que la batterie ne sera jamais complètement chargée, et a fortiori surchargée).

    Cette dernière solution est, je pense, la plus simple et la mieux adaptée au cas présent. Mais il faut quoi qu'il en soit régler le problème de la tension qui reste insuffisante.


    Concernant la diode anti-retour, c'est une bonne initiative car elle est fonctionnellement nécessaire, et le choix du modèle est correct.

    Toutefois, il faut garder à l'esprit que la présence de cette diode induit une chute de tension de l'ordre de 0,6 à 0,7V, qui s'ajoute au problème de tension insuffisante que je viens d'évoquer.


    Les solutions pour régler le problème sont nombreuses, mais leur complexité est très variable. Le plus simple consiste à multiplier les cellules photovoltaïques branchées en série et les éléments de batterie afin d'augmenter la tension disponible, garder la diode anti-retour, prévoir un régulateur shunt pour limiter la charge de la batterie, et limiter le courant dans la diode avec une résistance ou une source de courant à transistor.

  5. #4
    PA5CAL

    Re : chargeur de piles solaire

    Pour le supercondensateur, à l'évidence il ne peut pas fournir la tension minimale pour faire fonctionner la led (>3V). Sa tension étant proportionnelle à sa charge (0%=0V 50%=1,15V 100%=2,3V), il n'atteint que rarement sa tension maximale. Et au-delà, on risque simplement de le détruire.

    Quoi qu'il en soit, ce type de composant est inadapté pour l'utilisation envisagée.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    martial33

    Re : chargeur de piles solaire

    Citation Envoyé par IC-CD0000 Voir le message
    Bonjour martial33 et bienvenue sur Futura,
    Je ne vois pas comment une cellule créant une tension de 2,4V peut faire fonctionner une LED prévue pour 3V minimum... de plus, on ne sait pas le courant généré par cette cellule (l'as-tu mesurée en court-circuit?). Pour la diode 1N4148 c'est tout bon si elle est dans le bon sens. A+
    ça fonctionne, même si la DEL ne doit pas être à son max de puissance. De toute façon ce n'est pas un problème, on rajoutera une cellule en série si on a besoin de plus de tension d'alimentation. Nous avons mesuré la production de la cellule à la lumière en plaçant directement les fils du voltmètre sur les bornes de la cellule non connectée : 2,4 V.
    On a mis le - de la diode vers les piles, c'est bon ?

  8. #6
    martial33

    Re : chargeur de piles solaire

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    Bonjour

    Une cellule photovoltaïque est normalement utilisée comme un générateur de courant (d'intensité variable avec l'éclairement), utilisable jusqu'à un niveau de tension (variable avec la température) pour lequel l'intensité produite s'effondre.

    La tension nominale indiquée par le constructeur (ici 2,4V) correspond au niveau de tension pour lequel il garantit que l'intensité produite sera proche du maximum dans les conditions d'utilisation prévues (incluant notamment une température élevée de la cellule sous le soleil l'été). La tension s'effondrera pour une tension nettement supérieure, normalement indiquée dans les spécifications sous la forme d'une courbe caractéristique.

    La cellule peut donc générer plus de 2,4V. Mais on ne sait pas si elle peut fournir la tension nécessaire au fonctionnement du système prévu, qui semble être plus importante.


    La cellule photovoltaïque étant un générateur de courant, on peut certainement allumer la led de 3V@@25mA en la branchant dessus directement, puisqu'une led est un composant qui nécessite un courant pour être alimenté... Mais c'est juste un coup de chance si la cellule produit une tension suffisante pour commencer à allumer la led, et un courant pas trop important pour ne pas la griller ! Normalement, on devrait disposer d'un circuit limitant l'intensité du courant dans la led à 25mA, voire d'un convertisseur développant une tension supérieure à 3V afin de pouvoir fournir ce courant.

    Le problème se corse avec l'adjonction d'une batterie d'accumulateur (et non pas le «pile», attention au vocabulaire employé), laquelle nécessite également quelques précautions d'utilisation.

    Une batterie au nickel 2×1,2V produit une tension comprise entre 2,8V (batterie à pleine charge) et 2V (batterie déchargée), ce qui est insuffisant pour alimenter la led indiquée. Par ailleurs, cette batterie doit être rechargée par un courant limité en intensité et dans le temps, produit par une source dont la tension est normalement supérieure à 2,8V.

    Pour charger une batterie on peut utiliser :
    - un chargeur rapide : il s'agit d'un circuit spécialisé qui contrôle le courant délivré à la batterie et interrompt la charge lorsque les indices physiques de la fin de charge (élévation de la température, vitesse de variation de la tension) sont détectés, afin de ne pas endommager la batterie en la surchargeant ;
    - un chargeur lent : la batterie est alimentée avec un courant faible (≤C/10), et on laisse le soin à l'utilisateur de couper le chargeur après le temps requis (≈12h) ;
    - un circuit entretenant une charge partielle de la batterie, de sorte que cette dernière ne soit pas surchargée en utilisation normale. La limitation de la charge peut par exemple être réalisée par une limitation de la tension délivrée par la source de courant (en interdisant à la tension de dépasser 1,3V par élément, on garantit que la batterie ne sera jamais complètement chargée, et a fortiori surchargée).

    Cette dernière solution est, je pense, la plus simple et la mieux adaptée au cas présent. Mais il faut quoi qu'il en soit régler le problème de la tension qui reste insuffisante.


    Concernant la diode anti-retour, c'est une bonne initiative car elle est fonctionnellement nécessaire, et le choix du modèle est correct.

    Toutefois, il faut garder à l'esprit que la présence de cette diode induit une chute de tension de l'ordre de 0,6 à 0,7V, qui s'ajoute au problème de tension insuffisante que je viens d'évoquer.


    Les solutions pour régler le problème sont nombreuses, mais leur complexité est très variable. Le plus simple consiste à multiplier les cellules photovoltaïques branchées en série et les éléments de batterie afin d'augmenter la tension disponible, garder la diode anti-retour, prévoir un régulateur shunt pour limiter la charge de la batterie, et limiter le courant dans la diode avec une résistance ou une source de courant à transistor.
    La DEL éclaire très bien. La cellule fournit 2,4 V sous le projo, je ne connais pas les ses caractéristiques théoriques.
    La dernière solution proposée m'intéresse mais j'avoue que cela reste vague pour moi quand vous parlez de régulateur shunt pour limiter la charge de la batterie. Nous cherchons quelque chose de simple à réaliser et possible à comprendre pour des collégiens.
    Merci

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  10. #7
    martial33

    Re : chargeur de piles solaire

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    Pour le supercondensateur, à l'évidence il ne peut pas fournir la tension minimale pour faire fonctionner la led (>3V). Sa tension étant proportionnelle à sa charge (0%=0V 50%=1,15V 100%=2,3V), il n'atteint que rarement sa tension maximale. Et au-delà, on risque simplement de le détruire.

    Quoi qu'il en soit, ce type de composant est inadapté pour l'utilisation envisagée.
    Ok, merci pour l'explication, je comprend. Nous allons peut être essayer avec une DEL 1 V si nous en trouvons 1.

  11. #8
    PA5CAL

    Re : chargeur de piles solaire

    Citation Envoyé par martial33 Voir le message
    Nous avons mesuré la production de la cellule à la lumière en plaçant directement les fils du voltmètre sur les bornes de la cellule non connectée : 2,4 V.
    La cellule délivre donc 2,4V à vide, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a pas de courant.

    Cela signifie que sa tension nominale (à laquelle elle peut débiter un courant notable) est inférieure à cette valeur, probablement égale à 2V.

    Citation Envoyé par martial33 Voir le message
    De toute façon ce n'est pas un problème, on rajoutera une cellule en série si on a besoin de plus de tension d'alimentation.
    Le problème qui se présentera lorsque le nombre suffisant de cellules sera présent, c'est que le courant normalement prévu sera effectivement délivré, et que sous le soleil la led grille si l'on ne prévoit pas de circuit de limitation.

    D'après les photos, je pense qu'on a affaire à une cellule 2V/2W. Deux de ces cellules peuvent délivrer la tension minimale nécessaire à l'alimentation directe de la led (>3V). En plein soleil (à 1000 W/m²), le courant produit dans ces conditions s'élève à 1A... alors que la led ne doit recevoir que 0,025A !

    Et c'est encore pire si l'on prévoit d'insérer le nombre d'éléments de batterie idoine : le courant délivré à la led sera alors beaucoup important, et la fera griller instantanément.


    Bref, il faut impérativement prévoir un circuit de limitation du courant pour la led, et une tension d'alimentation suffisamment élevée pour garantir le bon fonctionnement de ce circuit.

    Cela devrait nous mener à utiliser une batterie de 4 éléments de 1,2V et 3 cellules photovoltaïques de 2V en série. Le circuit de limitation du courant dans la led devra être une source de courant à transistor.

    Citation Envoyé par martial33 Voir le message
    On a mis le - de la diode vers les piles, c'est bon ?
    Il n'y a pas de - sur la diode, mais une bague permettant de repérer la cathode. Quant à son orientation, cela dépend si on place du côté de la borne + ou de la borne – de la batterie.

    La cathode de la diode (côté bague) doit être branchée au + de la batterie, ou son anode (côté opposé à la bague) branchée au – de la batterie.

  12. #9
    PA5CAL

    Re : chargeur de piles solaire

    Citation Envoyé par martial33 Voir le message
    La dernière solution proposée m'intéresse mais j'avoue que cela reste vague pour moi quand vous parlez de régulateur shunt pour limiter la charge de la batterie. Nous cherchons quelque chose de simple à réaliser et possible à comprendre pour des collégiens.
    Le régulateur shunt est impératif pour éviter de tuer la batterie par surcharge. Il s'agit d'un circuit qui absorbe le courant produit par la cellule lorsque la tension aux bornes de la batterie a atteint un seuil fixé.

    Cela dit, si la démonstration ne dure que quelques heures (moins que le temps de charge de la batterie) et que la batterie démarre peu chargée, alors on peut tout-à-fait s'en passer... à condition de penser à débrancher la cellule une fois la démonstration terminée.

    Pour faire simple, le circuit de limitation du courant dans la led peut être réduit à une simple résistance. Dans ce cas, il faut prévoir une tension d'alimentation approximativement égale au double de la tension de la led. Pour bien faire, il faudrait utiliser :
    - une batterie de 6V constituée de 5 éléments,
    - 3 cellules photovoltaïques de 2V en série pour la recharger au travers de la diode 1N4148,
    - une résistance de 120Ω à brancher en série avec la led pour limiter son courant.

  13. #10
    PA5CAL

    Re : chargeur de piles solaire

    Citation Envoyé par martial33 Voir le message
    La cellule fournit 2,4 V sous le projo, je ne connais pas les ses caractéristiques théoriques.
    Un projecteur éclaire beaucoup moins que le soleil. Ça laisse donc de grandes incertitudes quant aux caractéristiques exactes de la cellule. Il faudrait pourtant les connaître si l'on souhaite concevoir un circuit un tant soit peu sérieux. Le vendeur n'a rien indiqué à ce sujet ?

  14. #11
    PA5CAL

    Re : chargeur de piles solaire

    Citation Envoyé par martial33 Voir le message
    Ok, merci pour l'explication, je comprend. Nous allons peut être essayer avec une DEL 1 V si nous en trouvons 1.
    Inutile de chercher. Une led de 1V, ça n'existe pas.

    On trouve des leds rouges de faible puissance qui ne réclament qu'environ 1,5 V, mais toutes les autres leds visibles fonctionnent sous une tension supérieure.

  15. #12
    bobflux

    Re : chargeur de piles solaire

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    Le régulateur shunt est impératif pour éviter de tuer la batterie par surcharge.
    Vu la cellule solaire qui doit délivrer un courant assez faible, du NiMH n'aura aucun problème. Cette chimie peut dissiper l'excès de charge en chaleur (contrairement au lithium qui explose). Pour du lithium un limiteur de tension serait indispensable.

    Il faut prévoir assez de batteries pour allumer la LED (donc 2 ou 3 si c'est une blanche) et assez de cellules solaires pour charger les bateries (donc plusieurs cellules en série).

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  17. #13
    PA5CAL

    Re : chargeur de piles solaire

    Citation Envoyé par bobfuck Voir le message
    Vu la cellule solaire qui doit délivrer un courant assez faible, du NiMH n'aura aucun problème. Cette chimie peut dissiper l'excès de charge en chaleur (contrairement au lithium qui explose).
    S'il s'agit du modèle de cellule auquel je pense (2V/2W), la batterie pourrait encaisser jusqu'à 1A en plein soleil.

    Alors certes, la batterie ne va pas exploser et brûler comme une batterie au lithium, mais à ce régime-là une surcharge prolongée et répétée risque quand même de provoquer une réduction de la durée de vie.
    Dernière modification par PA5CAL ; 27/01/2014 à 23h16.

  18. #14
    PA5CAL

    Re : chargeur de piles solaire

    Soit dit en passant, la surcharge d'une batterie Ni-MH produisant de l'oxygène et de l'hydrogène, le dégazage qui en résulte peut provoquer une explosion dans le cas particulier où il y aurait confinement dans un faible espace, et présence d'un catalyseur ou d'un appareil générant des étincelles (interrupteur, relais) par exemple.
    Dernière modification par PA5CAL ; 27/01/2014 à 23h29.

  19. #15
    PA5CAL

    Re : chargeur de piles solaire

    Oups... Au temps pour moi.

    Le modèle auquel je pensais ne fait pas 2V/2W, mais 2V/0,2W (« 2V/.2W » dans la doc). Ça nous ferait donc « que » 100mA environ pour le courant de charge.

    Il n'empêche que des surcharges répétées et prolongées seraient quand même néfastes pour la durée de vie de la batterie (même si ce n'est pas aussi catastrophique qu'avec un courant dix fois supérieur).

    Je sais qu'on trouve dans le commerce de petites lampes solaires qui n'utilisent pas de régulateur et qui surchargent nettement la batterie durant l'été, mais il ne faut pas perdre de vue que l'intérêt de ce type de produit fabriqué en Chine est surtout de ne pas durer trop longtemps afin d'être assez rapidement racheté par le con-sommateur occidental.
    Dernière modification par PA5CAL ; 28/01/2014 à 05h24.

  20. #16
    IC-CD0000

    Re : chargeur de piles solaire

    Citation Envoyé par martial33 Voir le message
    ça fonctionne, même si la DEL ne doit pas être à son max de puissance. De toute façon ce n'est pas un problème, on rajoutera une cellule en série si on a besoin de plus de tension d'alimentation. Nous avons mesuré la production de la cellule à la lumière en plaçant directement les fils du voltmètre sur les bornes de la cellule non connectée : 2,4 V.
    On a mis le - de la diode vers les piles, c'est bon ?
    Bjr, ton système est tombé en marche !
    J’ai presque honte de poster après les explications très fournies et complètes de Pa5cal. Dans ton montage, la LED s'éclaire (mais pas à 100%) avec la tension de la cellule lorsqu'elle est supérieure à 3V, ce qui représente une petite portion de la tension générée, donc un rendement très moyen, dommage. La mesure du courant [A] de la cellule photovoltaïque en court-circuit montrerait si le courant max ne dépasse pas trop 25mA (risque de destruction de la LED car absence de résistance).
    Comme c'est pour l'enseignement à des élèves, autant leur montrer quelque chose qui tienne la route, pour leur montrer ce qui se fait normalement (le générateur devrait fournir le courant et la tension nécessaire au bon fonctionnement du récepteur), donc avec 2 cellules en série, une résistance pour limiter le courant de la LED à 25mA. La diode est dans le bon sens, ok. Bonne suite

  21. #17
    martial33

    Re : chargeur de piles solaire

    Y a t il des risques pour les élèves si la batterie est trop chargée par la cellule photovoltaique ? (Mis à part que la batterie ne fonctionnera plus, y a t il des risques d'explosion, de fonte, ... ?

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    Le régulateur shunt est impératif pour éviter de tuer la batterie par surcharge. Il s'agit d'un circuit qui absorbe le courant produit par la cellule lorsque la tension aux bornes de la batterie a atteint un seuil fixé.

    Cela dit, si la démonstration ne dure que quelques heures (moins que le temps de charge de la batterie) et que la batterie démarre peu chargée, alors on peut tout-à-fait s'en passer... à condition de penser à débrancher la cellule une fois la démonstration terminée.

    Pour faire simple, le circuit de limitation du courant dans la led peut être réduit à une simple résistance. Dans ce cas, il faut prévoir une tension d'alimentation approximativement égale au double de la tension de la led. Pour bien faire, il faudrait utiliser :
    - une batterie de 6V constituée de 5 éléments,
    - 3 cellules photovoltaïques de 2V en série pour la recharger au travers de la diode 1N4148,
    - une résistance de 120Ω à brancher en série avec la led pour limiter son courant.

  22. #18
    martial33

    Re : chargeur de piles solaire

    Merci de toutes ces explications !

    Une question : pourquoi faut il prévoir une tension d'alimentation approximativement égale au double de la tension de la led ?

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    Le régulateur shunt est impératif pour éviter de tuer la batterie par surcharge. Il s'agit d'un circuit qui absorbe le courant produit par la cellule lorsque la tension aux bornes de la batterie a atteint un seuil fixé.

    Cela dit, si la démonstration ne dure que quelques heures (moins que le temps de charge de la batterie) et que la batterie démarre peu chargée, alors on peut tout-à-fait s'en passer... à condition de penser à débrancher la cellule une fois la démonstration terminée.

    Pour faire simple, le circuit de limitation du courant dans la led peut être réduit à une simple résistance. Dans ce cas, il faut prévoir une tension d'alimentation approximativement égale au double de la tension de la led. Pour bien faire, il faudrait utiliser :
    - une batterie de 6V constituée de 5 éléments,
    - 3 cellules photovoltaïques de 2V en série pour la recharger au travers de la diode 1N4148,
    - une résistance de 120Ω à brancher en série avec la led pour limiter son courant.

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  24. #19
    martial33

    Re : chargeur de piles solaire

    en gros nous branchons directement l'ampèremètre aux 2 bornes de la cellule ?

    Citation Envoyé par IC-CD0000 Voir le message
    La mesure du courant [A] de la cellule photovoltaïque en court-circuit montrerait si le courant max ne dépasse pas trop 25mA (risque de destruction de la LED car absence de résistance).

  25. #20
    IC-CD0000

    Re : chargeur de piles solaire

    Bjr, oui, en sélectionnant l'échelle de courant la plus haute sur le multimètre, puis en la rétrogradant petit-à-petit. Et un éclairage maximum. Bonne journée
    Dernière modification par IC-CD0000 ; 03/02/2014 à 10h21.

  26. #21
    PA5CAL

    Re : chargeur de piles solaire

    Citation Envoyé par martial33 Voir le message
    Y a t il des risques pour les élèves si la batterie est trop chargée par la cellule photovoltaique ? (Mis à part que la batterie ne fonctionnera plus, y a t il des risques d'explosion, de fonte, ... ?
    Non, je ne pense pas. La cellule photovoltaïque est trop petite.

    Citation Envoyé par martial33 Voir le message
    Une question : pourquoi faut il prévoir une tension d'alimentation approximativement égale au double de la tension de la led ?
    La courbe caractéristique tension-courant d'une led est une exponentielle. Aux environs du point de fonctionnement normal (led allumée), une petite variation de la tension provoque une grande variation du courant, et donc de la puissance dissipée.

    Or, la précision des caractéristiques des composants est loin d'être parfaite. Il y a des tolérances de fabrication plus ou moins larges, et les valeurs peuvent varier durant le fonctionnement.

    Si l'on alimente la led directement par une tension, une légère imprécision sur la tension d'alimentation ou sur la tension directe de la led risque de provoquer une sous-alimentation ou une suralimentation de cette dernière, qui peut alors ne pas éclairer très fort ou bien griller à plus ou moins long terme.

    Si l'on alimente la led au travers d'une résistance, on incline la droite de charge, et on réduit la marge d'incertitude sur le courant obtenu. Plus la valeur de résistance est importante, et plus on réduit la marge d'incertitude. Toutefois, cette augmentation va de paire avec une augmentation de la tension d'alimentation, afin de produire le courant désiré (loi d'Ohm aux bornes de la résistance).

    Bref, si la résistance est trop faible, on ne contrôle pas suffisamment le courant dans la led, mais si la résistance est trop grande, on doit disposer d'une tension d'alimentation inutilement élevée dont une grande partie de la puissance produite partira dans la résistance. Il existe donc un juste milieu, une valeur de la résistance représentant un bon compromis.

    Avec des tolérances courantes sur les caractéristiques des composants et sur les grandeurs électriques (total de l'ordre de ±10%) le bon compromis revient à choisir une résistance créant une chute tension approximativement égale à celle de la led (ou des leds, s'il y en a plusieurs branchées en série). Cela correspond à une tension d'alimentation approximativement égale au double de la tension directe de la led (ou de la somme des tensions directes des leds quand il y en a plusieurs en série).
    Dernière modification par PA5CAL ; 03/02/2014 à 10h33.

  27. #22
    martial22

    Re : chargeur de piles solaire

    Merci beaucoup, j'ai vraiment été "éclairé" sur le sujet

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    Non, je ne pense pas. La cellule photovoltaïque est trop petite.

    La courbe caractéristique tension-courant d'une led est une exponentielle. Aux environs du point de fonctionnement normal (led allumée), une petite variation de la tension provoque une grande variation du courant, et donc de la puissance dissipée.

    Or, la précision des caractéristiques des composants est loin d'être parfaite. Il y a des tolérances de fabrication plus ou moins larges, et les valeurs peuvent varier durant le fonctionnement.

    Si l'on alimente la led directement par une tension, une légère imprécision sur la tension d'alimentation ou sur la tension directe de la led risque de provoquer une sous-alimentation ou une suralimentation de cette dernière, qui peut alors ne pas éclairer très fort ou bien griller à plus ou moins long terme.

    Si l'on alimente la led au travers d'une résistance, on incline la droite de charge, et on réduit la marge d'incertitude sur le courant obtenu. Plus la valeur de résistance est importante, et plus on réduit la marge d'incertitude. Toutefois, cette augmentation va de paire avec une augmentation de la tension d'alimentation, afin de produire le courant désiré (loi d'Ohm aux bornes de la résistance).

    Bref, si la résistance est trop faible, on ne contrôle pas suffisamment le courant dans la led, mais si la résistance est trop grande, on doit disposer d'une tension d'alimentation inutilement élevée dont une grande partie de la puissance produite partira dans la résistance. Il existe donc un juste milieu, une valeur de la résistance représentant un bon compromis.

    Avec des tolérances courantes sur les caractéristiques des composants et sur les grandeurs électriques (total de l'ordre de ±10%) le bon compromis revient à choisir une résistance créant une chute tension approximativement égale à celle de la led (ou des leds, s'il y en a plusieurs branchées en série). Cela correspond à une tension d'alimentation approximativement égale au double de la tension directe de la led (ou de la somme des tensions directes des leds quand il y en a plusieurs en série).

  28. #23
    martial33

    Re : chargeur de piles solaire

    Question bête, je savais qu'une DEL claquait pour une tension reçue trop forte (c'est bien ça ?) mais elle claque aussi pour une intensité trop forte ?

    Citation Envoyé par IC-CD0000 Voir le message
    Bjr, ton système est tombé en marche !
    J’ai presque honte de poster après les explications très fournies et complètes de Pa5cal. Dans ton montage, la LED s'éclaire (mais pas à 100%) avec la tension de la cellule lorsqu'elle est supérieure à 3V, ce qui représente une petite portion de la tension générée, donc un rendement très moyen, dommage. La mesure du courant [A] de la cellule photovoltaïque en court-circuit montrerait si le courant max ne dépasse pas trop 25mA (risque de destruction de la LED car absence de résistance).
    Comme c'est pour l'enseignement à des élèves, autant leur montrer quelque chose qui tienne la route, pour leur montrer ce qui se fait normalement (le générateur devrait fournir le courant et la tension nécessaire au bon fonctionnement du récepteur), donc avec 2 cellules en série, une résistance pour limiter le courant de la LED à 25mA. La diode est dans le bon sens, ok. Bonne suite

  29. #24
    IC-CD0000

    Re : chargeur de piles solaire

    re, une LED a une intensité maximum à ne pas dépasser, sous peine de réduction drastique de durée de vie, voire de destruction, à cause de la puissance qu'elle doit évacuer (la tension de seuil multipliée par l'intensité). La tension d'alimentation de la LED doit être au minimum la tension de seuil (3V dans ton cas) et peut être plus grande, jusqu'à une certaine valeur (claquage). Les valeurs max sont indiquées dans la datasheet du modèle de LED que tu utilises. A+
    Dernière modification par IC-CD0000 ; 05/02/2014 à 11h19.

  30. Publicité
  31. #25
    IC-CD0000

    Re : chargeur de piles solaire

    ajout :
    si surintensité, destruction par effet Joule (température trop élevée) à cause de la puissance dissipée trop importante
    si grande surtension, destruction par conduction de partie isolante ou arc électrique interne à cause de la tension de claquage

  32. #26
    PA5CAL

    Re : chargeur de piles solaire

    Une led grille quand sa température interne est trop importante. (Le "claquage", c'est autre chose).

    L'élévation de température qu'elle subit par rapport à la température extérieure dépend :
    - de la puissance électrique qu'elle reçoit et qu'elle ne transforme pas en énergie lumineuse
    - de sa capacité à évacuer la chaleur vers l'extérieur (résistance thermique)

    La puissance électrique reçue est le produit du courant par la tension (P=U·I), et on peut admettre que la part transformée en chaleur est peu variable en proportion. Il existe donc un seuil de tension et de courant, fonction de la température extérieure, au-delà duquel la température interne de la led tend à la dégrader rapidement.

    Un bref pic de courant trop important peut également endommager la jonction, même s'il n'occasionne pas une élévation de température au-delà de la limite du fait de l'inertie thermique du composant.


    Le courant nominal, le courant maximum et le courant impulsionnel indiqués par le constructeur constituent des garanties sur la durée de vie du composant dans les conditions de température indiquées.

  33. #27
    martial33

    Re : chargeur de piles solaire

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    Le régulateur shunt est impératif pour éviter de tuer la batterie par surcharge. Il s'agit d'un circuit qui absorbe le courant produit par la cellule lorsque la tension aux bornes de la batterie a atteint un seuil fixé.

    Cela dit, si la démonstration ne dure que quelques heures (moins que le temps de charge de la batterie) et que la batterie démarre peu chargée, alors on peut tout-à-fait s'en passer... à condition de penser à débrancher la cellule une fois la démonstration terminée.

    Pour faire simple, le circuit de limitation du courant dans la led peut être réduit à une simple résistance. Dans ce cas, il faut prévoir une tension d'alimentation approximativement égale au double de la tension de la led. Pour bien faire, il faudrait utiliser :
    - une batterie de 6V constituée de 5 éléments,
    - 3 cellules photovoltaïques de 2V en série pour la recharger au travers de la diode 1N4148,
    - une résistance de 120Ω à brancher en série avec la led pour limiter son courant.
    Voici notre montage, nous rencontrons des difficultés pour calculer la valeur de la résistance devant la DEL.
    Nous utilisons 5 accus de 1,2v; 600mAh. Si nous branchons l'ampèremètre directement aux bornes d'un accu nous avons 6 A. Notre DEL (25mA-3V) a besoin d'une résistance mais nous ne savons pas quelles valeurs utiliser dans la formule U=RI ?
    DSCN9763.jpg

  34. #28
    f6exb

    Re : chargeur de piles solaire

    U=RI
    Tu veux créer une chute de tension de 3V aux bornes de la résistance.
    Tu prends un courant de 25mA .
    Il vient :
    3 = R * 0,025
    R = 3/0,025 = 120 ohms
    Dernière modification par f6exb ; 28/03/2014 à 12h46.
    Seuls les faucons volent. Les vrais restent au sol.

  35. #29
    PA5CAL

    Re : chargeur de piles solaire

    Comme je disais...
    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    ...

    - une résistance de 120Ω à brancher en série avec la led pour limiter son courant.

  36. #30
    martial33

    Re : chargeur de piles solaire

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    Comme je disais...
    Nous avions bien lu mais nous voulions connaitre le calcul car nous ne savions pas si il fallait utiliser I=6 A. En tout cas merci à tous

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