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ecreteur/limiteur a 0-12v si entrée superieur a 12v



  1. #1
    jaymore

    ecreteur/limiteur a 0-12v si entrée superieur a 12v


    ------

    Bonjour a tous.

    Je suis en train de reflechir a la realisation d'un extracteur d'air fonctionnant a l'energie solaire. Cas d'utilisation typique : la ventilation d'un abri de jardin.

    Je vais probablement utiliser :
    - cellule photovoltaique 12v/10w (a vide : 22v, courant nominal 590mA)
    - un ventilateur type "PC" 12v (donné pour fonctionner entre 7,5v et 13,8v) 0,170A (2,04W)
    - le tout en stock chez Conrad

    Normalement en connectant directement le ventilo au panneau solaire, ca doit se mettre a tourner si l'ensoleillement est suffisant.

    Par contre, je me disais qu'il faudrait éviter que le ventilo ne tourne trop vite en cas de fort ensoleillement, et je voulais donc limiter la tension sur son entrée (limite a 12v).

    Plutot que de reguler avec un 7812 (qui ne va produire du 12v que si il il y'a du >14v a son entrée), je voulais mettre un ecreteur, qui va sortir une tension entre 0 et 12v meme si l' entrée est >12v.

    Existe t il un boitier integré qui assure ce genre de fonction ? Ou bien, quel serait un montage simple pour réaliser cela ? Mes cours d' elec du bac sont vraiment treees loin...
    Savez vous si, pour ce genre de montage (panneau solaire +ventilo) il faut une protection particulière (diode anti retour ?)

    Merci par avance !

    -----

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  3. #2
    PA5CAL

    Re : ecreteur/limiteur a 0-12v si entrée superieur a 12v

    Bonsoir

    La tension de sortie d'un panneau de cellules photovoltaïques ne dépend (pratiquement) pas de l'ensoleillement, mais de la puissance consommée par la charge à laquelle il est connecté.

    Pour un ensoleillement et un température de données, le courant et la tension délivrées par le panneau s'adaptent aux caractéristiques de la charge.
    - Si la charge tente de tirer plus de courant que ce que le panneau peut produire, alors la tension chute tandis et le courant augmente, sans dépasser le courant de court-circuit du panneau (fonction de l'ensoleillement).
    - Si la charge consomme moins de courant que ce que le panneau peut produire, alors le courant chute e tla tension augmente, sans dépasser la tension à vide du panneau.

    Classiquement, pour maintenir la tension à un niveau déterminé, on utilise un régulateur shunt qui consomme le surplus de puissance produite par le panneau. Après, lorsque l'ensoleillement devient insuffisant, le courant que tente de consommer la charge fait chuter la tension, quoi qu'il arrive.
    Dernière modification par PA5CAL ; 28/08/2017 à 22h54.

  4. #3
    PA5CAL

    Re : ecreteur/limiteur a 0-12v si entrée superieur a 12v

    Oups. Il faut lire « Pour un ensoleillement et une température données ... ».

    Voici les courbes caractéristiques du panneau photovoltaïque 12V en fonction de l'ensoleillement avec la courbe caractéristique de la charge (supposément résistive) en parallèle avec le régulateur shunt délivrant 12V.

    Le régulateur shunt maintient la tension en dissipant la puissance produite par le panneau et que la charge ne consomme pas.

    Lorsque l'ensoleillement est insuffisant, le panneau n'alimente que la charge.
    Images attachées Images attachées  

  5. #4
    PA5CAL

    Re : ecreteur/limiteur a 0-12v si entrée superieur a 12v

    À titre de comparaison, voici les courbes caractéristiques du panneau photovoltaïque 12V en fonction de l'ensoleillement avec la courbe caractéristique de la charge (supposément résistive) en série avec un régulateur LDO délivrant 12V.

    Le régulateur LDO maintient la tension en adaptant la chute tension entre le panneau et la charge. Une grande partie de la puissance que la charge ne consomme pas est dissipée dans le panneau sous forme de chaleur.

    Lorsque l'ensoleillement est insuffisant, le régulateur ne délivre plus la tension convenue et le courant reçu par la charge dépend de son comportement en fonctionnement dégradé.
    Images attachées Images attachées  
    Dernière modification par PA5CAL ; 29/08/2017 à 03h39.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Patrick_91

    Re : ecreteur/limiteur a 0-12v si entrée superieur a 12v

    Bonjour,

    Voici des caractéristiques de panneau solaire pour faire du 12 V dans ce cas :

    Puissance nominale : 20 W
    Tension nominale : 12 V
    Tension à puissance maximum : 18 V
    Courant à puissance maximum : 1,11 A
    Puissance nominale : 20 W
    Tension en circuit ouvert : 22,3 V
    Courant de court-circuit : 1,13 A
    Durée de vie supérieure à 25 ans
    Puissance de sortie garantie de 90% dans les 10 ans, 80% au delà

    La tension de sortie d'un panneau de cellules photovoltaïques ne dépend (pratiquement) pas de l'ensoleillement, mais de la puissance consommée par la charge à laquelle il est connecté.
    Ah ?? bien sur que si et la tension est maximale pour l'ensoleillement maximal la tension max est obtenue a vide bien sur.
    C'est le courant qui sera fonction de la charge, le courant maxi sera obtenu sur un court circuit.
    La puissance délivrée a la charge sera aussi fonction de l'ensoleillement et sera affectée d'un coefficient appelé rendement qui sera bien sur inférieur a 1.

    Bref pour le ventilateur en question il faut insérer entre le panneau et celui ci , une batterie précédée d'un régulateur de charge malin.
    Le moins sophistiqué que vous évoquez c'est le 7812 (par exemple) , mais si vous voulez tirer partie d'un ensoleillement moyen et sortir 12 V meme quand le panneau ne sait donner que 6 V alors il faut un régulateur de type MPPT QUI Régulera le courant de charge batterie en fonction de la demande de celle ci (etat de charge).
    C'est aussi la solution la plus chère. Les variations en sortie de panneau sont importantes en fonction de l'ensoleillement, c'est la seule solution qui fonctionne.

    A PLUS
    C'est l'étincelle qui a fait déborder le vase !

  8. #6
    jaymore

    Re : ecreteur/limiteur a 0-12v si entrée superieur a 12v

    Merci à tous les deux pour vos réponses.

    Je ne vais pas rajouter une batterie + régulateur de charge, car je n'ai pas besoin de maintenir la ventilation hors ensoleillement, et je voudrais rester dans un montage simple (même si un coup de fer à souder ne me fait pas peur). Je me demande quel est le risque de brancher en ventilo prévu pour fonctionner jusqu'a 13,8v sur une alim non régulée variant jusqu'a, en théorie 22v. Je n'ai pas besoin que le ventilateur soit en mode "marche" ou "arret", sa vitesse de rotation peut varier (en fonction de l'éclairage par exemple).

    Autre solution : utiliser un ventilateur 5v et réguler avec un 7805 ? au moins, il y'a plus de chance que le ventilateur se déclenche, meme en luminosité moindre (mais dans ce cas, la rotation n'est plus proportionnelle à la luminosité).

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  10. #7
    Patrick_91

    Re : ecreteur/limiteur a 0-12v si entrée superieur a 12v

    Hello,

    Je comprends, mais alors il faut trouver un ventilateur 5 V qui convienne à l'application , pour bien raisonner il faut connaitre le courant nécessaire a l'alimentation
    du ventilateur, en ne perdant pas de vue que :
    Le ventilateur fonctionnera des que la tension disponible dépassera les 7 V environs, mais aussi que les jours de grand vent !! (ensoleillement ) si le panneau sort 20 V et que le ventilateur tire 1 ampere, il faudra que le régulateur dissipe (20-7)*1= 13 W en chaleur. En fonction du ventilateur je mettrai un petit MPPT permettant d'assumer la puissance nécessaire sans chauffer en cas de surtension d'entrée.

    A plus
    C'est l'étincelle qui a fait déborder le vase !

  11. #8
    Patrick_91

    Re : ecreteur/limiteur a 0-12v si entrée superieur a 12v

    Oublies le mppt c'est plutot fait pour charger une batterie ...
    A plus
    C'est l'étincelle qui a fait déborder le vase !

  12. #9
    DAUDET78

    Re : ecreteur/limiteur a 0-12v si entrée superieur a 12v

    Un régulateur shunt :

    Nom : Regulateur shunt.jpg
Affichages : 89
Taille : 12,8 Ko

    La source de courant , c'est ton panneau
    La charge, c'est ton ventilateur
    J'aime pas le Grec

  13. #10
    PA5CAL

    Re : ecreteur/limiteur a 0-12v si entrée superieur a 12v

    Citation Envoyé par Patrick_91 Voir le message
    « La tension de sortie d'un panneau de cellules photovoltaïques ne dépend (pratiquement) pas de l'ensoleillement, mais de la puissance consommée par la charge à laquelle il est connecté. »

    Ah ?? bien sur que si et la tension est maximale pour l'ensoleillement maximal la tension max est obtenue a vide bien sur.
    • La tension à vide correspond à un fonctionnement qui ne produit pas de puissance, ce qui ne présente pas d'intérêt pour une charge qui en réclame naturellement quand elle est connectée au panneau. Quand bien même, la tension à vide présente une variation très faible par rapport à la tension disponible (de l'ordre de 0,1 pour des puissances de 100 à 1000 W/m²).
    • Le point de fonctionnement dans les systèmes MPPT correspond à une tension qui varie également très peu. Celle-ci est pratiquement constante et chute lorsque l'ensoleillement devient moins important, dans des proportions assez similaires à celle de la tension à vide.
    • Le point de fonctionnement retenu dans l'usage classique des panneaux solaire correspond à la tension nominale donnée par le constructeur (ici 12V), et ne dépend pas de l'ensoleillement.

    Bref, je persiste, pratiquement ce n'est pas l'ensoleillement qui détermine a priori la tension de sortie du panneau, mais la puissance consommée par la charge : c'est le comportement de charge qui va déterminer cette tension, éventuellement en fonction du courant disponible et donc de l'ensoleillement, mais pas forcément.

    Citation Envoyé par Patrick_91 Voir le message
    C'est le courant qui sera fonction de la charge, le courant maxi sera obtenu sur un court circuit.
    La puissance délivrée a la charge sera aussi fonction de l'ensoleillement et sera affectée d'un coefficient appelé rendement qui sera bien sur inférieur a 1.
    Pas nécessairement (puisque le rendement est variable et dépend justement de la charge).

    Sauf lorsque l'ensoleillement devient insuffisant, la charge pourrait :
    - imposer un courant constant au panneau en ne prélevant qui celui qu'elle consomme (cas du régulateur série décrit ci-dessus),
    - imposer une puissance électrique constante au panneau en ne prélevant qui celle qu'elle consomme (convertisseur imposant u=P0/i avec i≈icc),
    - imposer une tension constante au panneau (cas d'une batterie, ou du régulateur shunt décrit ci-dessus).


    Citation Envoyé par Patrick_91 Voir le message
    Bref pour le ventilateur en question il faut insérer entre le panneau et celui ci , une batterie précédée d'un régulateur de charge malin.
    Ce n'est pas une obligation, sauf à vouloir continuer de faire tourner le ventilateur quand il n'y a plus de soleil.

    Pourquoi pas. Mais alors on change carrément de sujet en modifiant la fonctionnalité du système. Il ne s'agirait plus de limiter l'alimentation d'un moteur de ventilateur 12V, mais de recharger une batterie.

    Citation Envoyé par Patrick_91 Voir le message
    Le moins sophistiqué que vous évoquez c'est le 7812 (par exemple) , mais si vous voulez tirer partie d'un ensoleillement moyen et sortir 12 V meme quand le panneau ne sait donner que 6 V alors il faut un régulateur de type MPPT QUI Régulera le courant de charge batterie en fonction de la demande de celle ci (etat de charge).
    C'est aussi la solution la plus chère.
    Un régulateur MPPT impose au panneau de fournir le maximum de puissance (d'où son nom) laquelle est variable selon l'ensoleillement. Il est donc incapable de réguler un courant et une puissance consommée qui seraient imposés par la charge.

    On régule le courant de sortie ou bien on régule le MPP, mais pas les deux en même temps.

    En revanche, on peut réguler le MPP lorsque la régulation de courant devient impossible parce que l'ensoleillement est trop faible. De même, dans le cas qui nous occupe, on pourrait réguler le MPP lorsque la régulation de la tension devient impossible pour la même raison.

    Citation Envoyé par Patrick_91 Voir le message
    Les variations en sortie de panneau sont importantes en fonction de l'ensoleillement, c'est la seule solution qui fonctionne.
    Il faut préciser les variations de quoi.

    Dans le cas qui nous occupe, tant qu'on arrive à réguler la tension de sortie, on ne régule pas le MPP. Le MPPT ne devient utile que lorsque l'ensoleillement devient insuffisant.

    Si l'on utilise une batterie, le MPPT ne sert qu'à maximimer le courant de charge dans la mesure où le protocole de charge le permet. En dimensionnant suffisamment l'installation (ce qui a un coût qu'il faut comparer à celui d'un MPPT), on peut s'en passer. C'est aussi une solution qui fonctionne, qui est plus robuste et qui a fait ses preuves.
    Dernière modification par PA5CAL ; 29/08/2017 à 11h02.

  14. #11
    Patrick_91

    Re : ecreteur/limiteur a 0-12v si entrée superieur a 12v

    Hello,

    Nous parlons du panneau PV et celui ci brut de fonderie sans électronique .
    C'est le sujet posé ...
    Bref, je persiste, pratiquement ce n'est pas l'ensoleillement qui détermine a priori la tension de sortie du panneau, mais la puissance consommée par la charge : c'est le comportement de charge qui va déterminer cette tension, éventuellement en fonction du courant disponible et donc de l'ensoleillement, mais pas forcément.
    Tu veux rires ?? dans la nuit noire ta charge ne sera pas alimentée c'est sur . ...
    Par ailleurs les charges sont souvent fonctionnelles sur une plage de tension réduite, il est hors de question que la tension fournie varie en fonction de la puissance c'est quoi ton truc ?? tu nous fais un gros mélange ...
    Et il est bien évident qu'un PV est fait pour délivrer une puissance nominale optimale mais la n'est pas le sujet..
    La tension dispo varie en fonction de l'éclairement, et le courant dispo est dépendant de la résistance interne des éléments et de l'éclairement..
    Dans le noir c'est 0 .. forcément .. mais je parle du panneau , sans électronique miracle..
    Pour le MPPT faut une batterie tampon ce n'est pas fait pour n'importe quelque charge.

    A plus
    Dernière modification par Patrick_91 ; 29/08/2017 à 11h23.
    C'est l'étincelle qui a fait déborder le vase !

  15. #12
    DAUDET78

    Re : ecreteur/limiteur a 0-12v si entrée superieur a 12v

    Citation Envoyé par jaymore Voir le message
    Normalement en connectant directement le ventilo au panneau solaire, ca doit se mettre a tourner si l'ensoleillement est suffisant.
    Par contre, je me disais qu'il faudrait éviter que le ventilo ne tourne trop vite en cas de fort ensoleillement, et je voulais donc limiter la tension sur son entrée (limite a 12v).
    Le Monsieur, il veut simplement qu'avec un grand soleil, son ventilateur ne se satellise pas ..... J'ai donné la solution en réponse #9
    J'aime pas le Grec

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  17. #13
    Patrick_91

    Re : ecreteur/limiteur a 0-12v si entrée superieur a 12v

    Hello, oui , je note le radiateur qui va avec le 3055 ....
    Pour PA5CAL J'ai re-re-re-lu sa prose et je commence à entrevoir son propos .. (désolé) ....
    Oui les cellules PV sont de mauvaises source de tension et de mauvaises sources de courant d’où le fait de dire que la tension s'adaptera en fonction du courant absorbé par la charge, certes, surtout si la résistance interne est relativement non négligeable par rapport à la charge.
    On a oublié de dire que ces machins ne sont pas linéaires bien sur d’où les spécif que j'avais rapporté plus haut post #5 , on a une tension a vide de 18 V pour une tension nominale de 12 V c'est a dire que la tension passe de 18 à 12 V quand on mets la charge qui va bien ... c'est un défaut des panneaux Photovolatiques, mais un défaut , quand cela devient la norme c'est une "feature" . la tension max a vide est liée au nombre de cellules bien sur et le courant en charge possible lié a l'éclairement et a la charge .
    Je comprends un peu mieux ce que tu dis et en effet ces graves défauts ont permis à l’électronique de s'en arranger ... avec des régulateurs d'enfer.
    Le meilleur rendement de ces machins n’excédant pas 18 % il reste du boulot.
    Bon le schéma de DAUDET78 reste le plus raisonnable vu l"'enjeu ..

    A plus
    C'est l'étincelle qui a fait déborder le vase !

  18. #14
    bobflux

    Re : ecreteur/limiteur a 0-12v si entrée superieur a 12v

    un ventilateur type "PC" 12v (donné pour fonctionner entre 7,5v et 13,8v) 0,170A (2,04W)

    Puissance nominale : 20 W
    Tension nominale : 12 V
    Tension à puissance maximum : 18 V
    Courant à puissance maximum : 1,11 A
    Puissance nominale : 20 W
    Tension en circuit ouvert : 22,3 V
    Courant de court-circuit : 1,13 A
    OK.

    Voilà ce que je ferais:

    Un ventilateur en direct sur le panneau.

    Un régulateur shunt dont la charge est, au lieu d'une bête résistance, un autre ventilateur plus puissant !

    Peu de soleil => le petit ventilateur tourne
    Beaucoup de soleil => les deux ventilateurs tournent


  19. #15
    jaymore

    Re : ecreteur/limiteur a 0-12v si entrée superieur a 12v

    Merci a vous tous pour cette intéressante discussion.
    Pour info, le ventilateur est un simple ventilo axial de 8cm x 8cm (donné pour 3000tr/mn à 12v, consommant 0,17A)

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