Circuit chargeur batteries Li-ion par panneau solaire

[Blaise032]

Bonjour,

Je suis informaticien avec des connaissances de bases en électronique : je sais à quoi servent la plupart des composants, mais je suis difficilement capable de concevoir un circuit.
J'ai fait des recherches sur ce forum et je n'ai rien trouvé de pertinent.

Je désire recharger des batteries avec un petit panneau solaire pour avoir du 5V pour alimenter un petit circuit Arduino à très faible consommation.
Je dispose de :

• 1 panneau solaire max 18V 500 mA
• 2 Batteries Li-ion nominalement 3.7V 4500mAh, mais « The voltage of full charge and cut-off discharge is 4.2V and 2.75V.»
• Je les mets en série pour pouvoir avoir une tension suffisante pour abaisser à 5 volts - ça je sais faire.
• Je ne sais pas ce que va consommer l'Arduino : ce sera un système d'arrosage pour 4 bacs, 2 x / semaines, probablement l'un après l'autre si les bacs ont des tailles différentes. Les pompes sont en 5V et moins de 0.5A On en est au début du cahier des charges.

Donc, vous l'avez deviné, je recherche un circuit/chargeur du panneau solaire vers les batteries.

Merci d'au moins me mettre sur la voie.

Bien à vous !
Blaise
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[titijoy3]

un bms peut faire ce travail

https://www.google.com/url?sa=t&rct=...L&opi=89978449

[Kalmann]

Bonjour,
sauf que ça c'est un PCM pas un BMS et ça n'a pas vocation à recharger un accu mais à le protéger uniquement.
Le risque majeur est que le PCM coupe la charge lorsque l'accu sera plein et que la tension du PV à vide (18V) se retrouve sur la carte sensée être alimentée pas l'accu.
Il faudrait que tu précises le modèle de ta carte arduino et de tes pompes pour établir un schéma complet.

[Blaise032]

Merci de vos réponses.

Pour le moment, le projet est dans ma tête. Ce sont des petites pompes chinoises 5v. Je viens de mesurer le courant pour être certain de ne pas dire de bêtises : cela varie entre 25 et 28mA, disons donc 30. Ceci dit, les sorties Arduino sont à 20mA, même si elles peuvent théoriquement supporter 40mA, je préfère un 2N2222 pour être certain de ne pas bousiller prématurément le µC.
Donc, la consommation n'est pas importante. C'est pour le Portugal. Il y a du soleil mais les journées sont plus courtes
J'ai pléthore de 2N2222, de 18650 4500 mAh et un panneau solaire 18v 550mA. J'ai aussi des mesureur de taux d'humidité capacitifs.
L'objectif est d'irriguer un potager de balcon (des herbes aromatiques) lors de très longues absences.
Donc consommation minime, mais j'utilise ce que j'ai de stock.

Merci encore;
Blaise

[A voir en vidéo sur Futura]

[Blaise032]

Le risque majeur est que le PCM coupe la charge lorsque l'accu sera plein et que la tension du PV à vide (18V) se retrouve sur la carte sensée être alimentée pas l'accu

Je te relis sans tout comprendre, mais l'entrée de la carte et des composants sera de toute façon régulée de X Volts vers les 5V.

[Kalmann]

Il faut s'en assurer
Je doute que ta carte avec son régulateur 5V embarqué soit suffisante pour alimenter tes pompes et autres consommateurs en 5V, en général le régulateur de la carte est prévu uniquement pour le microprocesseur et quelques petits périphériques (leds, UART,...)

[Blaise032]

Il faut s'en assurer
Je doute que ta carte avec son régulateur 5V embarqué soit suffisante pour alimenter tes pompes et autres consommateurs en 5V, en général le régulateur de la carte est prévu uniquement pour le microprocesseur et quelques petits périphériques (leds, UART,...)

Je ne parlais pas du régulateur de la carte mais d'un externe. Je pensais à une mini puce, dont je n'ai pas la référence sous la main, mais je viens de voir que sa tension max IN est limitée à 15 Volts.
Il faudra aussi m'aider de ce côté-là.
En fait, je pensais réguler des piles vers le 5V

[Kalmann]

Comme tu utilises une carte avec un microcontrôleur tu peux gérer cette situation.
Il faut mesurer la tension aux bornes de la sortie + et - du PCM et quand celui-ci atteint un seuil prédéfini (avant la fin de charge avec un peu de marge pour que le PCM ne coupe pas prioritairement soit 8V au lieu de 8.4V) tu ouvres un contact de relais qui isolera l'entrée de charge du PV.
Un relais ou mieux un petit MOS.
Ta carte arduino sera ainsi tout le temps alimentée uniquement par l'accu à une tension sécurisée pour elle.

[Kalmann]

Quelque chose comme ça:

[titijoy3]

Comme tu utilises une carte avec un microcontrôleur tu peux gérer cette situation.
Il faut mesurer la tension aux bornes de la sortie + et - du PCM et quand celui-ci atteint un seuil prédéfini (avant la fin de charge avec un peu de marge pour que le PCM ne coupe pas prioritairement soit 8V au lieu de 8.4V) tu ouvres un contact de relais qui isolera l'entrée de charge du PV.
Un relais ou mieux un petit MOS.
Ta carte arduino sera ainsi tout le temps alimentée uniquement par l'accu à une tension sécurisée pour elle.

bonne idée

[Kalmann]

Ton µC mesure la tension en sortie de ton pack accu et si Vref sur An < Vmax dans ton programme alors le relais sera activé pour recharger l'accu.
Sinon le relais reste OFF.
Il faut prévoir un hystérésis pour éviter que ça vibre autour du seuil.

Pour le coté pratique:

La mesure devra être branchée en sortie du pack, tu peux par exemple prendre R2 = 10k et R1 = 15k et ta référence sur An vaudra 3.2V lorsque l'accu sera à 8V.
Tu ouvres le relais et lorsque sur An tu mesureras 7.5V tu referme le relais pour autoriser de nouveau la charge.

[titijoy3]

marrant, j'avais fait un montage analogue pour mon éolienne, tension inférieure à la limite batterie, relais sur contact repos, tension supérieure, connexion d'une charge de freinage sur contact travail

[Kalmann]

Si tu as des pompes à alimenter, il faudra bien faire attention au câblage pour éviter des surprises lors des commutations (pompes et relais) pour la carte microcontrôleur, le - batterie sera le point commun de toutes les masses.

[Murayama]

Bonjour!

Outre l'aspect technique décrit ci-dessus, est-il nécessaire d'utiliser un panneau
solaire? En fait, j'ai fait un développement similaire avant de partir en vacances dans
un pays exotique (la France). Mon balcon est orienté plein sud, et à notre latitude,
34.5 degrés (à titre de comparaison, Algers est à 36 et quelques), ça cogne assez fort.
Un panneau solaire, ça demande beaucoup de mise au point pour quelque chose qui ne sert
quasiment jamais (tout dépend si vous êtes en activité ou retraité). Tout dépend de
vos connaissances et de votre expérience, mais un montage maison a beaucoup plus de
chances de foirer. Chaque composant a ses lois de Murphy, et à moins d'y passer beaucoup
de temps (et d'argent)...
Même si tout fonctionne, un panneau solaire, ça peut s'arrêter. S'il tombe, par exemple
un jour de grand vent. Ou si le même jour de grand vent un papier qui s'est envolé
de quelque part atterrit dessus, etc. Ne jamais sous-estimer les concours de circonstances.

Avoir de l'électricité sur le balcon n'est pas un problème, un câble plat par exemple,
tient facilement entre le joint et l'armature de la fenêtre. Je n'ai pas essayé avec
d'autres câbles.
En gros: adapteur DC à l'intérieur -> 5V pour Arduino et autre pour les moteurs,
circuit séparé. J'ai utilisé uniquement ce que j'avais au labo. Le résultat est qu'on
ne sort pas de 100V sur un câble plat, et à fortiori du 220 ~ 240.

J'ai par ailleurs utilisé des capteurs d'humidité que je lis avec Arduino, pour savoir
s'il faut arroser ou non. Ou combien.

La critique du bouzin actuel:
En utilisant uniquement une pompe et des T entre les tuyaux, on n'a pas forcément de
l'eau partout. La quantité mesurée par le temps est assez aléatoire, même en essayant
de mettre tous les arroseurs à la même hauteur. Une des plantes n'a pas été arrosée du
tout. Mes 2 oliviers ont relativement bien tenu, les orangers pas terrible. J'avais
54 litres d'eau, 2.5 par jour pour 3 semaines (3 jerrycans de 18 litres, 18 étant
une unité locale). Donc 2.5 max par jour quand les capteurs disent que c'est nécessaire.

Je suis en train de concevoir la version 2.0 pour la prochaine fois, mais un peu
plus chiadée. Je prendrai l'eau dans la baignoire. 100+ litres, ça fait de l'autonomie.
Je préfère ça à une électrovanne. J'ai eu un dégât des eaux il y a longtemps à cause
de l'électrovanne d'une machine à laver, donc même sur des produits censés être fiables...
Donc je voudrais une quantité d'eau limitée mais suffisante.

Pour la pompe, je vais en faire une à engrenages, ce qui a l'avantage d'être précis
pour le volume, il suffit de mesurer le nombre de tours, ce que je ferai avec un
encodeur magnétique. En plus, l'eau est un très bon lubrifiant pour le polyoxyméthyle.
La pompe sera sur la baignoire.

Pour le tube, j'utilise du tube d'aquarium. Attention: une grande longueur de tube
consomme beaucoup d'énergie, il faut y penser si vous voulez vraiment quelque chose
sur batterie. Surtout du tube d'aquarium qui est mince et pas forcément
très lisse puisque conçu pour l'air.

Bref, ce que j'ai utilisé:
* ce que j'avais déjà:
- Alim 5V pour Arduino
- Alim 12V pour pompes
- Câble plat pour passer l'électricité par le joint de la fenêtre.
- 3 jerrycans de 18 litres d'eau
- Arduino Mega (que j'avais acheté pour voir ce que c'est, mais jamais vraiment utilisé)
- LCD 4x20 pour la mise au point, affichage de l'humidité de chaque pot.
- Carte à relais.
- Plaques à trous, fils,
* ce que j'ai acheté
- 3 pompes immergables, chacune dans son jerrycan, en 12V
- 5 capteurs capacitifs pour humidité de la terre (plantés dans les pots)
- 20 mètres de tube d'aquarium
- Ts de racordement (un assortiment)
- Pics en plastique pour fixer les arrivées dans chaque pot

Bon, je sais que ça ne répond pas vraiment à vos questions relatives aux panneaux solaires
et chargeurs de batterie, mais c'est tout de même une suggestion simple et probablement
plus sûre.

Pascal

[Blaise032]

Merci à tous pour vos réponses.
Voici l'idée que j'ai. À vous de me corriger

[Murayama]

Bonjour!

Je ne pense pas qu'un circuit aussi simple puisse permettre de charger une batterie
li-on. Ça se saurait. D'autre part, quand on utilise un panneau solaire, il faut miser
sur le rendement.
- Vous utilisez une diode qui part du panneau. Une diode, ça perd de l'énergie.
- Vous utilisez un LDO qui va couper tout ce qui dépasse 5V. 2 Li-ion en série,
c'est une tension de plateau de 7.4V. Donc en moyenne vous allez perdre en permanence
2.4V. Donc 1/3 de la puissance va être perdue, sans compter la diode du premier point.

Dernier point, mais j'aurais dû le mettre en premier, une batterie li-on, il ne faut pas
la charger n'importe comment. Je sais bien que le panneau est limité en courant et que
la zener doit manger tout ce qui dépasse, mais la méthode ne me semble pas hallal,
avec en plus un gros problème de rendement quand il y aura beaucoup de soleil.

Voilà pour votre schéma.

Il existe des chips spécialisés, par exemple celui-ci qui permet de faire exactement ce que vous voulez.
Le schéma est dans la doc.
Vous pouvez avoir 2 cellules en série pour 7.4V, puis utiliser un régulateur. Pas
un LDO mais un buck qui vous garantira un rendement très élevé (typiquement autour de 90%)

Pascal

[Blaise032]

Merci,

Je n'avais pas vu qu'il y avait votre réponse.

Oui, je me doutais que mon schéma était trop simpliste.

J'ai trouvé ceci chez Ali fait pour moi !?

La description indique que la nouvelle version accepte une Vin compatible avec les panneaux solaire 18v
Elle indique aussi que lorsque les batteries sont chargées (LED verte) il faut arrêter la charge.
Je sais comment la reprendre.

Pas un LDO mais un buck qui vous garantira un rendement très élevé (typiquement autour de 90%)

Est-ce que vous pouvez m'éclairer la-dessus ?

Vous m'avez donné beaucoup d'informations, un énorme merci à vous tous !

[Blaise032]

Bonjour Pascal

Je ne pense pas qu'un circuit aussi simple puisse permettre de charger une batterie li-on. Ça se saurait.

Oui, je me doutais que mon schéma était trop simpliste.

Il existe des chips spécialisés, par exemple celui-ci qui permet de faire exactement ce que vous voulez.

Il l'air intéressant, mais cela me demanderait trop d'investissements en tout points de vue.

Je recherche un circuit complet tout fait comme ceci chez Ali qui semble être fait pour moi !

La description indique que la nouvelle version accepte une Vin compatible avec les panneaux solaire 18v
Elle indique aussi que lorsque les batteries sont chargées (LED verte) il faut arrêter la charge.
Je sais comment la reprendre.
Qu'en pensez-vous ?

Pas un LDO mais un buck qui vous garantira un rendement très élevé (typiquement autour de 90%)

Est-ce que vous pouvez m'éclairer la-dessus ?

Merci !

(Pascal aussi)

[Blaise032]

Re - et correction du message précédent :

Pas un LDO mais un buck qui vous garantira un rendement très élevé (typiquement autour de 90%)

J'ai cherché et compris. Ce circuit pourrait-il convenir ?

Merci

[Bounoume]

bonjour, bien plus simple, le CI régulateur de tension suffisamment dimensionné
https://www.conrad.fr/fr/p/stmicroel...-a-179345.html
(publicité gratuite, mais c'est pas cher....)
à mettre simplement devant l'entrée de ton module ardunio

la seule contrainte: que les bms de tes batteries puissent encaisser un peu plus de 18 V en position accu pleinement chargé!

[Bounoume]

celui-ci est mieux (chute de tension en entrée moindre, accepte que les accus soient un peu déchargés, à 3,5 V chaque)
https://www.conrad.fr/fr/p/stmicroel...-a-179205.html
ne pas oublier le radiateur pour dissiper la chaleur produite par la réduction de tension
celui-là par exemple
https://www.conrad.fr/fr/p/dissipate...m-1586609.html


note: ces circuits simples (qui existaient dejà au Siècle dernier !) font chuter la tension par simple effet ohmique: quand la tension en entrée est élevée, ça chauffe, mauvais rendement....
alors, rien n'empêche, dans un second temps, d'intercaler un mppt entre la sortie '18 volts' du panneau photovoltaïque et le commun reliant pôle + des accus et entrée 5 V ardunio
https://fr.wikipedia.org/wiki/Maximu..._point_tracker
voici le schéma proposé:

bidouille-simple.pdf

[Murayama]

Bonjour!

J'ai cherché et compris. Ce circuit pourrait-il convenir ?

Désolé pour le retard, j'avais un sanglier sur le feu.
Avec juste une photo il est difficile de conclure. Cependant le module semble utiliser des selfs,
(les machins gris en ferrite), ce qui indique que le système met en oeuvre des tensions / courants
à fréquence élevée. Donc découpage, etc.... Alors à vue de nez, ça va. Et puis pour le prix, vous
ne risquez rien.
Si vous voulez abaisser de 18V à 10V (3 batteries en série), un LDO va simplement consommer
la différence. Et puis LDO = low drop output, n'a d'intérêt que si la tension d'entrée est
peu différente de la tension de sortie. Pour passer de 18 à 10V, LDO ou pas LDO n'a aucune
importance puisque l'un comme l'autre feront chuter la tension de 8 V.
Un exemple où un LDO peut être utile: vous voulez passer de 6V à 5V, alors le LDO prend
tout son sens parce qu'un régulateur normal aurait une chute de tension plus importante.
Et puis dans ce cas là, en passant de 6 à 5V, les pertes dues au régulateur sont plus réduites
(mais tout de même 20%) et vous n'avez besoin que de 3 composants, le régulateur et 2
condos.

Pascal