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Autor Tópico: Painel Solar - Bateria de litio - Carregamento e Utilização em simultâneo  (Lida 2880 vezes)

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Offline Kristey

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Boa noite.

Ando aqui a tentar perceber como poderia fazer um sistema autónomo sem necessitar de um transformador para alimentação.
Tudo isto seria "simples" se usasse umas baterias que não fossem LI-PO, mas como sabemos essas mesmas baterias têm uma curva de carregamento especial:


Balanceamento:
O controlo desse grafico é essencial para que a bateria não haja um incêndio.
Existe bastante informação para carregamento de uma célula de LIPO.
Já a coisa complica quando são 2as ou mais.
Encontrei este circuito integrado que me pode ajudar:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21893F.pdf
Mas a implementação que eles têm no data sheet é apenas para uma célula.

Já tive o pensamento de mandar vir uma coisa destas e de tentar estudar o circuito.
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__41730__Turnigy_12v_2_3S_Basic_Balance_Charger_EU_Warehouse_.html
Ou então nao ligo a nada disto, e não faço um carregamento balanceado...
Não sei bem quais são as implicações disso.

[Fonte - Painel Solar]
Aleado a este problema tenho a questão do painel solar, que não tem nem uma tensão constante nem uma corrente constante.
Aquilo por onde posso também implementar um controlador MPPT que faz com que a potência transmitida seja máxima para as condições de sol existentes.
Contudo não sei bem se isso me ajuda, pois para carregar a bateria vou chegar a um momento em que preciso de tensão alta e não de potência.

[Utilização]
Ora o sistema para funcionar tem de carregar a bateria mas também tem de trabalhar.
Do que vejo o carregamento tem de ser feito à parte. E nesta questão não faço a mínima ideia como fazer isto...


Alguém me pode dar umas luzes para onde me virar?
Tenho mais ou menos 3 semanas para arranjar uma solução para isto porque depois vêm as minhas frequências e pff ja so no verão :(
« Última modificação: 21 de Fevereiro de 2016, 22:50 por Kristey »

Offline dio123

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Re: Painel Solar - Bateria de litio - Carregamento e Utilização em simultâneo
« Responder #1 em: 21 de Fevereiro de 2016, 23:04 »
E porque não escolher outro tipo de bateria, onde o cargamento não seja tao complexo como a lipo. Algo que não exiga tanto do sol.
Li íon 3.7v ?

Offline jm_araujo

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Re: Painel Solar - Bateria de litio - Carregamento e Utilização em simultâneo
« Responder #2 em: 21 de Fevereiro de 2016, 23:39 »
Se carregares uma pilha de lítio com uma corrente baixa (o mais provável com um painel solar), podes saltar a parte da voltagem constante que pelo que li a capacidade que fica por carregar vai ser menor do que se usares uma carga mais rápida (*1), e tens a vantagem que aumentas o tempo de vida das mesmas.
Não te esqueças é de dar uma histerese antes de voltar a carregar (tipo pára aos 4.1V, recarrega só quando descer aos 3.9V).


*1:
http://www.em.avnet.com/en-us/design/technical-articles/Pages/Articles/Optimal-Li-ion-Battery-Charging-Maximizes-Safety-and-Performance.aspx
Citar
charging at less than 0.2 C takes much longer, but can result in a full battery as soon as the voltage reaches 4.1 V.


Com o balanceamento não precisas muito de te preocupar: Quando se faz um pack procura-se que as pilhas sejam o mais semelhantes possível (senão com um consumo elevado a primeira a descarregar pode sofrer uma inversão de polaridade nos seus terminais e estourar). O balanceamento é apenas para garantir posteriormente que se ao carregar a carga é igual entre todas as pilhas para não haver uma mais sacrificada. Se não carregares nem descarregares com correntes elevadas não há muito essa preocupação (que deve ser o teu caso tratando-se de um sistema solar)


Contudo não sei bem se isso me ajuda, pois para carregar a bateria vou chegar a um momento em que preciso de tensão alta e não de potência.
Se já não precisas de potência, o MPPT (de Maximum Power Point Tracking) deixa de fazer sentido e podes deixar de te preocupar com o mesmo.
« Última modificação: 21 de Fevereiro de 2016, 23:54 por jm_araujo »


Offline dvdt

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David Teles

Offline senso

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Re: Painel Solar - Bateria de litio - Carregamento e Utilização em simultâneo
« Responder #5 em: 22 de Fevereiro de 2016, 21:37 »
Se é só uma célula tens montes de chips da Microchip, TI, Linear Technologies, Freescale e muitos outros que fazem isso.
Os mais comuns da microchip e mais básicos são soics ou sop's de 6-8 patas, até 1A de corrente de carga..
Se queres tudo em um tens esta fofura da TI que faz-te MPPT, boost, controlo de carga e monitorização da bateria:
http://www.ti.com/product/BQ25504

Vocês são todos umas nódoas nem o google sabem usar!  ;D ;D ;D
Tenho samples desse chip algures, mas a ideia foi descartada que em teoria e dando margem a CR2032 vai durar 10 anos(ou não..).

Mais informação sobre o que queres fazer.
Tipo, voltagem que queres, células, tamanho do painel, consumo máximo, consumo médio, em stand-by, tamanho máximo que a coisa pode ter, perdas aceitáveis.
Orçamento disponível?

Esses carregadores Turnigy é tudo um atmega e uma escada de mosfets e resistências para fazer balanceamento, regulador dc-dc a fazer boost ou buck conforme o numero de células e depois é código para cima, não são das coisas mais fiáveis porque lock-up no código pode dar um incêndio..
« Última modificação: 22 de Fevereiro de 2016, 21:41 por senso »
Avr fanboy

Offline TheDeadLives

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Re: Painel Solar - Bateria de litio - Carregamento e Utilização em simultâneo
« Responder #6 em: 22 de Fevereiro de 2016, 22:07 »
Tens sempre esta opçao mas os preços upa upa
https://genasun.com/products-store/mppt-solar-charge-controllers/mppt-for-lithium-batteries/

Também procurar nos sites mais caros ;) Podes comprar um citroen ou um ferrari, só escolhes o ferrari se tiveres dinheiro...no ebay tens montes de mppt for 5eur...

Offline Kristey

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Re: Painel Solar - Bateria de litio - Carregamento e Utilização em simultâneo
« Responder #7 em: 23 de Fevereiro de 2016, 00:27 »
Já vi aqui algumas coisas que posso usar para começar a ter uma visão geral do projecto!

jm_araujo
Pela tua explicação, posso então ligar o painel directo na bateria para a carregar?
Convém ter um limitador de tensão? Tipo um zener aos 4.2V certo?

Fica a questão na mesma da utilização da bateria ao mesmo tempo que a carrego.
Penso que não posso fazer a coisa assim as 3 pancadas, certo?

Sobre o MPPT acho que não percebeste a minha pergunta.
-> Pelo que eu vi nas minhas pesquisas, para carregar a bateria, tenho de subir a tensão das baterias ate 4.2 por célula.
O MPPT o que me faz é baixar a tensão e subir a corrente ou subir a tensão e baixar a corrente para encontrar o ponto de potência máximo a ser transferido à carga.
Ora seu eu tiver um painel de 12V para carregar uma bateria de duas células, o que preciso é de pelo menos 8,4V se o MPPT baixar disso, ja não me vai carregar a bateria, logo ou adapto o sistema ou tenho de remover o MPPT. Certo?

senso
A questão é mesmo essa é mais que uma célula. Logo esse CI não funciona, eu ja vi mais CI (ate dei um exemplo, de um no meu post http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21893F.pdf, mas o esquemático deles apenas aplica uma célula.

Bem sobre as perguntas que me fizeste:
Tipo: É indiferente o tipo de bateria, queria tipo porque são muito mais compactas
Voltagem: podia ser apenas uma única célula LIPO pois ate agora todos os sensores funcionam com 3.3V contudo queria tentar se possível ter pelo menos 5V (2S)
Células: ainda por decidir
Tamanho do painel: Ainda por decidir (que achas DESTE)
Consumo máximo: Estimo que o consumo maximo do sistema seja de 2.5A por alguns segundos (transmissão GSM)
consumo médio: Estimo que o consumo medio seja:  321,2 mA
tamanho máximo: indiferente contudo não queria um cubo com um metro de lado. Acho que isto ai muito depender do painel necessário, e do espaço necessário para por la os sensores.
Preço: Para esta questão do painel mais circuito de carregamento tenho disponível 45 euros (ok pode passar um pouco, mas pelo menos assim cumpria com o orçamento especulativo)

Isto é para ser um detector de fogo, para por na quinta do meu tio, e assim ele ter tempo de ir soltar os animais.
(num futuro próximo as portas dos animais vai abrir remotamente mas isso não interessa para agora)

ddt
Ou seja o que eu precisava era de perceber o funcionamento desse bicho e projectar um igual ahahhahaha

Vi isto na net... mas não consigo perceber para que tipo de baterias é.
Penso que será de Chumbo, não vou descartar esta hipótese por agora.
« Última modificação: 23 de Fevereiro de 2016, 00:35 por Kristey »

Offline jm_araujo

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Re: Painel Solar - Bateria de litio - Carregamento e Utilização em simultâneo
« Responder #8 em: 23 de Fevereiro de 2016, 00:54 »
Já vi aqui algumas coisas que posso usar para começar a ter uma visão geral do projecto!

jm_araujo
Pela tua explicação, posso então ligar o painel directo na bateria para a carregar?
Convém ter um limitador de tensão? Tipo um zener aos 4.2V certo?
Não, precisas de "inteligência" na mesma, só que pode ser mais simples em termos de estados. Não basta um simples limitador, as li-ion com trickle charging (uma corrente pequena depois de completamente carregadas) é morte certa, ao contrário de outras baterias.
Citar

Fica a questão na mesma da utilização da bateria ao mesmo tempo que a carrego.
Penso que não posso fazer a coisa assim as 3 pancadas, certo?
Não vejo o problema de carregar e utilizar ao mesmo tempo. O carregador não sabe para onde está a ir a corrente, e a tensão é que dita o controlo do carregamento.
Citar

Sobre o MPPT acho que não percebeste a minha pergunta.
-> Pelo que eu vi nas minhas pesquisas, para carregar a bateria, tenho de subir a tensão das baterias ate 4.2 por célula.
O MPPT o que me faz é baixar a tensão e subir a corrente ou subir a tensão e baixar a corrente para encontrar o ponto de potência máximo a ser transferido à carga.
Ora seu eu tiver um painel de 12V para carregar uma bateria de duas células, o que preciso é de pelo menos 8,4V se o MPPT baixar disso, ja não me vai carregar a bateria, logo ou adapto o sistema ou tenho de remover o MPPT. Certo?
Eu acho que tu é que não percebeste o conceito de MPPT.  Vais variando a carga no painel até lhe sacares o máximo de potência (tens de MONITORIZAR a tensão e a corrente e fazer a conta). A carga pode ser um conversor DC-DC, entram X watts do painel, saem Y=X*eff Watts para que queres. Só tens de escolher a topologia do mesmo conforme o que queres fazer (boost, buck, sepic, whatever)

Como disse o senso, é só usar o google para encontrares soluções: https://www.sparkfun.com/products/12885 . De certeza que se leres a datasheet do ic usado nesse circuito aprendes alguma coisa :P
« Última modificação: 23 de Fevereiro de 2016, 01:01 por jm_araujo »

Offline senso

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Re: Painel Solar - Bateria de litio - Carregamento e Utilização em simultâneo
« Responder #9 em: 23 de Fevereiro de 2016, 00:55 »
Acho que preferia ter um dc-dc pequenino daqueles que usam bobines 1206 para um eventual rail de 5v, do que complicar bastante para ter 2S, dado que tudo o que estás a usar é 3.3v, abres um mundo de oportunidades ao ires para 1S.
Esse painel nunca te dará 320mA*3.3v.
Faz um power budget, contabiliza tudo, tempo a que cada coisa está on e afins, porque um "standby" de 320mA é extremamente alto, o painel nunca te dará essa potência, quanto menos dar-te isso+carregar bateria para o resto do dia.
Avr fanboy

Offline jm_araujo

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Re: Painel Solar - Bateria de litio - Carregamento e Utilização em simultâneo
« Responder #10 em: 23 de Fevereiro de 2016, 01:13 »
Só agora li o resto. 1W de média é um consumo brutal para um sistema autónomo.
Já fizeste as contas de guardanapo de capacidade da bateria e do painel?

Offline Kristey

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Re: Painel Solar - Bateria de litio - Carregamento e Utilização em simultâneo
« Responder #11 em: 24 de Fevereiro de 2016, 15:05 »
Acho que preferia ter um dc-dc pequenino daqueles que usam bobines 1206 para um eventual rail de 5v, do que complicar bastante para ter 2S, dado que tudo o que estás a usar é 3.3v, abres um mundo de oportunidades ao ires para 1S.

Acho mesmo que é isso que eu vou fazer.
E sendo assim ja podia usar aquele CI (http://www.ti.com/product/BQ25504).

Quando aos sensores para responder a ti e ao jm_araujo.
Eu eu queria fazer isto com modulos.
Ora para detectar um fogo pensei nisto:
-Sensor de chama (IR): http://sensorembedded.com/index.php?main_page=product_info&products_id=375
-Sensor temperatura: CJMCU-75 LM75A I2C Temperature Sensor
-Sensor CO2: http://www.aliexpress.com/item/Free-shipping-American-GE-infrared-carbon-dioxide-sensor-CO2-sensor-T6603-5-Module-enhanced-CO2-UART/32322544929.html?spm=2114.40010208.4.2.xWa0ds

Acho que é a maneira mais barata de detectar um incêndio (ainda tenho de ver a questão dos 360 graus, mas isso fica para depois.
E a questão é que esses modelos não têm propriamente os consumos muito bem definidos.
Estimei muito por alto os 320mA

Offline jm_araujo

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Re: Painel Solar - Bateria de litio - Carregamento e Utilização em simultâneo
« Responder #12 em: 24 de Fevereiro de 2016, 15:17 »
Porque não "hackas" um sensor deste género? http://www.ebay.com/itm/181803793221.

Ou então um destes já com transmissor: http://www.ebay.com/itm/351312890738 é só estender-lhe o alcance e fazer um recetor que podia ficar em casa e poupavas toda a cena de baterias e painéis solares.

Nestes uma pilha de 9V alcalina dura uns anos.


Já agora, esse sensor de chama parece-me treta. Detetar chama pela radiação IR é para teres carradas de alarmes falsos sempre que entra Sol por uma janela.
« Última modificação: 27 de Fevereiro de 2016, 23:07 por jm_araujo »

Offline senso

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Re: Painel Solar - Bateria de litio - Carregamento e Utilização em simultâneo
« Responder #13 em: 24 de Fevereiro de 2016, 15:37 »
Sensores de CO2 vão-te dar sempre consumos altos, tens uns mais simples, mas são aquecidos, tipicamente a 6v e 200mA..
E esse tambem tem de estar praticamente sempre ON.
Alarme de incêndio fica bem mais barato e bem mais low power, atenção que é ligeirissimamente radiactivo, não inventes muito.
Avr fanboy

Offline Kristey

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Re: Painel Solar - Bateria de litio - Carregamento e Utilização em simultâneo
« Responder #14 em: 27 de Fevereiro de 2016, 21:35 »
Aquilo é para ficar no meio do mato la do meu tio.

Por isso usar um "hack" disso não é má ideia mas não sei se resultaria para o que eu quero tendo em conta que isso é alarme de interior partir de do fumo. Num fogo florestal sobe, e a densidade que fica no solo não sei se é a quantidade suficiente para me dar um alarme positivo decente..

jm_araujo podes meter de novo o segundo link?

Eu nao me importo que aquilo arda tudo quando fogo la chegar, mas tem que ter alguma fiabilidade.
Ja pensei se o sensor de temperatura não seria o suficiente... A cima de 50 graus de certeza que é fogo.
Aquele sensor de chama seria para meter dentro de um tubo, e detectar a chama quando a mesma estiver na outra ponta do tubo (junto ao tronco da arvore), precisamente porque se apontar para o ar, vai dar imensos falsos positivos.

senso os sensores radioactivos que estas a falar são quais? os que o jm_araujo deixou o link?