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Autor Tópico: Alimentar microcontrolador com Painel Solar  (Lida 1329 vezes)

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Offline Kristey

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Alimentar microcontrolador com Painel Solar
« em: 14 de Julho de 2016, 20:38 »
Boas estou com um problema à semanas e não consigo perceber o porquê nem encontrar solução.

Tenho um sistema que é composto por:
- 1 painel solar de 12V, 10W
- 1 controlador de carga - http://www.xunzel.com/portu/is-kontroll.html (para protótipo decidi comprar para ser mais rápido do que estar a estudar o mecanismo de carga descarga e mppt)
- 1 bateria de chumbo 12V com 3Ah

O objectivo disto é alimentar um microcontrolador é um conjunto de sensores.

Aparentemente no inicio funcionou tudo bem, contudo deixei aquilo a noite toda a recolher dados e no dia seguinte supostamente quando houvesse sol voltava a recolher
Coisa que não aconteceu e partir daí o sistema só funciona se estiver o painel solar desligado ou sem sol.
Das experiências que fiz mesmo cortando o + do painel, os problemas persistem.

Não consigo perceber muito bem o que acontece, mas leva a problemas nomeadamente parece que o microcontrolador está sempre a reiniciar. Ou que não tem energia suficiente para arrancar.

As ligações estão feitas da seguinte maneira:


Entre a bateria e micro controlador está um TSR 1-2450:

Só não tem a bobine L1 porque não consegui encontrar aqui uma com essas características (meti um shunt).

Alguém que tenha feito algo do género pode ajudar?
Mesmo que não tenha usado este controlador... Eu posso fazer um ou comprar outro.
« Última modificação: 14 de Julho de 2016, 21:53 por Kristey »

Offline metRo_

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Re: Alimentar microcontrolador com Painel Solar
« Responder #1 em: 14 de Julho de 2016, 22:10 »
Tens a carga ligada directamente a bateria?

Offline jm_araujo

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Re: Alimentar microcontrolador com Painel Solar
« Responder #2 em: 14 de Julho de 2016, 22:19 »
Escreveste muito mas não disseste o mais importante: medidas de tensões e correntes nos diversos estados (com e sem sol) e pontos do circuito(saída do painel, entrada da bateria, entrada do micro antes e depois do regulador)?

Também não percebo esse esquema de ligação que puseste, se o controlador que apresentaste só tem 3 terminais, supostamente não tem terminais para ligar cargas ???

Outra questão é que tens um painel de 12V para carregar uma bateria de 13.8V nominais, 14.4V full charge (típico de baterias de chumbo). Esse controlador não deve ser comutado nem parece ter dimensões para um circuito de boost, pelo que deves precisar de 2 painéis em série.

Já agora datasheet do painel tb ficava bem. Ou é dos chinos? (o que equivale a dizer que 10W só instalado virado para baixo...na superfície do Sol)

Vai mas é lá buscar o multímetro e depois falamos...

« Última modificação: 14 de Julho de 2016, 22:23 por jm_araujo »

Offline Sérgio_Sena

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Re: Alimentar microcontrolador com Painel Solar
« Responder #3 em: 15 de Julho de 2016, 09:37 »
- 1 controlador de carga - http://www.xunzel.com/portu/is-kontroll.html (para protótipo decidi comprar para ser mais rápido do que estar a estudar o mecanismo de carga descarga e mppt)


Soh assim de repente, sem querer tornar off-topic, esse controlador de carga nao faz MPPT. Faz apenas a carga linear da bateria. Deixa passar corrente ateh a tensao chegar o nivel programado. Simples de fazer com transistors e opamps.

Eu uso sistemas desses regularmente. Tanto Linear como carga com MPPT.
O q descreves eh um pouco surreal, mas sem os valores de tensoes/correntes/etc, nao te conseguimos ajudar.

Que pormenores podes dar mais?

Offline Kristey

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Re: Alimentar microcontrolador com Painel Solar
« Responder #4 em: 19 de Julho de 2016, 04:17 »
Peço desculpa tive exame e quinta tenho outro.
Entretanto descobri que o que estava a dar problemas era uma bateria de Litio que também tinha no sistema (Modulo de GSM, FONA 808 Adafruit), troquei por outra e não houve mais problemas.

Eu ja tinha essas informações todas que me pediram porque andei sempre a monitorizar correntes e tensões para dimensionar mais ou menos a bateria que iria precisar.
Não meti logo aqui porque iria ficar gigante e normalmente posts assim não têm tanta participação.

De referir que a imagem que esta no primeiro post tem um erro que eu não dei conta, a imagem correcta esta em anexo deste post depois eu vou trocar a outra também.

Quanto à datasheet nao tenho nada de muito técnico só manuais de utilização. E do painel apenas tenho a informação que está num autocolante lá colado (em anexo).

Senso,
Se este controlador não tem MPPT basicamente o que faz é um controlo de um mosfet de potência certo?
Mas se assim é porque não ligar o painel directamente na bateria? (com algo que regule para a sua tenção máxima claro.

Jm_Araujo pela foto podes ver que o painel tem uma tenção de operação de 16.8V (não me perguntes porque vendem isto com um painel de 12V, mas suspeito que é para os leigos saberem que um painel daqueles dá para um matéria de chumbo de "12V").
A questão é que com um sol abrasador, e so com o microcontrolador a gastar 30mA, a tenção máxima aos terminais da bateria nunca excedeu os 13,7V (mais 0,1 menos 0,1)...
Ainda não consegui perceber isso.

Offline jm_araujo

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Re: Alimentar microcontrolador com Painel Solar
« Responder #5 em: 19 de Julho de 2016, 08:25 »
A questão é que com um sol abrasador, e so com o microcontrolador a gastar 30mA, a tenção máxima aos terminais da bateria nunca excedeu os 13,7V (mais 0,1 menos 0,1)...
Ainda não consegui perceber isso.

Muito fácil: o controlador de carga é um regulador em shunt, muito habitual sistemas de painéis solares mais simples (sem MPPT ou outras "finesses"). O que faz é "shuntar" à massa o excesso de corrente do painel, para não sobrecarregar a bateria. Também é usado em alguns outros sistemas de carga de baterias, como por exemplo nos retificadores das motas, é por isso que aquecem tanto.

Para efeitos solares tens muitos exemplos na net: https://www.google.pt/search?q=shunt+regulator+solar&tbm=isch
« Última modificação: 19 de Julho de 2016, 08:27 por jm_araujo »

Offline Kristey

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Alimentar microcontrolador com Painel Solar
« Responder #6 em: 19 de Julho de 2016, 09:33 »
Mas eu a fazer algum controlador implemente MPPT não me parece difícil e é mais eficiente

Outra questão é as referências serem o + e não o - como sempre aprendi.
Faz me confusão. Ter os + todos juntos e os - é que são divididos.
Aparentemente isso deve-se a uma mais eficiência dos painéis porque quando a referencia é o - criam se cargas na superfície do silício dificultando o movimento dos electrões.
« Última modificação: 19 de Julho de 2016, 09:36 por Kristey »

Offline jm_araujo

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Re: Alimentar microcontrolador com Painel Solar
« Responder #7 em: 19 de Julho de 2016, 10:20 »
Ou isso ou Mosfets tipo N são mais baratos e tem melhores caraterísticas que os tipo P :D


Edit:
Estive a ler sobre o assunto e é um bocado confuso. Há quem diga que é por esse efeito de acumulação de carga, mas supostamente depende da forma que tens de fazer condução da carga na frente dos painéis (lado do Sol). Há quem diga que é por herança dos sistemas de telecomunicações, que se usam -48V para evitar corrosão galvânica dos terminais, e que foram dos primeiros a usar painéis solares para manter as baterias carregadas em sites remotos.
Não cheguei a nenhuma conclusão na leitura que fiz, além de que lixam a vida a quem quer montar os paineis em sistemas com o negativo à terra, obriga a conversores isolados.
« Última modificação: 19 de Julho de 2016, 10:58 por jm_araujo »

Offline Kristey

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Re: Alimentar microcontrolador com Painel Solar
« Responder #8 em: 19 de Julho de 2016, 16:10 »
O meu problema não é a causa, pronto se eles dizem que tem de ser assim já percebi que mal não faz

O meu problema é interpretar as coisas electronicamente, e deve ser por isso que também tenho dificuldades com os mofets tipo P. (Academicamente apenas trabalhamos com o tipo N)


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Offline Sérgio_Sena

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Re: Alimentar microcontrolador com Painel Solar
« Responder #9 em: 19 de Julho de 2016, 16:22 »
Não meti logo aqui porque iria ficar gigante e normalmente posts assim não têm tanta participação.

Talvez, mas a qualidade aumenta ;)




Se este controlador não tem MPPT basicamente o que faz é um controlo de um mosfet de potência certo?
Mas se assim é porque não ligar o painel directamente na bateria? (com algo que regule para a sua tenção máxima claro.

Sim, como o jm_araujo jah disse, eh um carregador/controladorem shunt/linear. Qd a bateria estah cheia, desvia a energia p uma carga externa tipo lampada/aquecedor-resistivo/etc.
O q dizes de ligar directamente na bateria, c um controlador de tensao, sao efectivamente os carregadores baratos lineares/shunt. Nao sao mais do q um BJT/MOSFET em serie, polarizados por um comparador de tensao. Nada de especial. Ha uns q nem transistor teem, apenas um rele liga/desliga. Por isso o preco tao barato, pois "nao tem" electronica.



Jm_Araujo pela foto podes ver que o painel tem uma tenção de operação de 16.8V (não me perguntes porque vendem isto com um painel de 12V, mas suspeito que é para os leigos saberem que um painel daqueles dá para um matéria de chumbo de "12V").
A questão é que com um sol abrasador, e so com o microcontrolador a gastar 30mA, a tenção máxima aos terminais da bateria nunca excedeu os 13,7V (mais 0,1 menos 0,1)...
Ainda não consegui perceber isso.


Se ligares o painel directamente ah bateria, a tensao da bateria impera. O carregador linear/shunt/PWM tem a queda de tensao no transistor.
Essa tensao de 16.8V eh a tensao de MPPT, medida aos terminais do painel.

Quando dizes 13.7V, tinhas o painel em paralelo perfeito c a bateria?  se sim, justifica-se q esteja correcto essa medicao.


Mas olha, um painel de 10W para alimentar um circuito de 30mA  :D :D :D  tou-me a meter ctg ;)

Offline Kristey

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Alimentar microcontrolador com Painel Solar
« Responder #10 em: 19 de Julho de 2016, 17:13 »
Senso, as medidas que digo são aos terminais da bateria, mas com todo o sistema montado, ou seja, painel solar -> controlador -> bateria//carga
Eu tenho monitorizado a carga e descarga a partir da tenção da bateria, envio os dados para um servidor, e a tensão nunca excedeu os 13.7V

Foi a primeira vez que lidei com este sistema, e no início comprei esse material com a ideia de implementar vários sensores, incluindo poder instalar um censor CO2, que consomem muito. Depois acabou por ficar. Isso como pode ser metido também em no meio de árvores achei melhor assim. Quando tiver mais dinheiro compro outros painéis e vou experimentando outras configurações ;) (fazias de maneira diferente?)

Offline jm_araujo

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Re: Alimentar microcontrolador com Painel Solar
« Responder #11 em: 19 de Julho de 2016, 17:26 »
Posso perguntar porque não usas antes baterias de lítio, muito mais leves pequenas?
E já tens MPPT baratos para as carregar: https://www.sparkfun.com/products/12885

Ou precisas assim tanto dos 36Wh?

Offline Sérgio_Sena

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Re: Alimentar microcontrolador com Painel Solar
« Responder #12 em: 19 de Julho de 2016, 22:31 »
Senso, as medidas que digo são aos terminais da bateria, mas com todo o sistema montado, ou seja, painel solar -> controlador -> bateria//carga
Eu tenho monitorizado a carga e descarga a partir da tenção da bateria, envio os dados para um servidor, e a tensão nunca excedeu os 13.7V

Foi a primeira vez que lidei com este sistema, e no início comprei esse material com a ideia de implementar vários sensores, incluindo poder instalar um censor CO2, que consomem muito. Depois acabou por ficar. Isso como pode ser metido também em no meio de árvores achei melhor assim. Quando tiver mais dinheiro compro outros painéis e vou experimentando outras configurações ;) (fazias de maneira diferente?)


Ha mts maneiras de fazer a aproximacao ao design. Variam c a pessoa e c a tecnologia e c o projecto em si.

Os sensores de gases teem tendencia a consumir desmesuradamente, pela natureza de como sao feitos. Para este tipo de circuitos, terahs q fazer o power-budget e depois contar com os dias de Inverno, poucas horas solares e nebulado. Tt te pode dar uma bateria de relogio como de mota. Podes usar um painel de 5/10W ou um pequeno de 1W. Soh fazendo as contas. Provavelmente nao necessitas de medir o gas constantemente, podes fazer periodico o q te vai poupar aina mais energia e baixar a media.

Para electronica de baixa potencia terahs uma aproximacao diferente, onde o micro-amp e a extraccao maxima de energia alternativa sao importantes.
Pessoalmente, costumo usar dois chip: o LT3652 q ja foi referido, p baterias e paineis mais potentes. E especialmente o BQ25504 com MPPT preciso e Imax de 300mA, mas tensao de arranca de 150mV. Uso celulas solares de alto rendimento. Posso ligar uma Ni-MH/Li+/LiPo directa q ma carrega e tem um quiescent mt mt baixo.

Recentemente noutra solucao mais low-tech, usei uma solucao btt analogica entre um painel e uma bateria de moto 12V, apenas um MOSFET a ser controlado linearmente por um comparador de tensao formato Zener, passivos e transistores ah mistura, mt simples. Controlo de corrente tb, p manter a bateria satisfeita.


Enfim, ha mts maneiras de fazer a coisa. Depende das tuas preferencias e dos requisitos.


Offline Kristey

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Re: Alimentar microcontrolador com Painel Solar
« Responder #13 em: 20 de Julho de 2016, 19:06 »
Posso perguntar porque não usas antes baterias de lítio, muito mais leves pequenas?
E já tens MPPT baratos para as carregar: https://www.sparkfun.com/products/12885

Ou precisas assim tanto dos 36Wh?
Como chegaste aos 36Wh? ahahah

Porque decidi fazer assim:
-Não tinha um controlador à mão para lipo
-Construi isto modular, e o modulo que tenho do micro controlador (chinês) diz que dava para funcionar a 3.3 ou a 5V, errado. So a 5V, e dessa forma tinha de usar um step up (nunca construi nenhum)
-Tudo isto era incompatível com o tempo que tinha para fazer isto.
-Tanto que estou a usar duas baterias desnecessariamente.

-Agora se funcionar tudo bem, o objectivo é fazer uma PCB com tudo:
-MPPT, charger control LIPO, StepUp/StepDown, e depois a comunicação (neste momento é GSM)

Gostava era ja de fazer isto para suportar baterias de varias células coisa que os chips que encontro tipo:
- MCP73831 - http://www.microchip.com/wwwproducts/en/en024903
Há mais mas tudo para uma célula :/
 

Offline jm_araujo

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Re: Alimentar microcontrolador com Painel Solar
« Responder #14 em: 20 de Julho de 2016, 22:26 »
Como chegaste aos 36Wh? ahahah

Não percebi se era uma piada :P
Mas 12V da bateria * 3Ah de capacidade = 12*3  V*A*h =36 Wh (não me apeteceu fazer a conta com 13.8V, preguiça).

Não gosto nada de usar Ah porque depende da tensão nominal da bateria. Há Li-Po 1S de 3000mAh(=3Ah), e alguém mais distraído pode julgar que tem a mesma capacidade que a tua bateria, afinal de contas tem ambas 3Ah de capacidade. Já muita gente deve ter sido apanhado nesse erro.