imbunatatire adaptor incarcare baterie NiMh 7.2 V la un panou solar 5V

Salut,

Se da un panou solar 5 V 140 mA. Functie de lumina tensiunea pe el variaza intre 0..5V in gol iar rezistenta interna intre ~35,7 Ohmi si infinit.
Si o baterie reincarcabila 6 x 1.2 V NiMh 1300 mAh. Din cate imi amintesc curentul de incarcare recomandat e 0.4 C >> 0.52 A. Desi o valoare mai mica ii prelungeste viata, e dificil de detectat scaderea de tensiune la momentul terminarii fazei de incarcare cu curent constant.

Schema este:

 Schema.jpg   76.92K   32 downloads

Sursa B1 si rezistenta R8 simuleaza panoul solar.
Sursa B2 simuleaza bateria de incarcat.
Rezistenta R2 e de fapt rezistenta interna a bobinei L1.
Condensatorul C1 colecteaza energia prea slaba pentru a fi trimisa la baterie.
Cand tensiunea pe el atinge ~0.5 V, comparatorul U1:A deschide tranzistorul Q2.
Tranzistorul Q4 reduce pragul de tensiune la o valoare destul de apropiata de 0.
Dar oricum nu ajunge acolo vreodata, pentru ca un curent de ~0.5 A prin R4 determina U1:B sa
scoata Q2 din saturatie.

Schema e deocamdata facuta doar pe calculator in Proteus.
In cateva zile astept cateva piese comandate, de exemplu circuitul LM293P si cateva condensatoare SMD ceramice multistrat
100 uF/4 V ca sa fac C1 un condensator cu autodescarcare foarte mica.

Tensiunea pe C1 si curentul prin B2 pentru R8 de 500 de ohmi:

 TensiuneCap500.jpg   148.06K   26 downloads
 CurentInc500.jpg   107.57K   8 downloads

Pentru R8 de 50 de ohmi:

 TensiuneCap50.jpg   198.91K   7 downloads
 CurentInc50.jpg   175.42K   7 downloads

Schema In Proteus:

 Adaptor_schema.zip   821.99K   9 downloads

Intrebari:
1. Stie cineva un model de baterie reincarcabila mai buna de folosit in simulator decat o simpla baterie?
2. Cum sa calculez oare eficienta energetica?
3. Schema se mai poate imbunatati si cum?

Multumesc.

Deci ai un panou solar de 5V 140mA si vrei sa incarci o baterie pe Nichel care e deja interzisa in Uniunea Europeana de multi ani.
    Succes !

Nu s-a interzis niciun acumulator pe nichel, am văzut încă prin magazine. Ies din uz natural, că sunt tot mai puţine aplicaţii pt. ele.
Schema e cam stufoasă, în mod normal s-ar putea folosi un integrat gen LM2577 sau XL6009, în schemă de regulator MPTT, adică se păstrează permanent tensiunea de intrare la valoarea optimă pt. panou, care este în jur de 5V.

@cspot
Bateriile sunt de fapt reincarcabile Energizer AA de 1.2 V 1300 mAh (6 in serie). Se gasesc prin toate magazinele dar le-am luat bulk de la tme.
Nu par sa fie interzise...
Si, e poate doar parerea mea, dar mi s-au parut mai trainice un pic decat cele pe Litiu la acelasi pret,
Am unele care incarca bine chiar si dupa 5 ani.

@mihaicozac
Multumesc pentru sugestii.
Da, schema e cam stufoasa, mea culpa.
Am ales LM293p din 3 motive:
1. Pentru ca are consum foarte mic, citez: "Low Supply-Current Drain Independent of Supply Voltage: 0.8 mA (Typical)".
La LM2577 m-am uitat acu la datasheet de la inceput pina la sfarsit si nu vad sa consume atat de putin.
XL6009 necesita minim 5 V si e cam la limita. Circuitul trebuie sa functioneze chiar si cu baterie descarcata mult... Stiu ca nu ar trebui sa treaca sub 5 V ca sa nu aiba probleme dar se poate intampla sa fie la 5.3 V de exemplu si cand consumi sa treaca sub 5 (scazand caderea de tensiune pe rezistenta interna).
Are consumul la 2.5..5 mA, prea mare pentru a-l tine permanent pornit pe luni de zile.
2. Rapid pentru aceasta schema;
3. Fiind doar comparator pot sa setez eu cum sa incarce/descarce condensatorul/bobina si sa obtin ceva mai bun pentru scopul pentru care am creat schema.
Am incercat sa utilizez alte circuite pentru DC boost, ca de exemplu MT3608, dar cu rezultate jalnice. Eficienta a fost ~30..50%, pentru ca mare parte din puterea generata de panou era folosita la alimentarea circuitului.

XL6009 ar fi alimentat direct din panou, nu consumă nimic din baterie. Deci primeşte minim 5V în funcţionare.
Cât priveşte bateriile Ni-MH, ar trebui să ţii cont de autodescărcare, care e mai problematică decât consumul circuitelor. Practic în 30 de zile s-a dus încărcarea chiar fără să tragi curent din ele.

Alte panouri, da, au tensiune constanta si variaza doar curentul. Dar la acesta nu, am masurat efectiv si la consum foarte mic are tensiune variabila intre 0 si 5 si ceva. Deci XL6009 n-o sa aiba cei 5 V minim...

Iar autodescarcarea e mult mai mica la bateriile Ni-Mh moderne.
Acu cativa ani am trecut toate bateriile din casa pe acumulatoare Ni-Mh AA 1300/2000 si AAA 700. Majoritatea inca folosesc incarcarea cu care le-am cumparat (din fabrica). Iar restul ma tin luni de zile binisor...

Edited by CosminCp3, 20 January 2019 - 13:30.

Nu ştiu cum ai măsurat dar faci cum vrei. Am experimentat o grămadă cu panouri de mică putere şi le cunosc posibilităţile. Panoul este în esenţă un generator de curent cu tensiune constantă, în punctul optim de funcţionare. Probabil ai testat cu o rezistenţă prea mică de sarcină şi a lucrat în regim de aproape scurtcircuit unde tensiunea de ieşire e proprţională cu iluminarea
Mai e un aspect, la tensiune mică pe baterie dioda va conduce permanent ca urmare panoul injectează direct, caz în care nu ai niciun fel de control până tensiunea nu urcă peste prag.

Edited by mihaicozac, 20 January 2019 - 14:09.

Rezistenta de intrare aparat de masura gama 20.00 V in MOhmi:

 IMG_20190120_151006663.jpg   107.8K   6 downloads

Tensiunea panoului pe aceeasi gama (variaza mult cu iluminarea):

 IMG_20190120_151309697.jpg   132.13K   6 downloads

Scuze pentru calitatea imaginilor dar smartphone-ul nu e de calitate mare (nu sunt ahtiat dupa ultimul racnet...).

Pragul la care circuitul incepe sa functioneze e ~0.5 V pentru tensiunea bateriei de 7.2 V si cam de 0.5 * 5 / 7.2 V la tensiunea bateriei de 5V.
Din aceasta se scade 0.2 V pe D2.
La aceste tensiuni va fi un amperaj asa de mic ca nu cred ca vor fi probleme...

Edited by CosminCp3, 20 January 2019 - 16:00.

Dacă măsori curentul generat la acele tensiuni de 0,5 sau 3V o să vezi că ai sub 2mA. Adică nu obţii încărcarea bateriei deşi consumi curent din ea pt. circuitul de control.
Mai degrabă ar trebui modificat ca abia peste un anumit prag să intre în stare de încărcare.
Cu un XL6009 care are UVLO încorporat asta s-ar obţine fără circuite suplimentare.

La ora asta lumina solara e putina asa ca am testat cu lumina generata de un bec de 100 W vechi cu filament.
Pe la un curent de scurtcircuit de 2..5 mA am obtinut ~3..4.5 V (la curentul de 3..4.5 uA luat de aparatul de masura) .
Da, la curentii mai mari (care conteaza) se apropie destul de mult de 5 V ca sa poata fi considerat de voltaj constant si curent variabil.

Ok, hai sa incerc si cu XL6009. Ai idee unde gasesc un model Spice ca tot ma uit pe Google si nu vad unul?

Nu cred că s-au obosit chinezii pt. aşa ceva...
Dar aplicaţia nu ar trebui să prezinte probleme, e destul de banal circuitul ca să nu aibă nevoie de simulare.

Ar trebui totusi sa existe o posibilitate sa testez eficienta si stabilitatea inainte sa investesc alti bani...
Abia am facut o comanda la tme (am prins o promotie cu transport gratis) si am contul pe 0.

Plus ca as vrea sa modific schema pentru a o adapta cat mai bine la conditiile in care va fi utilizata.
Dar modificand fara sa pot testa efectiv e ca la loterie - te rogi sa mearga xD...

Cel mai simplu era să foloseşti 2 panouri înseriate şi o diodă spre baterie, aşa cum face toată lumea.
Dacă vrei să experimentezi însă electronică, e o ocazie bună.

Problema e ca n-am cum sa montez efectiv alte panouri pe acea lampa.
Probabil un mester bun in mecanica ar putea...

Solutie (nu prea) profesionala: ii montez o mufa si pun panoul aditional pe cablu cu jack.

Sau treci pe Li-Ion, pt. care e proiectat panoul.

De fapt lampa avea 3 baterii Ni-Mh de 1.2 V 1300 mAh inseriate, am mai adaugat 3 ca sa am mai multa capacitate. Le-am inseriat in loc sa le pun in paralel pentru ca la voltajul mai mare driverul de leduri sa mearga mai eficient (are peak-ul de eficienta la voltaj mai mare).
M-am gandit si la solutia sa le pun in serie cand alimentez ledurile si sa le pun in paralel cand le paralel cand le incarc.
Am cautat solutii mecanice sau cu Mosfet-uri.
Dar n-am reusit sa gasesc o solutie si buna si sigura - daca faci chiar si o mica greseala iese fum (daca ai noroc doar din Mosfet-uri nu si din baterii)...

Pune-le paralel fără să mai stai pe gânduri. Diferenţa mică de randament a driverului nu justifică încărcarea mai complicată. În cazul extrem poţi folosi un comutator cu 2 galeţi pt. schimbarea serie-paralel.

Diferenta nu e asa de mica, ledurile sunt in matrice 6 x 6, tensiunea pe ele e 6 x 2.7 V (sunt leduri de putere mai mare si au tensiune mai mica la amperajul care le utilizez). Deci ajuta efectiv sa ai din prima tensiune mai mare...
N-am masurat exact dar tin bateriile cam 1..2 ore in plus la vreo 20 de ore.

Am luat un comutator de la tme care scria "3 pozitii 4 poli" dar cand a ajuns la mine am constatat ca are 12 pozitii si 4 poli. De fiecare data cand incerc sa inteleg logica cum vine folosit fiecare pol la fiecare pozitie ma apuca durerea de cap...

Oricum n-am incredere nici in comutator pe termen lung deoarece e suficient sa nu comute rapid o data ca sa topeasca contactele. Poate cineva il suceste in unghi, poate il suceste prea incet etc.
Ce as incerca: o schema cu Mosfet-uri cu temporarizatoare - care sa le anclanseze/declanseze secvential nu simultan.
Problema e ca unele Mosfet-uri trebuie sa conduca curentul in ambele sensuri deci va trebui sa pun 2 in serie inversate unul fata de celalalt.
Am incercat sa fac una acu cateva saptamani dar n-am reusit.

Late edit:
Alta problema ar fi ca Mosfet-urile care le am au tensiunea de switch cam de 2.1 V. Dar cele 2 grupuri de 3 baterii pot ajunge acu mai usor sub 2.1 V si deci nu vor mai anclansa 100%...

Edited by CosminCp3, 21 January 2019 - 08:50.