Panneau solaire héliotrope à énergie positive
fram
sam, 10/15/2016 - 22:01
Bonjour à tous !
PRESENTATION
Des 3 projets qui m'avaient fait basculer dans le monde de l'Arduino, le panneau solaire héliotrope était le 3ème.
Un énorme merci à toutes les sources qui montraient que cela était possible, entre autres la discussion entre Sny et Alexandre et la présentation du kit solaire de BrownDogGadgets.com.
Voila ce que cela, après plusieurs jours, a donné:
A noter que le contrôle héliotrope se contente de viser le point le plus lumineux disponible qui n'est pas nécessairement le soleil.
OBJECTIF ET RESULTAT
Un des objectifs visés par ce montage était qu'il puisse assurer sa propre alimentation et garantir son autonomie complète.
Dans la vidéo de présentation ci-dessus, vous remarquerez (si si !) que la diode du module TP4056 de la boutique du maker est passée au vert (i.e batteries chargées) plus ou moins tôt dans la journée, selon la luminosité rencontrée.
J'ai ensuite poussé le système dans ses limites en y connectant les deux batteries 18650 de la boutique du maker, préalablement déchargées.
Le challenge, le test "zéro": charger 8000mA...
Au 1er octobre: batteries affichant 3,05V à leur bornes, incapables de démarrer un Arduino Pro Mini ni d'allumer une LED...
Au 8 octobre, le module TP4056 est au vert, les batteries affichent 4,15V.
A noter que les conditions n'étaient pas des plus idéales, le panneau solaire étant placé à l'extérieur dans une loggia couverte, orientée est (soleil le matin uniquement), le temps était au gris automnal, parfois pluvieux, et les nuits étaient plutôt fraîches.
Les time-lapse proviennent de 313 photos par jour prises de 7h00 à 20h00 toutes les 2'30.
MATERIEL
Assez classique.
Pour la partie panneau solaire "standard": le panneau solaire et le module de charge basé sur le TP4056 de la boutique du maker ainsi que 4 batteries INR18650-13Q SAMSUNG de 1300 mAh récupérées dans une batterie de perceuse sans fil (Mac Allister).
Pour la partie héliotrope: un Arduino Pro Mini 5V adapté (cf. la partie Energie Positive), 4 photorésistances LDR GL5528, 4 résistance de 10 Kohms (pont diviseur) et deux servomoteurs SG90 9g. A noter que l'alimentation de cette partie est finalement assurée par les batteries, donc 3,7V, et ça marche...
Tous les éléments sont connectés entre eux par une stripboard (cf. schéma fritzing dans le fichier attaché).
Pour le support: deux chutes de styroglass, un bout de panneau Isorel issu d'une palette de bouteille d'eau récupéré auprès de ma supererette, un bout de tasseau, les entretoises de la boutique du maker et une tête pour caméra FPV. Bon, quand j'aurai franchi le pas de l'imprimante 3D, ce sera certainement plus sexy...
ENERGIE POSITIVE
Le premier montage incluait un module boost step-up basé sur un LM2577S afin d'élever le 3,7V des batteries en 6V.
Le panneau fonctionnait convenablement mais la consommation du système dépassait la charge apportée par le panneau solaire et les batteries se trouvaient déchargées au bout d'un moment...
En premier lieu, le module boost step-up consomme à vide 7,43mA sous 3.7V. De plus, il semblait perturber l'Arduino (hachage lorsque les batteries étaient déchargées ?).
Je l'ai retiré pour alimenter directement depuis les batteries (3,7V) et le système fonctionnait convenablement.
Ceci dit, la consommation du système dépassait encore la charge apportée par le panneau solaire.
Il fallait donc trouver comment réduire la consommation de l'Arduino Pro Mini.
Un grand merci à madcofee qui, dans un article sur "comment faire tourner pendant une année un ATmega328p à partir d'une pile bouton" donne une étude très détaillée. J'en retiens, en résumé, que ma version de Pro Mini consomme 19.9 mA (seul sur ma breadboard, je confirme, c'est à dire sans compter le reste, servomoteurs et (photo)résistances) mais que cette consommation peut tomber à 0.0232 mA en:
- retirant la LED d'alimentation,
- le plaçant en Low Power (veille power down) avec un watch dog timer actif.
J'ai donc arraché (!!!) la LED d'alimentation et intégré la librairie LowPower à mon code. Le régulateur de tension a été conservé compte tenue de l'alimentation en provenance des batteries.
Et au final, la LED verte du module TP4056 s'allume au bout de quelques jours d'exposition extérieure.
SOURCES
Code Arduino: cf. fichier attaché. A noter qu'il intègre des sorties pour le debuggage vers le port série et un écran LCD 2004.
Fichier fritzing. Pour la stripboard.
Alex
mar, 10/25/2016 - 15:14
Bravo! Franchement c'est juste parfait!
hercule124
mer, 06/23/2021 - 19:31
Bonjour,
Belle interprétation , bravo pour l'objectif atteint
fram
mer, 06/23/2021 - 22:43
Bonsoir hercule124
Merci.
Francis Morel
Walter
dim, 07/04/2021 - 10:29
Bonjour,
bien évidement un gros bravos, pour l'objectif atteints.
Walter
jeu, 07/01/2021 - 17:43
Fram a tu une idée du rendement apporté par la recherche de point lumineux ?
Car j'avais lu un article sur Elektor, sur un test de comparaison avec un système de recherche de la meilleur exposition et une position moyenne qui concluait que leur test n'était en la faveur de l'un ou l'autre.
Chantale0
jeu, 08/12/2021 - 09:55
Il me semble avoir lu ici qu'une personne a réalisé un système de panneaux solaires à plusieurs modules pilotés par un système WIFI pour connaitre l'azimut et l'élévation du soleil tout au long de l'année en fonction de l'heure et des coordonnées géographiques des systèmes en question, j'ai eu le même souci mais comme mon module de panneaux, n'est pas dans le rayon de portée de ma box, j'ai utilisé un module RTC pour avoir l'heure exacte qui possède en plus un lecteur de SD Card.
Dans cette SD Card j'ai enregistré les Azimuts et Élévation pour chaque heure et chaque jour de l'année. Le système calcule le numéro du jour et l'heure à l'instant "t" et recherche dans la base de données sur la SD Card l'Azimut et l'Élévation pour l'heure exacte en faisant une extrapolation en fonction des minutes.
J'ai pu vérifier une erreur maximale de plus ou moins 30 secondes d'angle dans les deux directions, tout au long de la journée ce qui n'a absolument aucune incidence sur le rendement de mon système à panneaux solaires. L'Azimut et obtenu grâce à un encodeur angulaire absolu et entrainé par un moteur pas à pas, pour l'Élévation c'est un vérin à vis piloté pas un second moteur pas à pas qui positionne les panneaux. Je pense avoir ainsi un système de production d'énergie maximum pour les panneaux utilisés.
L'erreur est calculée grâce à une tige positionnée perpenduculairement aux panneaux et ainsi on peut avoir l'erreur en fonction de la taille de l'ombre portée.