ARDUINO
Solar charger shield

23 maggio 2019


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Indice

Descrizione

Il Solar charger shield prodotto dalla SEEED STUDIO (codice 106990020) venduto ad un costo di circa 14$ è un caricabatterie solare in forma di shield (70,6 millimetri * 57 millimetri) impilabile per piattaforme Arduino compatibili, consente di alimentare e caricare varie tipologie di batterie con tensione compresa tra 2.7V-4.2V (3,7V tipico)  garantendo un'uscita 5V.
E' possibile collegando una batteria Li-ion e un pannello solare formare un'unità autonoma con un  sensore.
La corrente massima prevista dalla scheda può arrivare fino a 500 mA. é presente un connettore USB utile per caricare la batteria.

Caratteristiche caricabatterie

• Dimensioni: 70,5x57 mm
• Tensione batterie: 2.7V-4.2V (3,7V tipico)
• Tensione in uscita: 5V
• Protezione da corto circuito
• Indicazione stato della batteria (Rosso: In Carica, Verde: batteria carica)

Pannello solare

Il pannello solare 1W Solar Panel 80X100 anch'esso prodotto dalla SEEED STUDIO (codice 313070005 ) venduto ad un costo di circa 4$ è realizzato in materiale monocristallino e presenta un'efficienza di trasformazione energetica del 17%. Ha una superficie ricoperta di resina ed è adatto per ambienti esterni.  Dispone di un connettore JST passo 2mm adatto al collegamento con lo shield. La tensione tipica a circuito aperto è di circa 5 V, a seconda dell'intensità della luce. In presenza di alta irradiazione può generare sino a 10V.

Caratteristiche pannello solare

• Dimensioni: 100x80x2.5 mm
• Tipica tensione: 5.5V
• corrente tipico: 170mA
• Tensione a circuito aperto: 8,2 V
• Tensione massima di carico: 6.4V

Foto dello shield

Nota: Quello analizzato nella pagina è il modello V2.1, ora è in vendita il modello V2.2

homotix

 

Schema elettrico e lista componenti

 

Elenco componenti

C1,2

1uF

C3,5

1nF

C4

25v_47uF

C6

33nF

C7

B_10v_22uF

C8,C9

B_10v_10uF

R1

3.9k

R2

1k

R3

4.5k

R4, 7

10k

R5

1.5k

R 6,8,9

1M

D1,D2,D3

SS14

D4

Diodo Schottky  MBRS240LT3

CH

Led rosso SMD 0603

OK

Led verde SMD 0603

Q3

MOSFET tipo Si2305DS - SOT23

Q4

FET tipo NDT2955 - SOT223

U2

LM3224

U5

CN3083

L1

Induttore 10uH tipo IHDC5020-

J1

USB_SS

J2

CL_1X6

J3

JACK-2P-2.54

J4

CK_1X6

J5,6,12

CK_1X8

J7,8,11

CK_1X8DD

J9

JACK-2P-2.54

J10

HEADER-3P-2.54

JUMPER

JUMPER

SW1

Doppio deviatore

 

LM3224 - 615kHz/1.25MHz Step-up PWM DC/DC Converter

 
Piedinatura Datasheet Foto dell'integrato

CN3083 - Lithium Ion Battery Charger for Solar-Powered Systems

Piedinatura Datasheet Foto dell'integrato

SS14 - Diodo Schottky - 1A

Piedinatura Datasheet Foto

MBRS240LT3G, NRVBS240LT3G Schottky Power Rectifier SMD

Piedinatura Datasheet Foto

Led smd 0603

Piedinatura Datasheet (Verde, Rosso) Foto

NDT2955 P-Channel Enhancement Mode Field Effect Transistor
  
Piedinatura Datasheet Foto del transistor

Si2305DS P-Channel 1.25-W, 1.8-V (G-S) MOSFET
  
Piedinatura Datasheet Foto del transistor

IDC-5030 High Current, Surface Mount Inductor

Piedinatura Datasheet Foto dell'induttore

 

Dettagli dello shield

Informazioni sull'uso di pannelli solari per la ricarica

1) Il Solar charger shield per funzionare ha necessità di essere esposto a luce solare o alla luce di lampade a incandescenza. Il suo funzionamento è più efficace nel primo che nel secondo caso. I pannelli solari richiedono radiazioni invisibili ossia ultravioletti e radiazioni infrarosse per la produzione di corrente.

2) Al fine di testare il sistema sotto una lampadina, tenere il pannello solare a distanza di meno di 20 cm. Tuttavia, la carica può non essere efficace sotto le lampade a incandescenza.

3) Posizionare il pannello solare ad un angolo tale che la quantità massima di luce è incidente su di esso.

4) Proteggere il pannello solare da eccessiva esposizione a acqua / acqua vapori. Questo può ossidare la superficie del pannello solare e ridurre le prestazioni.

5) Il pannello solare di solito viene fornito con un foglio protettivo trasparente di copertura. Rimuovere il foglio di plastica trasparente per migliorare le prestazioni del pannello solare.

6) Proteggere la superficie del pannello solare da graffi

Attenzione

1) Il  Solar charger shield è stato progettato con protezione da cortocircuito. Tuttavia bisogna fare attenzione per evitare situazioni di questo tipo.
2) Lo schermo solare non deve essere utilizzato a maggiori tensioni di 5V

UTILIZZO

1) Collegare il pannello solare e la batteria Li-Pol ai rispettivi connettori come mostrato nella figura seguente:

2) Posizionare il solare in luce del sole o di lampade a incandescenza, come indicato nella sezione "Informazioni per l'utilizzo di pannelli solari"

3) Assicurarsi che il led rosso si accenda indicando che il processo di carica è iniziato.

Pin / Nome applicazione intestazione / Significato
LED rosso Batteria in carica
LED verde Carica batteria completa
Vbat Pin per misurare l'uscita del circuito di carica alla batteria
A0-A6 Ingressi analogici
Pin BAT Usato per il collegamento della batteria
Pin SOLAR Usata per il collegamento del pannello solare

4) A carica completa il led rosso si spegne e si accende il led verde

5) Il Solar charger shield  carica in modo efficace quando la tensione di uscita del pannello è di circa 5V.

6) Il processo di carica potrebbe durare circa 5 a 7 ore per completare un ciclo completo di ricarica. Quando la batteria è completamente carica, la luce verde.
7) Una volta che la batteria e carica, è possibile montare lo shield su Arduino. Come si accende Solar charger shield  dovrebbe accendere il led verde su Arduino come mostrato nella figura seguente:

Sul Solar charger shield è presente un apposito pin denominato  VBAT che connesso ad un ingresso analogico permette di monitorare la tensione della batteria:

Esempio programma per la lettura della tensione

/*
Solar charger shield voltage measurement example. Connect VBAT pin to analog pin A0.
The pin measures 2.0 V when not under direct exposre to sunlight and 5V when exposed
to sunlight.

This example code is in the public domain.
*/
// These constants won't change. They're used to give names
// to the pins used:
const int analogInPin = A0; // Analog input pin that the VBAT pin is attached to
int BatteryValue = 0; // value read from the VBAT pin
float outputValue = 0; // variable for voltage calculation
void
setup() {
// initialize serial communications at 9600 bps:
Serial.begin(9600);
}
void
loop() {
// read the analog in value:
BatteryValue = analogRead(analogInPin);
// Calculate the battery voltage value
outputValue = (BatteryValue*5)/1023;
// print the results to the serial monitor:
Serial.print("Analog value = " );
Serial.print(BatteryValue);
Serial.print("\t voltage = ");
Serial.println(outputValue);
Serial
.println("V \n");
// wait 10 milliseconds before the next loop
// for the analog-to-digital converter to settle
// after the last reading:
delay(10);
}

 

Elenco revisioni
23/05/2019 Aggiornato pagina
08/12/2012 Emissione preliminare