solar powered arduino systeem

Projecten die niet passen in bovenstaande onderwerpen
Berichten: 2
Geregistreerd: 27 Nov 2019, 16:43

solar powered arduino systeem

Berichtdoor ulco » 27 Nov 2019, 17:20

Hallo allemaal,

Ik ben nieuw op dit forum en kon na enig zoeken geen antwoord vinden op mijn vraag. Als er een soortgelijk draadje is ben ik blij met een linkje ernaar toe.

Ik ben bezig met een project waar ik data moet verzamelen in een gebied waar geen electriciteit is en geen WiFi. Ik heb (nog) niet de behoefte om de data via GSM te versturen maar de data opslaan op een SD kaart is voldoende.

Voor de MC heb ik gekozen voor een Arduino uno omdat daar genoeg input ports op zitten wat ik nodig heb en dat ik er makkelijk een shield voor kan ontwerpen voor mijn project.
Voor de powersupply had ik het volgende in gedachte:

1. Een powerbank (10.000 mAh)
2. Een solar module die ik nog heb liggen met de volgende gegevens:
- Maximum power (Pmax) : 20W
- open circuit voltage : 21,6V
- short current current : 1,22A
- maximum power voltage (Vmp): 18V
- maximum power current (Imp) : 1,11A
- maximum system voltage : 700VDC
- size : 420 x 330 x 3 mm

Het totale stroomverbruik is nog niet helemaal duidelijk maar het lijkt me dat dit wel voldoende is om het systeem het hele jaar draaiende te houden. Het systeem kan in sleepmode en misschien 1 x per half uur een reading doen en opslaan.

Mijn vraag is nu, wat is de makkelijkste en meest efficiente manier om de powerbank op te laden met deze solar module?

groeten, Ulco

Advertisement

Gebruikers-avatar
Berichten: 2257
Geregistreerd: 06 Aug 2016, 01:03

Re: solar powered arduino systeem

Berichtdoor Koepel » 27 Nov 2019, 19:58

Hallo, en welkom op dit forum.

Een Arduino Uno in sleepmode heeft weinig effect. Er zit teveel op dat board dat stroom vraagt.
Op de Arduino Uno zit een ATmega328P microcontroller. Die microcontroller op zichzelf kan een paar jaar werken op drie AAA batterijen: https://www.gammon.com.au/power.
Maar daar heb je niets aan als je een Arduino Uno board gebruikt.

20 Watt op een zonnige dag ? Dat is misschien 0.5 tot 1 Watt op een donkere winterse dag gedurende zo'n 5 uren. Ik betwijfel of dat voldoende is.

Heb je een link naar je powerbank ?

Adafruit heeft een laadcircuit op sommige boards: https://www.adafruit.com/product/2772.
Dat is voor een Lipo cell en die laadt als er 5V aanwezig is. De ATSAMD21G18 processor op dat board heeft ook een goede sleep-mode.
Met zo'n board zou je een DC/DC-converter kunnen gebruiken om 5V te maken.

Dat vonden ze Arduino een goed idee en daarom is er nu de Arduino MKR Zero: https://store.arduino.cc/arduino-mkr-zero-i2s-bus-sd-for-sound-music-digital-audio-data.
Die heeft ook een laadcircuit en dezelfde processor. Dit is een officieel Arduino board en wordt dus ook door Arduino ondersteund, dat is een groot voordeel.

Kun je iets vertellen over het shield en over de data die je wilt gaan verzamelen ? Vraagt dat stroom ?
Anderen op dit forum zijn bekend met LoRa. Dat is energiezuiniger dan GSM.

Om tot slot op je vraag terug te komen: kun je iets vinden dat geschikt is voor een zonnepaneel en dat een powerbank kan opladen ? Ik zou niet zomaar iets gebruiken.

Berichten: 2
Geregistreerd: 27 Nov 2019, 16:43

Re: solar powered arduino systeem

Berichtdoor ulco » 28 Nov 2019, 01:19

Bedankt voor de reactie.

Het doel is om data van een bijenkast te monitoren. Temperatuur en luchtvochtigheid met een dht22 en het gewicht van de kast met 4 loadcells met hx711. Verder een real time module voor het loggen en een sd storage kaartje.
De bijenkast staat in een veld waar geen elektriciteit is daarom zoek ik naar een manier om dit van stroom te voorzien voor lange tijd.
Een linkje naar de powerbank heb ik nu niet paraat maar kan ik later wel even opzoeken

Gebruikers-avatar
Berichten: 2257
Geregistreerd: 06 Aug 2016, 01:03

Re: solar powered arduino systeem

Berichtdoor Koepel » 28 Nov 2019, 03:48

DTH22 heeft een nauwkeurige temperatuur, maar de luchtvochtigheid kan flink afwijken. Daar zijn betere sensoren voor. Bijvoorbeeld een I2C sensor, maar die werken meestal op 3.3V. Dan heb je bij de Uno misschien een level shifter nodig.
De HX711 kan volgens mij op 5V en op 3.3V.
De DS3231 is nauwkeurig en werkt volgens mij ook op 5V en 3.3V. Een veelgebruikte module maakt de batterij of de accu stuk door een verkeerd laadcircuit, dus daar even op letten.
Een SD kaartje werkt op 3.3V (het SD kaartje zelf). Bij een 5V Arduino board heb je een SD module nodig die de signalen omzet.

Een 3.3V Arduino board is misschien toch handiger.

Je kunt het bouwen met een Arduino Uno als een soort prototype.

Het laadcircuit voor jouw solar module en jouw powerbank vind ik nog steeds lastig.
Er zijn natuurlijk oplossingen, maar dan zie ik door de bomen het bos niet meer.
Adafruit heeft iets voor 6V panelen: https://www.adafruit.com/product/390
Hier zit misschien iets tussen: https://create.arduino.cc/projecthub/projects/tags/solar

Gebruikers-avatar
Berichten: 202
Geregistreerd: 05 Apr 2018, 00:44

Re: solar powered arduino systeem

Berichtdoor Gompy » 01 Dec 2019, 13:16

Ik heb een 100Wp solarpanel als test opstelling staan, maar zelfs dat is niet genoeg om de accu vol (lees installatie werkende) te houden.
viewtopic.php?f=20&t=3152
Hier staat hoe effectief zonnepanelen zijn en dat is zeer weinig in Nederland, vooral in de wintermaanden.
https://www.zonnepaneel-info.nl/nl/opbrengst2.html
Mijn installatie vraagt maar 200mA bij 12 Volt (=2,4W per etmaal) om te laten werken en met 100Wp moet ik toch regelmatig de accu even opladen.

Alleen met een knoert van een accu (>60Ah) kan je de wintermaanden opvangen en dan maar hopen dat hij in de zomer weer geheel opgeladen wilt worden.
Accu's (maakt niet uit wat voor type) vinden kou beslist niet lekker en worden lui in de winter als ze niet regelmatig een boost krijgen.

Gebruikers-avatar
Berichten: 97
Geregistreerd: 22 Jan 2013, 16:40

Re: solar powered arduino systeem

Berichtdoor zuid » 01 Dec 2019, 17:49

Uitgaande van de zonnepanelen op mijn dak zou ik bij een paneel van 100Wp een opbrengst per jaar verwachten van 90kWh.
Met als verdeling per maand:
    % per mnd kWh
    jan 2% 2,12
    feb 5% 4,26
    mrt 8% 7,61
    apr 12% 11,02
    mei 14% 12,40
    jun 14% 12,60
    jul 14% 12,48
    aug 12% 11,09
    sep 9% 7,88
    okt 5% 4,69
    nov 3% 2,28
    dec 2% 1,56
    100% 90,00
In hoeverre dit te vergelijken is met de opbrengst voor een accu weet ik niet.
Ook bij de panelen op het dak zijn er dagen met vrijwel geen opbrengst in de winter.
m.v.g. Nico

Gebruikers-avatar
Berichten: 202
Geregistreerd: 05 Apr 2018, 00:44

Re: solar powered arduino systeem

Berichtdoor Gompy » 01 Dec 2019, 18:42

Bij panelen op je dak lever je gewoon terug aan het net wat je in de zomer over hebt en trek je uit het net wat je in de winter te kort komt.
Bij zelfvoorziening moet je zowel zomers als 's winters wel aan je eigen stroomvoorziening kunnen voldoen, je hebt geen net backup.
Zoals je ziet in de tabel moet ik dus 3 maanden zien te overbruggen omdat het paneel niet het verbruikte vermogen kan aanvullen van 2,4W per dag.
Wat ik zomers over heb is weggegooide energie, ik kan het niet in de accu's kwijt als ze vol zijn.

Dan moet je ook bedenken dat de topicstarter 3V7 LiPo's moet laden en daar weer 5 Volt van moet maken wat ook verlies geeft.
Als ik mijn powerbank op de lader zet met vermogensmetertje ertussen (mAh), dan zie ik dat ik ~1,5x meer moet laden dan dat ik verbruikt heb.
Hij heeft dus over capaciteit van zijn solarpanel nodig om maar enigszins zijn LiPo's vol te laden.
Dus 's winters zal hij, als hij bv 10mAh verbruikt, een paneel moeten hebben wat bij 2% opwekken gedurende 7 a 8 uur de verbruikte stroom kan aanvullen.
Berekend: 240mA per dag wat in ~1/3 van de dag geladen moet worden, dus het paneel moet minimaal 750mA op kunnen wekken (verliezen even vergeten).

Het is mij nog niet gelukt om iets zelfvoorzienend te laten werken zonder bij te laden ondanks dat mijn bureau setje maar 5mAh trekt en mijn paneeltje 5V/5W is.

Op internet vind je ook dat men bv 15 panelen nodig heeft van 375Wp om quite te spelen bij een verbruik van 3750Kwh per jaar.
Dat is 1,5x het paneel vermogen tov verbruikt vermogen, dan heb je geen over capaciteit en krijg je ook niets terug.

Gebruikers-avatar
Berichten: 97
Geregistreerd: 22 Jan 2013, 16:40

Re: solar powered arduino systeem

Berichtdoor zuid » 02 Dec 2019, 08:47

Mijn Arduino monitoring systeem kan mij per uur over de afgelopen 6 jaar precies vertellen hoeveel de opbrengst van het PV systeem was en wat daarvan direct verbruikt is en hoeveel er aan het net is terug geleverd.
De link (https://www.zonnepaneel-info.nl/nl/opbrengst2.html) geeft een tabel per m2 PV panelen. Daar staan voor januari bijvoorbeeld 24 kWh per m2.
Ik geef hierboven een tabel afgeleid van 6 jaar historie waaruit een opbrengst per paneel van ca, 100Wp uitkomt op ca. 2kWh in de maand januari.
Mij ontbreekt de kennis om die 2kWh 230volt te vertalen naar een opbrengst voor het laden van een accu.
Wel begrijp ik dat onder Nederlandse omstandigheden de zon zo zijn beperkingen heeft. :)
m.v.g. Nico

Gebruikers-avatar
Berichten: 202
Geregistreerd: 05 Apr 2018, 00:44

Re: solar powered arduino systeem

Berichtdoor Gompy » 02 Dec 2019, 13:17

zuid schreef:Mijn Arduino monitoring systeem kan mij per uur over de afgelopen 6 jaar precies vertellen hoeveel de opbrengst van het PV systeem was en wat daarvan direct verbruikt is en hoeveel er aan het net is terug geleverd.
De link (https://www.zonnepaneel-info.nl/nl/opbrengst2.html) geeft een tabel per m2 PV panelen. Daar staan voor januari bijvoorbeeld 24 kWh per m2.
Ik geef hierboven een tabel afgeleid van 6 jaar historie waaruit een opbrengst per paneel van ca, 100Wp uitkomt op ca. 2kWh in de maand januari.
Mij ontbreekt de kennis om die 2kWh 230volt te vertalen naar een opbrengst voor het laden van een accu.
Wel begrijp ik dat onder Nederlandse omstandigheden de zon zo zijn beperkingen heeft. :)
m.v.g. Nico


Die website ken ik (ondertussen) ook Nico, maar is een beetje een site met oogkleppen (niet betreffende het tabelletje, dat is overal gelijk).
Er staat bv een paneel geeft per m^2 24kWh maar dat is sterk afhankelijk van het type paneel en hoe je ze legt enz enz.
De zon (licht) zal op bepaalde momenten wel 24 kWh op kunnen wekken, maar dat wil niet zeggen dat de panelen dat ook afgeven.

Die 2kWh zal ik (misschien) wel halen, maar kom dan nog altijd te kort en dat is niet alleen in januari, maar over ongeveer 3 a 4 maanden.
Daarna speel ik een paar maanden quite en dan pas ga ik weer echt laden.
Hett gaat dus iets anders dan bij een terug- cq aanvullende van een bestaande leverinstallatie waarbij je terug kan vallen op de netbeheerder.
Met een zelfvoorzienende installatie mag je niet zoveel verliezen uit je "backup" dat je die 3 a 4 maanden niet door kan komen.
Mijn ervaring is nu na twee jaar dat ik in 6 maanden een buffer moet aanleggen voor de overige 6 maanden van het jaar wil het zelfvoorzienend kunnen werken.
Voor een weerstationnetje oid met een (te) grote paneeltje nog haalbaar, maar voor een iets grotere installatie haast geen doen, daar heb je veel te grote panelen voor nodig.

Ik kom er ook steeds meer achter dat zonnepanelen in Nederland niet echt een "winstpakker" zijn, we hebben veel te weinig zonuren in sommige maanden.

Gebruikers-avatar
Berichten: 97
Geregistreerd: 22 Jan 2013, 16:40

Re: solar powered arduino systeem

Berichtdoor zuid » 02 Dec 2019, 15:47

Die website ken ik (ondertussen) ook Nico

Ik reageerde juist op het feit dat je in je voorgaande post naar deze website verwees.
Mijn info ad 2kWh voor januari is een meer realistische opbrengst voor 1 paneel in januari.
niet echt een "winstpakker"

Mijn panelen hebben inmiddels hun aanschafprijs inclusief montage terug verdiend, onze stroom is nu "gratis".

Voor mijn project heb ik nog wel last van gebrek aan kennis m.b.t. mAh Wh Volt enz enz.
Na het meten van het verbruik tussen 22mAh en 50mAh (afhankelijk van aangesloten senoren) houdt het even op.
m.v.g. Nico

Volgende

Terug naar Overige projecten

Wie is er online?

Gebruikers in dit forum: Geen geregistreerde gebruikers en 0 gasten