Mini UPS Solare Raspberry Pi IoT Energia Rinnovabile Batteria Piombo 12V e 5V LiPo

Premessa: La serie DFRobot Solar Power Manager è progettata per progetti IoT e di energia rinnovabile, fornendo moduli di gestione dell’energia solare integrati sicuri e ad alta efficienza per produttori e ingegneri applicativi.Tutti i moduli di questa serie hanno MPPT (Maximum Power Point Tracking) per massimizzare la conversione dell’energia solare efficienza sotto vari raggi solari Una batteria completa e una protezione dell’alimentazione forniscono una gestione affidabile dell’alimentazione per diversi tipi di progetti solari.

Solar Power Manager per batteria al piombo da 12 V è un modulo di gestione dell’energia solare ad alta efficienza di media potenza, in grado di caricare una batteria al piombo da 12 V con un massimo di 4 A utilizzando un pannello solare standard da 18 V. È adatto per applicazioni entro 100 W, come apparecchiature di illuminazione a 12 V, monitoraggio di sicurezza, piccoli robot, pompe o stazioni di monitoraggio ambientale.È dotato della funzione MPPT (Maximum Power Point Tracking), massimizzando la potenza di uscita dei pannelli solari sotto vari raggi solari.Rispetto ai comuni controller solari PWM , può migliorare le prestazioni di ricarica del 10% -30%. Beneficiato delle sue dimensioni ridotte e del suo peso leggero, è facile da incorporare nei tuoi progetti. Il modulo fornisce due uscite ad alta potenza 5V 5A (OUT1) e 12V 8A (OUT2 ) e due uscite USB 5V 2,5A (USB1/USB2), tranne USB1,tutte le uscite possono essere attivate/disattivate tramite i pin I/O della maggior parte dei controller (compatibile con 3,3 V/5 V). Questa funzione aiuta ad alimentare dinamicamente i carichi e a ridurre il consumo energetico. Sono inoltre utilizzate varie funzioni di protezione per garantire la sicurezza e la stabilità sistemi solari.

CARATTERISTICHE TECNICHE:

• Algoritmo MPPT a tensione costante (18V fisso), massimizzando la conversione dell’energia solare
• Progettato per pannelli solari standard da 18 V e batteria al piombo da 12 V
• Uscite multiple ad alta efficienza per dispositivi di grande potenza da 12V o 5V
• Supporta tre protocolli di ricarica USB
• Funzioni di protezione complete, un modulo di potenza sicuro e ad alta efficienza
• Una varietà di indicatori di stato, lo stato del sistema a colpo d’occhio
• CI di gestione dell’energia solare: CN3767
• Tensione di ingresso solare (SOLAR IN): 15V~25V
• Ingresso batteria (BAT IN): batteria al piombo da 12 V
• Corrente di carica: 4A Max di carica di mantenimento, corrente costante, tensione costante, carica di mantenimento Carica a quattro fasi dedicata per batteria al piombo da 12 V
• Tensione di carica flottante: 13,55 V
• Stadio a tensione costante: 14,8 V
• Tensione di protezione da sovraccarico: 10,8 V
• Tensione di rilascio della protezione da sovraccarico: 11,8 V
• Efficienza media della carica solare (18V SOLAR IN): 94%
• Uscite Nota1 : OUT1 5V 5A, OUT2 12V 8A, USB1 5V 2.5A, USB2 5V 2.5A
• USB1/USB2 Supporta tre protocolli di ricarica USB Nota2
• Apple 2.4A: DP=2.7V, DM=2.7V
• SAMSUNG 2.0A: DP = 1.2V, DM = 1.2V
• BC1.2: DP=DM=0V (Corto)
• Efficienza OUT1/USB1/USB2: 90%@10%carico, 93%@50%carico, 92%@90%carico
• Efficienza OUT2: 99%@10%carico, 98%@50%carico, 97%@90%carico
• Corrente di esercizio: <4 mA
• Funzioni di protezione
• SOLAR IN: Protezioni connessione riflusso/inversione
• BAT IN: Protezioni da sovrascarica/sovraccarico/connessione inversa
• OUT1-2/USB1-2: Protezioni da cortocircuito/sovracorrente/surriscaldamento
• Temperatura di funzionamento: -40℃～85℃
• Dimensione: 68,0 mm * 68,0 mm

LISTA MATERIALI:

N.B: OUT1/USB1/USB2 ha condiviso la capacità di pilotaggio corrente di 5A (corrente di picco 8A), ovvero la potenza di uscita totale delle tre uscite non deve superare 5V*5A=25W (picco 40W).

N.B: non garantisce il supporto per tutti i telefoni cellulari o tablet PC. Consultare i produttori o i rivenditori del dispositivo per i dettagli. Se il telefono cellulare o il tablet non supporta il protocollo di ricarica USB sopra, il dispositivo di solito limita la potenza di ricarica a 5 V *1A=5W per sicurezza. Ciò non è causato dal guasto dell’uscita USB o dalla capacità di uscita insufficiente.

Costruisci un sistema a energia solare

• Attaccare l’aletta di raffreddamento in alluminio nero (50 mm * 50 mm) all’interno del telaio contrassegnato con “Aletta di raffreddamento” nella parte inferiore del modulo attraverso il gel di silice termico blu. Attaccare la piccola aletta di raffreddamento in alluminio nero (7 mm * 7 mm) attraverso il gel di silice termico blu sulla superficie dei due FET vicino al terminale BAT IN come mostrato di seguito.
• Collegare una batteria al piombo da 12 V al terminale BAT IN.
• Collegare un pannello solare da 18V al terminale SOLAR IN..
• Collegare il controller come Arduino o Raspberry Pi a USB1 e collegare il carico (telefono cellulare, motore, apparecchiature di illuminazione, ecc.) a OUT1-2 o USB 2. Si noti che è necessario collegare il ponticello su ON dell’intestazione blu per accendere l’uscita (scollegare su OFF per spegnere).

DESCRIZIONE DETTAGLIATA:

Monitoraggio del punto di massima potenza, MPPT

L’ MPPT (Maximum Power Point Tracking) può garantire che la potenza di uscita del pannello solare si mantenga al massimo sotto diversi carichi e luce solare, massimizzando l’efficienza di conversione.

Possiamo identificare la corrente di cortocircuito I SC e la tensione a circuito aperto V OC dai punti di incrocio della curva I/V (verde) rispettivamente con l’asse x e y. I SC e V OC crescono con l’aumentare dell’illuminazione. la tensione di uscita V PANEL cresce, la corrente di uscita I PANEL decresce gradualmente per poi decrescere dopo aver incrociato un apposito punto V MP , la tensione di massima potenza.Moltiplicando la tensione e la corrente, che ovviamente risulta potenza, si assume la tensione di uscita come sull’asse x, si ottiene la curva P/V (blu).La potenza di uscita P PANEL raggiunge il suo picco quando la tensione di uscita è a V MPSebbene la potenza massima aumenti con l’illuminazione, il VMP cambia poco.Pertanto, possiamo prendere approssimativamente il VMP come una costante per uno specifico pannello solare con illuminazione diversa.Questo valore è solitamente 70%~80% della tensione a circuito aperto V OC , cioè V MP = (70% ~ 80%)*V OC .

Ciclo di ricarica

Il modulo carica in modo sicuro e veloce la batteria al litio attraverso tre fasi: carica di mantenimento, carica a corrente costante, carica a tensione costante.

• Carica di mantenimento: poiché la resistenza interna della batteria al piombo acido diventa alta quando la tensione è bassa, non è consigliabile caricare con una corrente elevata all’inizio, altrimenti la temperatura della batteria aumenta e la durata della batteria si riduce. la tensione della batteria è inferiore alla tensione di soglia di carica di mantenimento di 11,1V, il modulo entra nella fase di carica di mantenimento, caricando la batteria al 17,5% della corrente di carica massima fino a 700mA, fino a quando la tensione della batteria è superiore a 11,1V.
• Carica a corrente costante: Quando la tensione della batteria è superiore a 11,1 V, il modulo entra nella fase di carica a corrente costante e la batteria viene caricata con una corrente costante fino a 4 A. Durante le fasi di mantenimento e carica a corrente costante, il LED rosso CHG si accende e il LED verde DONE si spegne.
• Carica a tensione costante: Quando la tensione della batteria si avvicina alla tensione di interruzione della carica di 14,8 V, il modulo entra nella fase di carica a tensione costante. Il modulo continua a caricare la batteria con una tensione costante e la corrente di carica diminuisce gradualmente. Quando la corrente di carica scende al 38% della corrente di carica massima di 1,52A, la carica termina e il modulo entra in fase di carica di mantenimento, il led rosso CHG si spegne e il led verde DONE si accende.
• Carica di mantenimento: il modulo mantiene 13,55 V per compensare la perdita di energia della batteria dovuta all’autoscarica o al carico della batteria.
• Ricarica automatica: durante lo stato flottante, se la sorgente di ingresso del modulo (SOLAR IN) non è spenta e la tensione della batteria diminuisce a causa dell’autoscarica o del carico, quando la tensione della batteria scende all’83,95% della tensione di carica a tensione costante di 12,42 V , inizierà automaticamente un nuovo ciclo di ricarica.

Selezione del pannello solare

La porta SOLAR IN può essere collegata a un pannello solare standard con una tensione nominale di 18 V. Tenendo conto delle dimensioni, del peso, del prezzo del pannello solare e della corrente massima di carica del modulo, un pannello solare con una potenza nominale non superiore a Si consiglia 100 W.

Selezione della batteria

Questo modulo adotta la modalità di carica a quattro stadi per batterie al piombo-acido.La tensione in fase di tensione costante è di 14,8 V e la tensione nella fase di carica di mantenimento è di 13,55 V. Sebbene la porta BAT IN possa essere collegata al cavo di alimentazione da 12 V. batteria acida , tali batterie hanno molti tipi di suddivisione

FLA (acido al piombo inondato)
AGM (batteria Assorbent Glass Mat)
Batteria al gel

I parametri specifici di queste batterie non sono tutti uguali. Gli utenti dovrebbero prestare attenzione a due parametri della batteria: intervallo di tensione di utilizzo del galleggiante e intervallo di tensione di utilizzo del ciclo . 13,55 V dovrebbero rientrare nell’intervallo di utilizzo del galleggiante e 14,8 V dovrebbero essere all’interno del ciclo intervallo di utilizzo Se la batteria non indica questi parametri, consultare il produttore o i rivenditori della batteria.

Avvertimento

Non utilizzare questo modulo per altri tipi di batterie ad eccezione delle batterie al piombo acido da 12V.
Non utilizzare la batteria se i parametri della batteria di cui sopra non corrispondono alla tensione di carica del modulo o se non si è sicuri dei parametri della batteria.

Uscite multi-controllabili

Il modulo dispone di due uscite ad alta potenza (OUT1=5V 5A, OUT2=12V 8A) e di due uscite USB (USB1=5V 2.5A, USB2=5V 2.5A), tra le quali OUT1/USB1/USB2 condividono la corrente di 5A ( corrente di picco 8A), ovvero la potenza totale in uscita di queste tre uscite NON deve superare 5V*5A=25W (picco 40W).Se si utilizza solo una delle uscite OUT1/USB1/USB2, ogni uscita ha un 5V 5A capacità di uscita (cioè, se USB1 viene utilizzato da solo, può emettere continuamente 5V 5A; se USB2 viene utilizzato da solo, può anche emettere 5V 5A).Quando USB1 è acceso, non può essere spento e non ha indicatore di uscita. può utilizzare ponticelli o pin I/O per controllare l’accensione/spegnimento di OUT1/OUT2/USB 2. Inserire il ponticello in ON dell’intestazione blu. L’uscita corrispondente sarà attivata (l’indicatore verde si accenderà) e sarà acceso spento quando inserito nell’intestazione OFF.Estrarre il ponticello e collegare qualsiasi pin I/O digitale e GND ai pin sull’intestazione blu etichettati EN e GND (OUT1 corrisponde a EN1, OUT2 corrisponde a EN2, USB2 corrisponde a ENU). Impostare il pin I/O su HIGH su acceso l’uscita. Impostare su BASSO per spegnere. Questa funzione è particolarmente utile nelle pompe dell’acqua, nei lampioni solari o nell’agricoltura intelligente, che commutano dinamicamente l’illuminazione o le pompe a seconda della luce ambientale o dell’umidità del suolo.

Attenzione

GND1 e GND2 non sono la stessa massa del sistema GND.Quando l’uscita OUT1 o OUT2 è accesa, il corrispondente GND1 o GND2 è collegato rispettivamente alla massa del sistema GND.Quando l’uscita OUT1 o OUT2 è spenta, GND1 e GND2 vengono lasciati flottanti (scollegati da GND).
Il pin 5 V su ciascuna intestazione blu ha una capacità di pilotaggio di soli 100 mA. Questo pin emette incondizionatamente 5 V indipendentemente dalla modalità di protezione (come protezione da sovracorrente o protezione da scarica eccessiva). Non è consigliabile pilotare il dispositivo con questo pin.

Indicatori LED

Esistono quattro tipi di indicatori LED che indicano lo stato di funzionamento delle diverse parti del modulo:

Indicatori LED di carica: quando la batteria è caricata con SOLAR IN, l’indicatore CHG (rosso) si accende e quando la batteria è completamente carica (nella fase di carica di mantenimento), l’indicatore DONE (verde) si accende e CHG si spegne.

Indicatore LED di uscita: l’indicatore ON1-ON3 (verde) indica lo stato dell’uscita del corrispondente OUT1/OUT2/USB2, rispettivamente. Quando l’uscita è attivata, la luce è accesa. Quando è spenta, la luce è spenta. USB1 ha nessun indicatore di stato e non può essere spento Finché c’è un ingresso su BAT IN o SOLAR IN, USB1 emette 5V.

Indicatore LED dell’indicatore di carica della batteria: i quattro indicatori LED di colore diverso mostrano la carica residua della batteria.Questi indicatori possono essere spenti per risparmiare energia tramite l’interruttore sottostante, quando il modulo deve essere lasciato incustodito per un lungo periodo.Il rapporto tra la batteria indicatore e la potenza residua è indicata nella tabella seguente:

Potenza> 75% SOPRA SOPRA SOPRA SOPRA
50%<Potenza≤75% SOPRA SOPRA SOPRA SPENTO
25%<Potenza≤50% SOPRA SOPRA SPENTO SPENTO
Potenza≤25% SOPRA SPENTO SPENTO SPENTO
Vuoto (protezione da sovraccarico) SPENTO SPENTO SPENTO SPENTO

Funzioni di protezione

Protezione della connessione inversa : su BAT IN e SOLAR IN, il circuito di protezione della connessione inversa impedisce alla tensione inversa di danneggiare il modulo e l’indicatore REV si accenderà per informare l’utente.
Protezione dell’uscita : tutte le porte di uscita sono dotate di protezione da sovracorrente/cortocircuito.
Per OUT1/USB1/USB2, quando una delle correnti di uscita supera 8A o l’uscita è in cortocircuito, queste uscite verranno disattivate.Per ripristinare OUT1/USB1/USB2, è necessario riavviare il modulo.Scollegare SOLAR IN e BAT IN a sua volta, quindi ripristinare l’uscita ricollegando a turno la batteria a BAT IN e il pannello solare a SOLAR IN.
OUT2 può essere visto come un’uscita della batteria con protezione da sovracorrente e sovrascarica.La tensione di uscita a circuito aperto è uguale alla tensione della batteria.Quando l’uscita è completamente carica, a causa della perdita interna, ci sarà una caduta di tensione di circa 0,7V0,9V da BAT IN a OUT2.Inserito il ponticello sull’intestazione ON di OUT2 si attiverà questa uscita senza protezione da sovracorrente/cortocircuito.”’Inserito il ponticello sull’intestazione ON di OUT2 e quindi estrarlo. ON2 rimane on e OUT2 entra in modalità di protezione da sovracorrente/cortocircuito.”’In questa modalità di protezione, quando la corrente di uscita di OUT2 supera 9A10A, verrà immediatamente spento, l’indicatore ON2 corrispondente è spento a. Per ripristinare OUT2, inserire nuovamente il ponticello sull’intestazione ON. Estrarre il ponticello. Entrare nella modalità di protezione da sovracorrente/cortocircuito. Se la corrente continua a superare 9A~10A, l’uscita OUT2 si spegnerà automaticamente entro 30s-60s.Se è necessario utilizzare il pin I/O per attivare o disattivare dinamicamente OUT2 (qui si presume che questo I/O sia pin_EN2) e lasciare che OUT2 entri la modalità di protezione da sovracorrente / cortocircuito, è possibile fare riferimento al codice come segue (prendere Arduino come esempio).Collegare il pin I/O e GND dell’MCU rispettivamente a EN2 e GND sull’intestazione blu di OUT2. pin alla modalità di uscita e emette un ALTO per circa 1 ms, quindi impostarlo sulla modalità di ingresso ad alta impedenza (alta-z).Tale pin EN2 mobile di modalità, ma l’indicatore ON2 rimane accesoche indicano che OUT2 è entrato nella modalità di protezione da sovracorrente/cortocircuito.Se EN2 è tirato ALTO o BASSO per tutto il tempo, OUT2 rimarrà ON o OFF e non entrerà in modalità di protezione.
pinMode(pin_EN2, OUTPUT);
digitalWrite(pin_EN2, HIGH); //Set to HIGH to turn OUT2 on
delay(1);
pinMode(pin_EN2, INPUT); //Set as INPUT (high-z) to float EN2 pin. OUT2 will remain on and enter protection mode
Protezione da sovraccarico della batteria: la tensione di protezione da sovraccarico della batteria è 10,8 V. Quando la tensione della batteria scende a causa della scarica o la tensione di ingresso BAT IN è inferiore a questo valore, verrà attivato il circuito di protezione da sovraccarico per evitare che la batteria da ulteriore scarica.Tuttavia, la batteria può ancora essere caricata.Quando la batteria viene caricata fino a quando non supera la tensione di rilascio della protezione da sovrascarica di 11,8V, il circuito di protezione da sovrascarica attiva nuovamente il percorso di scarica per la batteria.
Miglioramento della dissipazione del calore
Sebbene l’aletta di raffreddamento collegata al modulo possa migliorare efficacemente la dissipazione del calore durante la carica e la scarica ad alta corrente, quando il modulo deve funzionare in ambienti caldi all’aperto o a pieno carico per un lungo periodo, la sua durata potrebbe essere ridotta a causa del funzionamento prolungato in alta temperatura. Una temperatura eccessiva può anche abbassare la soglia di attivazione della sovracorrente di OUT2 o addirittura causare lo spegnimento di OUT1/USB1/USB2 a causa della protezione termica. Se il modulo deve funzionare a una temperatura così elevata o in condizioni di carico elevato per un lungo periodo , si consiglia agli utenti di utilizzare la comune ventola di raffreddamento silenziosa a bassa potenza (comunemente utilizzata nei PC) per migliorare la dissipazione del calore per prolungare la durata del modulo e migliorarne la stabilità.

Esempi di applicazioni

Utilizzare un adattatore CA per caricare una batteria al piombo da 12 V

È possibile utilizzare questo modulo per caricare una batteria al piombo da 12 V a 4 A con un adattatore CA per notebook (generalmente da 19 V o 20 V) con una potenza nominale non inferiore a 65 W. Spegnere l’MPPT per disattivare l’MPPT Collegare l’uscita dell’adattatore CA all’adattatore jack di alimentazione CC femmina e collegare SOLAR IN all’estremità terminale dell’adattatore (come mostrato di seguito).

COSTRUISCI UN UPS PER MINI PC:

Mini PC comuni come Raspberry Pi, Latte Panda o varie schede di sviluppo basate su core ARM sono ampiamente utilizzati per vari progetti.In alcuni progetti, il mini PC può essere parte di un piccolo server o sistema di monitoraggio della sicurezza.Per tali applicazioni, il un’interruzione imprevista della rete elettrica può causare il guasto dell’intera rete.La soluzione UPS tradizionale è grande e ingombrante e il costo è relativamente elevato.Tuttavia, molti power bank commerciali non possono caricare (5V IN) la batteria durante la scarica (5V OUT) contemporaneamente. Inoltre, non possono alimentare tutti i dispositivi a 12 V (come router, DTU, telecamere di sicurezza). Quindi non sono adatti come UPS in queste applicazioni. Con questo modulo è possibile costruire un piccolo UPS. Quando l’alimentazione esterna viene interrotta inaspettatamente,il modulo passa automaticamente all’alimentazione a batteria per fornire alimentazione continua al sistema per evitare interruzioni di corrente.

SOLAR POWER MANAGER 5V 1A/2A:

La serie DFRobot Solar Power Manager è progettata per progetti IoT e di energia rinnovabile, fornendo moduli di gestione dell’energia solare integrati sicuri e ad alta efficienza per produttori e ingegneri applicativi.Tutti i moduli di questa serie hanno MPPT (Maximum Power Point Tracking) per massimizzare la conversione dell’energia solare efficienza sotto vari raggi solari Una batteria completa e una protezione dell’alimentazione forniscono una gestione affidabile dell’alimentazione per diversi tipi di progetti solari.

V1.0: Si consiglia vivamente di utilizzare una batteria lipo da 3,7 V con circuiti di protezione per migliorare la sicurezza della batteria.
V1.1 (più recente): la protezione da sovracorrente e sovrascarica della batteria (BAT IN) viene aggiunta per migliorare la sicurezza della batteria.Può essere utilizzata per la batteria lipo 3.7, indipendentemente dal fatto che sia dotata di circuiti di protezione o meno.

CARATTERISTICHE TECNICHE:

• Algoritmo MPPT a tensione costante, massimizzazione dell’efficienza del pannello solare
• Progettato per pannello solare 5V
• Doppia modalità di ricarica: caricabatterie solare/USB (corrente di carica massima 900 mA)
• Alimentatore regolato controllabile ON/OFF 5V per applicazioni a bassa potenza
• Varie funzioni di protezione
• Connettore USB con guscio ESD
• CI di gestione dell’energia solare: CN3065
• Tensione di ingresso solare (SOLAR IN): 4.5V~6V
• Ingresso batteria (BAT IN): batteria Li-Polymer/Li-ion da 3,7 V
• Corrente di carica (USB/SOLAR IN): carica di mantenimento max 900 mA, corrente costante, carica trifase a tensione costante
• Tensione di interruzione della carica (USB/SOLAR IN): 4.2V±1%
• USB IN Tensione: 5V
• Alimentazione regolata: 5V 1A
• Efficienza di alimentazione regolata (batteria da 3,7 V IN)
• USCITA 5V/USB: 89%@10%carico, 86%@50%carico, 83%@90%carico
• Efficienza di carica USB/solare: 73%@3.7V 900mA BAT IN
• Corrente di riposo massima: <1 mA
• Funzioni di protezione
• BAT IN: Sovratensione di carica (4,3 V) / Sovratensione di scarica (2,4 V) / Sovracorrente (3 A) / Protezione connessione inversa
• 5V/USB OUT: protezione da cortocircuito/sovracorrente/surriscaldamento
• SOLAR IN: Protezione connessione inversa
• Temperatura di funzionamento: -40℃～85℃
• Dimensioni: 33×63 mm / 1,30×2,48 pollici
• Peso: 12 g
• Sistema di monitoraggio ambientale intelligente ad energia solare
• Robot ad energia solare
• Piccolo lampione solare
• Banca di energia solare

Costruisci un sistema a energia solare

Collega la batteria Li a BAT IN.

• Collegare il pannello solare a SOLAR IN.
• Collega l’uscita USB OUT del modulo ad Arduino con il cavo USB.
• Collegare tutti i pin VCC e GND delle periferiche ai connettori di alimentazione regolati 5V e GND.
• Inserire il ponticello su ON dell’intestazione blu.

Attenzione

Ogni volta che la batteria del terminale BAT IN viene sostituita, il modulo USB OUT/5V pin header (rosso) non emette immediatamente a causa della funzione di protezione della batteria al litio. L’uscita può essere ripristinata premendo il pulsante BOOT o caricando la batteria in una delle porte USB/SOLAR IN.
Se si utilizza un 5W (o superiore) pannello solare o caricatore USB, il CN3065 può funzionare in pieno carico, cercando di caricare la batteria al massimo 900mA. Per migliorare il raffreddamento del circuito integrato, si consiglia di allegare il termico pad in silicone conduttivo e aletta di raffreddamento in alluminio (inclusa nel kit) alla parte inferiore del modulo dove si trova l’etichetta “Cooling Fin”.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA:

Monitoraggio del punto di massima potenza, MPPT

L’ MPPT (Maximum Power Point Tracking) può garantire che la potenza di uscita del pannello solare si mantenga al massimo sotto diversi carichi e luce solare, massimizzando l’efficienza di conversione.Possiamo identificare la corrente di cortocircuito I SC e la tensione a circuito aperto V OC dai punti di incrocio della curva I/V (verde) rispettivamente con l’asse x e y. I SC e V OC crescono con l’aumentare dell’illuminazione. Con la tensione di uscita V PANEL crescente, la corrente di uscita I PANEL diminuisce gradualmente e poi salta verso il basso dopo gli incroci un punto speciale V MP, la massima tensione di potenza. Moltiplicando la tensione e la corrente, che ovviamente risulta potenza, e prendendo come asse x la tensione di uscita, si ottiene la curva P/V (blu). La potenza di uscita P PANEL raggiunge il suo picco quando il la tensione di uscita è a V MP .Anche se la potenza massima aumenta con l’illuminazione, il V MP cambia poco, quindi possiamo approssimativamente prendere il V MP come una costante per uno specifico pannello solare con un’illuminazione diversa.

“Curva caratteristica IV/PV di un tipico pannello solare (immagine da Linear Technology)”) Ispirato dall’osservazione di cui sopra, il CI di gestione dell’energia solare CN3065 (impiegato da questo modulo) massimizza la potenza di uscita mantenendo la tensione di uscita in prossimità di V MP , detto anche algoritmo MPPT a tensione costante, beneficiando di questa caratteristica, il modulo ha una migliore efficienza di conversione rispetto ai comuni carica batterie lineari.

Ciclo di ricarica

Il modulo carica in modo sicuro e veloce la batteria al litio attraverso tre fasi: carica di mantenimento, carica a corrente costante, carica a tensione costante.

Carica di mantenimento: poiché la resistenza interna della batteria al litio diventa alta quando la tensione è bassa, non è consigliabile caricare con una corrente elevata all’inizio, altrimenti la temperatura della batteria aumenta e la durata della batteria si riduce. è inferiore alla tensione di soglia di carica di mantenimento di 3V, il modulo entra nella fase di carica di mantenimento, caricando la batteria al 10% della corrente di carica massima fino a 90mA, fino a quando la tensione della batteria non supera i 3V.
Carica a corrente costante: Quando la tensione della batteria è superiore a 3V, il modulo entra nella fase di carica a corrente costante, e la batteria viene caricata con una corrente costante fino a 900mA.Durante le fasi di mantenimento e carica a corrente costante, il LED rosso CHG si accende ON e il LED verde DONE si spegne.
Carica a tensione costante: Quando la tensione della batteria si avvicina alla tensione di interruzione della carica di 4,2 V, il modulo entra nella fase di carica a tensione costante. Il modulo continua a caricare la batteria con una tensione costante e la corrente di carica diminuisce gradualmente. Quando la corrente di carica scende al 10% della corrente di carica massima di 90mA, la carica termina, il led rosso CHG si spegne e il led verde DONE si accende.
Ricarica automatica: Se la batteria è completamente carica (DONE ON), la sorgente di ingresso del modulo (SOLAR IN) non viene spenta e la tensione della batteria diminuisce per autoscarica o carica, quando la tensione della batteria scende al di sotto di 4.05V, una nuova ricarica il ciclo inizierà automaticamente.

Selezione del pannello solare

Il modulo è progettato per un pannello solare da 5 V (tensione di alimentazione nominale/massima).Qualsiasi tipo di pannello (monocristallo, policristallo, sottile) può essere impiegato purché la tensione a circuito aperto sia inferiore a 6,5 ​​V. Prendendo le dimensioni, il peso, prezzo del pannello e la corrente di carica massima di 900mA del modulo tutti questi fattori, si consiglia di collegare un pannello solare con non più di 10W al terminale SOLAR IN.

N.B: La tensione di ingresso di SOLAR IN NON DEVE superare i 6.5V, altrimenti il ​​modulo potrebbe danneggiarsi permanentemente.

Selezione della batteria

L’ingresso della batteria BAT IN fornisce due connettori JST PH2.0 e KF396 terminale 2P da 3,96 mm, che si collegano direttamente tra loro internamente. Di solito, collegare una batteria Li-polimero/Li-ion da 3,7 V (4,2 V quando è completamente carica)a uno dei connettori. La corrente di carica massima può essere fino a 900 mA sia per USB IN che per SOLAR IN. Potrebbero sorgere problemi di sicurezza se la corrente di carica supera la corrente di carica nominale della batteria, che è spesso determinata dalla capacità e dalla velocità di carica di una batteria. La corrente di carica massima consentita di una batteria può essere calcolata con l’equazione: Corrente di carica massima (mA) = Capacità (mAH) * Velocità di carica (C). Utilizzare questa equazione per verificare se la batteria è adatta. Per comunemente utilizzata una batteria Li 1C (tasso di carica), la capacità dovrebbe essere inferiore a 900 mAh. Per una batteria con una velocità di carica più elevata, è possibile utilizzare una capacità inferiore. Alcune batterie Li sono dotate di un circuito di protezione della batteria per limitare automaticamente la corrente di carica/scarica. Per tali batterie , gli utenti sono liberi di preoccuparsi del problema della corrente di addebito sopra indicato.

N.B: NON utilizzare batterie non ricaricabili o batterie ricaricabili non descritte sopra.

Requisiti di carica USB

L’ingresso USB viene utilizzato solo per la ricarica della batteria. Si consiglia di utilizzare un adattatore CA da 5 V 1 A per la ricarica della batteria.

USB/SOLAR IN Commutazione automatica

Sia USB IN che SOLAR IN sono in grado di fornire una corrente di carica massima di 900 mA. Per evitare conflitti di carica causati dall’utilizzo di entrambi gli ingressi, la carica USB ha una priorità maggiore. Quando l’USB IN è acceso dall’adattatore CA, SOLAR IN sarà spento automaticamente Quando l’USB IN viene spento, il SOLAR IN riprende la carica.

Alimentazione regolata

Il modulo fornisce un’uscita regolata ON/OFF controllabile 5 V 1 A. Le uscite 5 V dell’intestazione e USB OUT condividono la stessa tensione di uscita e la corrente massima, tuttavia, USB OUT NON PU essere spento.

La maggior parte dei power bank disponibili sul mercato ha la funzione di spegnimento automatico per ridurre la potenza a riposo sotto carichi leggeri, tuttavia la soglia di spegnimento automatico è solitamente superiore a molti controller a bassa potenza, alcuni addirittura superiori al classico Arduino UNO (circa 50mA) Tali banchi di alimentazione si disattivano automaticamente quando la corrente di uscita continua al di sotto di una certa soglia preimpostata dopo diversi secondi, il che non si applica alle applicazioni a bassa potenza. L’uscita USB utilizza il convertitore boost DC-DC a bassa potenza di riposo e rimane sempre ON per fornire alimentazione continua al controller a bassa potenza.

Ad eccezione di USB OUT, l’uscita 5V dell’intestazione può essere attivata/disattivata da tutti i controller da 3,3V e 5V (come Arduino, FireBeetle o Raspberry Pi ecc.) Estrarre il ponticello sull’intestazione blu, l’uscita verrà spenta ( L’indicatore LED ON si spegne. Collegare qualsiasi pin IO e GND del controller ai pin EN e GND dell’intestazione blu. Quando il pin IO è impostato su HIGH, l’uscita regolata si accende. Quando è impostato su LOW, l’uscita si spegne. Questa funzione è estremamente utile in applicazioni a bassa potenza, ad esempio collegare tutti i pin VCC e GND delle periferiche (sensori o altri moduli) ai pin 5V e GND, attivare l’uscita regolata e leggere tutti i dati dai sensori. disattivare l’uscita e mettere il controller in modalità di sospensione per 1 secondo (ad esempio) fino alla successiva riattivazione.il consumo medio di energia può essere notevolmente ridotto.Il consumo medio di energia e l’intervallo di acquisizione dei dati sono il compromesso in tale situazione.

Attenzione

Disattivare l’uscita dell’intestazione 5V non disattiverà l’uscita USB OUT 5V, che NON PU essere spenta.La potenza di uscita totale dell’uscita USB OUT e dell’intestazione 5V non deve superare 5V*1.5A=7.5W.
Prestare attenzione alle differenze di GND sull’intestazione nera e sull’intestazione blu, sebbene condividano gli stessi nomi. Quando l’uscita 5V si accende, il “GND” sull’intestazione nera è collegato alla massa del sistema GND. Quando l’uscita 5V si spegne, sono disconnessi Il GND sull’intestazione blu è il GND di massa del sistema.

Indicatori LED

Esistono tre tipi di indicatori LED che indicano lo stato di funzionamento delle diverse parti del modulo:

Indicatori LED di collegamento inverso: quando la batteria o il pannello solare sono collegati inversamente al BAT IN o SOLAR IN, i corrispondenti LED arancioni REV BAT o REV SOLAR si accendono , informando l’utente di un errore di collegamento inverso.

Indicatori LED di carica: quando si utilizza USB IN o SOLAR IN per caricare la batteria, il LED CHG (rosso) si accende. Se la batteria è completamente carica, il LED CHG si spegne e il LED DONE (verde) si accende. Se il la batteria non è collegata, sia CHG che DONE si accendono.

Indicatore LED uscita regolata: Il LED ON (verde) indica lo stato ON/OFF dell’uscita regolata a 5 V. Il LED si accende quando l’uscita si accende e viceversa. Anche in questo caso, l’USB OUT non può essere spento e non ha LED Una volta che una delle USB IN, BAT IN o SOLAR IN sono disponibili, USB OUT emette un 5V.

Installazione dell’aletta di raffreddamento

Se viene utilizzato un adattatore CA USB o un pannello solare da 10 W (o superiore), l’IC di gestione dell’energia solare CN3065 potrebbe funzionare a pieno carico.Il chip ha una funzione di protezione da sovratemperatura, che limiterà automaticamente la corrente di carica, cercando di proteggere il chip. Per migliorare il raffreddamento e massimizzare la corrente di carica, che si traduce in una maggiore durata e prestazioni migliori, si consiglia vivamente di attaccare l’ aletta di raffreddamento in alluminio con il tampone di silice termoconduttivo blu sul fondo del modulo, dove l’etichetta ” Aletta di raffreddamento” si trova.

Funzioni di protezione

Protezione della connessione inversa : su BAT IN e SOLAR IN, il circuito di protezione della connessione inversa impedisce alla tensione inversa di danneggiare il modulo e il LED corrispondente si accenderà per informare l’utente.
Protezione dell’uscita regolata : quando l’uscita viene accidentalmente in cortocircuito o la corrente in uscita è superiore a 1 A (sovraccarico), l’uscita si spegne completamente per proteggere il regolatore di uscita.
Protezione della batteria al litio: Il modulo utilizza un chip di protezione della batteria Li dedicato per migliorare la durata e la sicurezza della batteria. Quando la tensione della batteria supera i 4,3 V, il chip interrompe il percorso di carica per evitare che venga ulteriormente caricato (ma consente comunque la scarica ). Quando la tensione della batteria scende al di sotto di 2,4 V, l’uscita della batteria viene interrotta per evitare che si scarichi ulteriormente. È probabile che causi danni permanenti alla batteria “fragile”, se è estremamente scarica o carica. La maggior parte del caricabatterie può prevenire il sovraccarico impostando internamente la tensione di carica di interruzione a 4,2 V per la batteria Li, ma la situazione di scarica eccessiva può essere garantita solo dall’IC di protezione della batteria imballato all’interno della batteria o sul modulo di gestione dell’alimentazione come questo 1. Quando la corrente di scarica della batteria supera i 3A,il percorso di scarica della batteria è interrotto.

ESEMPI DI APPLICAZIONI:

Usa l’USB per caricare la batteria

Utilizzando la funzione di ricarica USB, l’utente può costruire una banca di alimentazione USB/solare per applicazioni sportive all’aperto.Caricare la batteria con il pannello solare di giorno e USB di notte con il caricabatterie del cellulare (se disponibile).L’utente può anche caricare una piccola carica dispositivi attuali a bassa potenza, come smart band o cuffie Bluetooth con USB OUT.

Costruisci una stazione di monitoraggio ambientale a bassa potenza

Questo esempio di applicazione utilizza il sensore ambientale BME280 per registrare la temperatura, l’umidità e la pressione atmosferica, il sensore di luce ambientale VEML7700 per registrare l’illuminazione ambientale e il modulo RTC DS1307 per registrare il tempo.Utilizzare l’ingresso analogico A1 per monitorare la tensione della batteria (equivalente capacità). Per ottenere un consumo energetico inferiore, utilizzare un pin IO digitale Arduino per accendere l’alimentatore, leggere tutti i dati dai sensori e spegnerli. Eseguire questo schema per un intervallo T adeguato per ridurre il consumo energetico medio. Questo può eliminare completamente la potenza di riposo dei moduli periferici.Anche se una singola periferica può consumare poca energia, può essere considerevolmente grande per un certo numero di essi.Questo modulo fornisce agli utenti metodi efficaci per portare i moduli periferici in modalità discontinua (a impulsi) per ottenere un funzionamento a bassa potenza.

Buon progetto.