Usando Super Condensadores con celdas solares y baterías para ayudar a salvar a mis perros

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Estoy buscando hacer un mecanismo de alimentación para perros que funcione sin importar los cortes de energía. El punto principal de esta consulta inicialmente es descubrir cómo trabajar con los materiales que tengo (o puedo obtener) para almacenar suficiente energía para ejecutar un Arduino pequeño o dos por un período de tiempo no predeterminado.

Tengo un pequeño paquete solar plegable de 5v 8 vatios, hecho para cargar teléfonos con lentitud y cosas para acampar. Comencé a experimentar con supercondensadores y actualmente tengo 6, 2.7v 500F Samwah (MH47765). También tengo un suministro bastante grande de 18650 baterías Li-Ion.

Tengo un problema para entender cómo equilibrar cargar mis supercápsulas. Tampoco estoy seguro de cómo abordar la distribución de poder entre cada segmento. Tengo un pequeño convertidor que toma 0.9v-5v y produce 5v con una eficiencia de aproximadamente 96% (se afirma). Tengo las piezas necesarias para un circuito regulador de voltaje de conmutación de lm2596 5v. Es posible que haya pre-ensamblado fuera de China, así como lo suficiente para hacer 7 u 8 más.

¿Sería prudente regular el voltaje o las células solares a las tapas con el pequeño convertidor de 5 voltios o mejor hacerlo después de las tapas? ¿Si uso el lm2596 parece que sería igual de bueno usar el regulador de voltaje a bordo del arduino? Los diodos que tenemos desde el lm2596 son diodos Schottky 5amp; ¿Son apropiados para propósitos de balanceo?

La idea de cargar dos tapas de 2.7v en serie a 5v y luego cuando está llena, tal vez use un relé para cambiar a otro par, quizás otro par después de eso. Esto maximizaría la cosecha de energía del sol. Luego, una vez que se cargaron dos pares, pude usar un relé para poner dos pares en una serie a 10v, haciendo que el uso de los reguladores de voltaje a bordo o lm2596 funcione, posiblemente utilizando energía extra para cargar algunas de las baterías de ion-litio también. p>

El sistema tendría que ser capaz de ejecutar un reloj en tiempo real, o podría simplificarse para trabajar con la puesta de sol y la configuración. Tendría que activar el mecanismo de alimentación dos veces al día. Así que debería tener un montón de energía almacenada "extra" para volver a verter en las baterías de Li-Ion.

Los problemas:

Vivo en una isla (Guam) y tenemos muy malas tormentas y tifones. El sistema de alimentación en la isla es anticuado (WWII Diesel) y sufrimos apagones con frecuencia y apagones prolongados durante los períodos de tormenta. El objetivo es asegurar que se proporcionen alimentos a dos pastores alemanes de 95 libras (¿44 kilogramos?). Tengo que viajar fuera de la isla para recibir atención médica y, si hay una fuerte tormenta, los cuidadores de mascotas no podrán llegar a ellos.

Esto no habla del lado del mecanismo de alimentación de esto, pero calculé un paso a la vez. Me complace agregar esto a aquellos que tengan curiosidad o si alguien piensa que puede afectar el enfoque hasta ahora, pero estoy intentando (y no estoy logrando) mantener esto corto.

¡Cualquier idea, alternativa creativa o ayuda para entender mis opciones serían muy apreciadas!

    
pregunta Preator

3 respuestas

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Vas a esto al revés. Siempre, siempre, siempre comienza por definir tus requerimientos. Solo entonces puedes pasar a considerar soluciones.

En este caso, primero debe construir un prototipo de estación de alimentación para perros. Solo entonces podrás tener una idea de cuánta potencia / energía necesitarás. Con un guiño a su idea de usar supercápsulas, puede usar motores que funcionan a 5 voltios. Con un mecanismo en la mano, puede medir la cantidad de corriente que consume la estación (esto establece los requisitos de energía) y la duración de los motores. De esto usted puede determinar cuánta energía necesita. Recuerde especificar la duración de un corte de energía en el peor de los casos: si dimensiona el sistema durante 2 días pero la red permanece inactiva durante una semana, sus cachorros no estarán contentos. Usted querrá ejecutar el alimentador mientras está en casa, de todos modos, para monitorearlo por confiabilidad. Después de todo, no quiere descubrir que hay una debilidad en el sistema al regresar a casa con los perros hambrientos.

Solo ahora puede comenzar a buscar candidatos para el almacenamiento de energía. Sospecho (muy fuertemente) que el estudiante es correcto y que las supercápsulas no son el camino a seguir, simplemente no almacenan suficiente energía para hacer funcionar los motores por un período de tiempo.

También eché un vistazo a la energía solar para tu respaldo. Si está ausente cuando sopla una tormenta y los asistentes no pueden llegar a su lugar, ¿cómo dependerá de que las células solares no sufran daños durante el golpe?

Francamente, me gustaría comenzar asumiendo que una copia de seguridad de batería de biggish cargada de la red eléctrica sería la posición predeterminada para sus necesidades.

    
respondido por el WhatRoughBeast
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La simplicidad es tu respuesta. No use supercápsulas, mi experiencia es que son malvados, pero aparte de eso, no hay necesidad de ellos. Utiliza las células solares para cargar las baterías directamente. El convertidor Buck-boost se puede usar para crear el voltaje de carga correcto.

La carga simple será suficiente. Utilice corriente constante a 0.1C durante 12h.

Para el consumo, RTC no será un problema en comparación con el motor que tendrá que usar.

De todos modos, incluso las baterías pequeñas deben soportar semanas de funcionamiento.

    
respondido por el student
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La intención inicial de la mía era dejar un comentario, pero soy novato, así que ... sé amable. Estoy de acuerdo con @whatroughbeast. Solo quiero añadir una nota. Lo que siempre utilizará el almacenamiento de energía. Si va a utilizar PV, tenga en cuenta un problema.

El problema:

La energía de la luz solar varía durante el día y entre los días. Así que la energía que nos hundimos de la célula no se puede calcular. Si, por ejemplo, diseñamos una fuente de alimentación de conmutación para cargar la batería con una constante de algunos mA, por ejemplo, podemos llegar a un punto (y lo haremos), de que la energía disponible del PV no será suficiente para producir esta cantidad de mA . Ahora considere que todas las fuentes de alimentación tienen retroalimentación para regular el voltaje. ¿Y qué hace el feedback? Cuando la salida es menor que la solicitada, el error producido es mayor y la señal se maximiza. Es como cuando necesitas más velocidad, presionas más el acelerador. Este enfoque puede ser bueno para muchas situaciones, pero no es para paneles solares. Si intenta obtener más corriente (más que la disponible según la luz solar) del panel, el voltaje disminuirá y la potencia de hundimiento resultante será mucho menor.

La solución:

Un sistema llamado sistema MPPT (seguimiento de punto de máxima potencia). La idea detrás de este sistema es muy simple. Sienta toda la potencia que puedas del panel :-)

¿Cómo funciona?

Considere el siguiente circuito (Estecircuitoessoloparareferencia,noesunsistemaquefuncione)

Elcontroladorrealizalosiguiente:

Deestamanera,lacantidaddeflujodeenergíaalabatería/condensadorestaráalmáximotodoeltiempo;)Porsupuesto,puedeusarunasolucióncomo esto desde ST

    
respondido por el hoo2

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