Arduiflo Choix et Dimensionement élévateur de tension

Arduiflo Choix et Dimensionement
élévateur de tension
FC 11/02/2013
contexte
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On veut alimenter
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un microcontroleur (entre 3,3v et 12V, quelques mA
max de conso)
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Une pompe (tension 7V, conso 120 mA) en
fonctionnement
Avec des panneaux solaires en nombre
raisonnable
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A peu près 0,5 V par cellules
Choix des panneaux solaires
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78*156mm par panneau
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3,6A max(1,8W) 0.5V, par panneau :
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Avec 8 panneaux, on obtient 4V dans 56cm*16cm, installable au dessus du mur végétal.
La demande de puissance de la pompe étant de 1,1 W, on a largement de quoi l'alimenter, à
condition de monter la tension de 4 à 7V
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En comptant un rendement de 70%, les panneaux peuvent alimenter la pompe jusqu'à un
ensoleillement de 30% de ensoleillement max (1000W/m2 a midi en ete)
Choix du convertisseur
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Un boost 4V/7,5V / 150mA convient
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Les panneaux alimentent le microcontroleur dès qu il fait soleil
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Celui-ci lance la pompe si
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L humidité de la terre est insuffisante
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L'ensoleillement est suffisant (>110m/W)
Le pas cyclique doit être asservi à la tension de sortie, de manière à
la garder entre 7,5V et 8V en dépit des variations de charge
Théorie du boost disponible sur :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Convertisseur_Boost
Dimensionnement du convertisseur
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Le couple inductance/fréquence choisis donnent à la fois une taille d'inductance et un courant d'inductance
raisonnables 2*4V/(L*f)= 1,1 A
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Le NMOS, la Zener de protection et la capa peuvent supporter 8V
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Une image de la tension de sortie (1/3) est renvoyée au Arduino
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Quand la pompe fonctionne, on est en régime continu et le pas cyclique vaut : 1-4V/7,5V= 47%
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Notre stratégie consiste a fixer un pas initial de 40%, à l'augmenter si la tension de sortie est <7,5V, à le
diminuer si >*V. Et ceci avec une fréquence de changement du rapport ciclique de ….
Extension possible pour moins de 8
cellules
Vishay
CRCW08050000Z0EA
50mV at Imax
33uH
5V
1k
1uF
47uF
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ST
SPV1040
2M
1k
590k
10uF
ajout du SPV1040 de STMicro (4$+composants discrets)
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Boitier TSSOP8 au pitch de 0,65mm. Petit pour du DIY.
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Opère théoriquement à partir d'une seule cellule min., mais est limité à 5V en sortie.
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Fournit 5V et 3W, avec MPPT (driver intelligent intégré)
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Dans cette configuration, les PV alimentent le premier étage qui alimente le micro
controleur et le boost precedent. Ce dernier alimente la pompe.
Cette structure en cascade permet d'associer un circuit intégré spécialisé (<5V)
opérant à basse tension d'entrée et un boost DIY plus souple ( on peut viser la
tension qu'on veut en sortie)
Conclusion
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Nous avons réalisé un boost 4V/7,5V/150mA
Il fonctionne en boucle fermée grâce au
Arduino
Il est stable vis a vis des branchements,
débranchement de pompe
On peut le compléter par un boost du marché
pour fonctionner à partir de 0,5V (une cellule)