Totem fotovoltaico

Old style new tecnology

Descrizione

Luci segnapasso ristrutturate.

Titolo Sezione

Circa due anni fa' acquistai due lanternine fotovoltaiche (a basso costo), convinto che nel frattempo la tecnologia fosse riuscita a dare loro una durata e un efficienza sufficiente a garantirne il funzionamento per tutta la notte.

Purtroppo la delusione era dietro l'angolo, infatti oltre a non durare piu' di un paio d'ore , la batteria interna (economica) ne ha determinato la definitiva dipartita in breve tempo, di conseguenza le avevo messe da parte pronte per essere smaltite.

A dire il vero qualcosa di tecnologico c'era infatti far funzionare l'accrocco con una sola batteria da 1.2 V e' gia' qualcosa, ma evidentemente non e' sufficiente (anzi).

Stavo per buttarle quando su Ebay ho trovato un venditore che offriva 4 pannellini fotovoltaici da 9V 70 mA a meno di 20 euro, allora mi e' venuta voglia di rifare tutto da capo usando questi nuovi materiali.

Questa e' l'anteprima dell' effetto finale

Per prima cosa mi sono procurato la struttura hardware come mostrato nelle due foto.

Successivamente ho procurato le batterie (recuperate) e ho realizzato la parte di carica e controllo, ho riutilizzato per il progetto due led da 1W a luce calda che non utilizzavo.(quelli con la stellina di metallo sotto)

Ho eliminato tutta la parte elettronica originale delle lanternine, comprese le celle solari

Nella foto si vedono tutti i materiali prima dell' assemblaggio

A questo punto mi sono interessato della parte elettronica, per prima cosa dall' idea del circuito ho eliminato i rele', di conseguenza ho realizzato alcuni circuiti (richiesti anche  da amici di GRIX), con lo scopo di ottenere una modulazione graduale dei led delle lanternine in relazione all'incedere del buio.

Il primo circuito e' realizzato con un darlington BD677 o BD679 , la fotoresistenza regola la polarizzazione di base del transistor, modulando la luce dei led. Attenzione questo circuito e' dimensionato per il pacco batterie che avevo intenzione di usare.

Questo secondo circuito e' fatto con un mosfet , mi e' stato richiesto per uso automobilistico per cui e' dimensionato per i     12 V dell' auto.  Anche in questo caso la fotoresistenza modula la polarizzazione del Gate del mosfet.

I terminali del MOSFET sono nell' ordine Gate Drain Source   cosi' com'e disegnato.

Avrete notato che ho contraddistinto i terminali dell' alimentazione con A e B questo perche' lo schema finale  prevede la possibilita' di usare tre diverse circuiterie . Di cui le prime due sono queste gia' illustrate.

Schema  finale con la terza soluzione di gestione led e il circuito di carica

ATTENZIONE  QUESTO STAMPATO E' STATO FATTO PER IL CIRCUITO FINALE (qui sopra)

Nel circuito finale ho usato una configurazione insolita infatti ho fatto interagire due transistor uno pnp e un npn, ho scelto questo circuito per la morbidezza e sensibilita' di modulazione della luce. Durante le prime prove efficaci , il circuito reagiva addirittura al cambio delle immagini della TV, modulando la luce dei led , anche se questa era posta a circa 4 mt di distanza. Chiaramente la sensibilita' si puo' regolare tramite il trimmer P1 e in ogni caso il dispositivo posto in opera non avrebbe modo di subire variazioni repentine di luminosita'. Il circuito di regolazione e' estremamente semplice, ha il compito di pompare energia verso le batterie , a tale scopo il diodo zener DZ1 e' dimensionato sul valore delle batterie usate  4.8V con in piu' i 0.6V del diodo 1n4007 che compensa le perdite. Il diodo d3 ha il compito di disaccoppiare i pannelli solari dalle batterie . Il transistor 2N1613 svolge il compito di stabilizzatore della tensione.

I due pannelli solari sono stati accoppiati per ottenere una maggiore corrente di ricarica , ma nello stesso tempo disaccoppiati tra di loro dai due diodi , per evitare ritorni di corrente . I led usati riescono ad assorbire fino a 375 mA ma per ragioni di economia ho volutamente limitato il loro assorbimento a  soli 50 mA ciascuno, dato che le batterie erano di recupero.

I due punti del circuito contraddisitinti con A e B consentiranno eventualmente di scegliere il tipo di circuito  preferito, quello realizzato con il BD677 e' pronto,  diversamente per quello con il mosfet abbassando la tensione a quella del circuito finale, occorrera' collegare singolarmente i led verso massa uno alla volta ,per quanti led si vogliono,  invece della serie da tre inserita ora nel circuito. In base alla tensione occorrera' inserire una resistenza verso massa per adeguarsi ai 3V richiesti.

Chiaramente in questo caso occorrera' rifare la parte di PCB che riguarda il controllo dei led.

Il circuito montato sul PCB

Questo e' l'aspetto del totem finito , i pannellini solari son stati messi a wafer tra due lamine di materiale plastico trasparente. Dato l'aspetto ottenuto con la vernice ad effetto metallizzato antichizzato e data la struttura ottenuta con un tubo std di pvc per canale di scarico (80mm), nessuno impedisce di realizzare lampioncini montati su palo , a due o 4 lanternine , le altre due potrebbero essere inserite a croce rispetto alle prima in posizione piu' bassa. Questa foto si presta a dire che la fotocellula e' stata messa nella parte non illuminata dal sole (dietro rispetto alla foto),in piu' al di sotto del pannellino , sul davanti,ho inserito un piccolo interruttore generale che stacca le batterie all' occorrenza.

Eccolo in funzione

Il dispositivo sta' funzionando in condizioni sfavorevoli (in appartamento, su finestra a nord)da due settimane, cio' nonostante  non ha creato problemi di sorta, chiaramente posto in zona assolata raggiungera' la massima efficienza. Il colore verde della foto e' dovuto al telefonino non ai led.

Considerazioni finali

Avrete notato che la descrizione tecnica e' alquanto scarna , questo perche' ho notato che il circuito e' aperto a numerose modifiche ,diversi modi di ricarica, diversa tensione dei pannelli , diversa capacita' del pacco batterie, diversi modelli di led da usare.

Una delle modifiche che ho intuito costruendolo (che mi riservo di fare), e' quella di alimentare i led in PWM tramite la fotoresistenza,  accoppiandoli a capacita' tali da costituire ponte energetico  tra un impulso e l'altro risparmiando energia, se non sfruttare la teoria di alimentare i led con impulsi ad ago tali da portarli oltre il limite della corrente max di assorbimento e massima luminosita' , senza distruggerli. Sono tutte prove che mi prometto di fare in futuro.

Recupero delle batterie Nicd

Volevo parlare del recupero di queste batterie, a tutti sara' capitato di leggere articoli con i vari consigli. Personalmente ho letto di provare a cortocircuitare i singoli elementi, oppure di provare a farli attraversare dalla corrente di scarica di un grosso condensatore, sia con polarizzazione diretta che inversa, sinceramente quando mi e' capitato di provare non  ho ottenuto grossi risultati. Considerando che il problema nasce dalla formazioned i cristalli all' interno della massa della batteria, ho provato piu' di una volta  un sistema di cui non ho letto da nessuna parte  (per cui se fosse noto non fucilatemi alle spalle). Io uso mettere le batterie davanti ad una sorgente di calore (stufetta ad aria calda) fino a quando mi rendo conto che il calore puo' essere arrivato al cuore della massa attiva, (da non poterle tenere in mano), fatte riposare e raffreddare  le riassemblo e le sottopongo ai normali cicli di carica. Le batterie che ho usato in questo progetto erano di un avvitatore ed erano state tolte molti mesi fa , messe da parte per essere smaltite. Quando le ho ripescate due di loro segnavano 0 volt le altre due circa  0.3-04 Volt, sottoposte a questo trattamento hanno recuperato e le sto usando da due settimane tranquillamente.Non e' la prima volta che provo questo sistema, la prima volta l'ho usato per recuperare un pacco batterie di una lampada subacquea dell' Hartemberger, da 12 V 10 A/h, (foto) questi pacchi batterie costano da 1/3 ad 1/5 di uno stipendio normale , per cui corsi il rischio di vedermele scoppiare in faccia, riuscendo a recuperarle. In origine volevo usare queste nel progetto descritto , poi ho pensato che per un circuito acqua e sapone fossero sprecate.

Un singolo elemento del pacco da 12V messo a confronto con un normale torcione da 1.5V

La manovra e' pericolosa per il rischio di esplosione delle batterie per cui va' fatta all' aperto oppure in condizionidi massima sicurezza.

Ripeto se la cosa fosse nota ,,mi scuso e ammogio le orecchie, diversamente ne abbiamo una nuova da usare.

Saluti Lamberto