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Arduino Solar shield charger

Vediamo come alimentare Arduino con la luce solare o con quella di una lampadina a incandescenza.

 

Come sappiamo si può alimentare Arduino in vari modi.

Vediamone ora uno particolare: la carica solare.

A tale scopo si può sfruttare l’Arduino Solar Shield Charger (io ho usato la v2): gestirà la carica della batteria, alimenterà il progetto e ha una funzione di sleep-mode che entra in funzione automaticamente quando la carica non sarà sufficiente per far funzionare il progetto e sarà disattivata quando la carica e la tensione saranno sufficienti.
Ha due led: un rosso per quando la batteria si sta caricando e uno verde quando la batteria è carica.

  • Corrente massima: 700 mA;
  • Tensione in ingresso dalla carica solare: 4.8 ~ 6V
  • Dimensioni: 69,30 mm x 59,30 mm.

ARDUINO_SOLAR

Tale scheda è prodotta dalla SeeedStudio ma si può trovare anche in store italiani.

Sfrutta uno o più pannelli solari da 5.5 V di picco (massimo 700 mA gestibili, vediamo poi come usarne più di uno) e carica una batteria da 3.7 V. Nonostante la batteria sia da 3.7 V ad Arduino vengono forniti 5 V necessari per il funzionamento del circuito. La carica può avvenire grazie alla luce del Sole o grazie a quella di una lampadina a incandescenza ma in questo caso la distanza tra lampadina e pannello solare deve essere inferiore ai 20-30 cm. La carica avviene ovviamente più rapidamente usando la luce solare.

Pannello solare e batteria si collegano sulla shield negli appositi attacchi stando attendi a rispettare i poli.
La Solar Shield si può posizionare o direttamente sopra ad Arduino come una normale shield oppure si possono collegare con due fili:

  • GND di Arduino con GND della Solar Shield;
  • 5 V di Arduino con 5 V della Solar Shield.

 

La carica della batteria si può facilmente trovare grazie al pin della Shield denominato VBAT (vediamo in seguito lo sketch per fare una prova).

Per sfruttare al massimo la luce solare sarebbe bene usare più di un pannello solare.

Siccome la massima corrente gestibile dalla shield è di 700 mA io ho optato per 4 pannelli solari con queste caratteristiche:

  • Tensione di picco: 5,5 V;
  • Potenza massima: 0,935 W;
  • Corrente di picco: 0,17 A;
  • Dimensioni: 100 x 75 x 2,9 mm;
  • Peso: 33 g;
  • Efficienza: 15,5%;

N.B. Se usate anche voi più di un pannello solare sarà necessario (a parer mio) inserire un diodo per ciascun pannello per evitare inversioni di corrente.

 

panel config

Come posizionare i diodi

 

 

In questo modo si hanno ottimi risultati.

Io ho usato questo modo di alimentare Arduino per realizzare una postazione meteo wifi, che è in funzione da novembre 2014.
Prima di vedere lo sketch vi lascio il video che ho realizzato per mostrare il funzionamento della Solar Shield.

 

Ecco, infine, lo sketch realizzato dalla ditta produttrice (con VBAT connessa al pin A0):

/*
 Solar charger shield voltage measurement example. Connect VBAT pin to analog pin A0.
 
 The pin measures 2.0 V when not under direct exposre to sunlight and 5V when exposed to sunlight. 
 
 This example code is in the public domain.
 
 */
 
// These constants won't change.  They're used to give names
// to the pins used:
const int analogInPin = A0;  // Analog input pin that the VBAT pin is attached to
 
 
int BatteryValue = 0;        // value read from the VBAT pin
float outputValue = 0;        // variable for voltage calculation
 
void setup() {
  // initialize serial communications at 9600 bps:
  Serial.begin(9600); 
}
 
void loop() {
  // read the analog in value:
  BatteryValue = analogRead(analogInPin);            
  // Calculate the battery voltage value
  outputValue = (float(BatteryValue)*5)/1023*2;
 // print the results to the serial monitor:
  Serial.print("Analog value = " );                       
  Serial.print(BatteryValue);      
  Serial.print("\t voltage = ");      
  Serial.println(outputValue);
  Serial.println("V \n");  
 
  // wait 10 milliseconds before the next loop
  // for the analog-to-digital converter to settle
  // after the last reading:
  delay(10);                     
}

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Simone

Studente Data di nascita: 12/07/1990 - Parma, IT Hobbies: Informatica, acquariofilia, viaggi, tecnologia, aria aperta, sport, web.

8 Comments

  1. ciao stavo guardando il tuo progetto con solar shield e ho due domande
    per collegare i pannelli solari basta collegare due fili(+ e -) alla solar shield?
    quale pannello solare mi consigli, ne va bene uno qualsisasi?
    grazie per l ‘attenzione e cordiali saluti

    • Ciao. Per quanto riguarda la solar shield potresti anche posizionarla direttamente sopra Arduino ma per facilitarne l’uso e per non perdere pin, ho optato per quella soluzione (collegare i 2 pin che vedi nello schema).
      Per quanto riguarda i pannelli solari, io ho preso 4 di questi.
      Nel sito ne trovi altri, così come altrove. L’importante è rispettare le specifiche della solar shield ovvero, max corrente gestita 600mA e con voltaggio compreso tra 4.8 e 6V..
      Per comodità ti copio anche le altre specifiche dal sito che ti ho nominato prima:

      Battery input voltage: 3.0~4.5V
      USB input voltage: 4.75~5.25V
      Solar input voltage: 4.8~6V
      Maximum Output Power(with battery): 3W(600mA@5V)
      Ripple voltage?<100mV @ 500mA
      Dimensions: 68*53mm

  2. Ciao Simone,
    anch’io sto facendo una prova di una stazione meteo (con Fishino) e vorrei utilizzare la solar shield che già ho acquistato. Mi pongo la domanda di come gestire l’interruttore della solar shield visto che, a quanto ho capito, le posizioni sono alternative e cioè quando è attaccato il pannello non è disponibile la tensione di alimentazione e viceversa. Cioè come fare per mantenere sempre Arduino acceso ?
    Grazie / Francesco

    • Ciao Francesco,
      Da quanto ho capito dovresti mettere l’interruttore su on. Se su off, viene soltanto caricata la batteria, se su on invece viene caricata/usata la batteria a seconda della luce e della carica. Ci pensa la solar shield a gestire tutto

  3. Ciao, vorrei sapere se con solar shield è possibile caricare e contemporaneamente utilizzare i 5v di uscita.

  4. ciao simone
    volevo chiederti se gentilmente potresti darmi il link per l’acquisto dei pannelli solari e della solar shield (ho notato che il link dei pannelli riportato nei commenti precedenti non è più disponibile). Volevo farti anche un’altra domanda: nel caso che la corrente erogata (600 mA max) non sia sufficiente, oppure che la batteria abbia una capacità troppo bassa, potrei collegare due solar shield in parallelo in modo da raddoppiare sia la corrente che la capacità della batteria? (ovviamente la soalr shield aggiuntiva avrà altri 4 pannelli collegati)
    grazie

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