Solar Charger Shield per Arduino o Solar Shield

La Solar Charger Shield o simpaticamente chiamata Solar Shield per arduino è una delle schede presenti nel mio ultimo ordine di materiale da provare.

solar shield arduino

Chiamarla solo solar Shield, sebbene sia più intuitivo e facile da ricordare, non è del tutto corretto ed anzi sminuisce una caratteristica che questa shield possiede: ricaricare la tua batteria a ioni di litio.
Da quì avrai più chiaro il nome: Solar Charger Shield ( Shield di ricarica solare ).

Caratteristiche della Solar Charger Shield

Senza perderci in inutili giri vediamo le caratteristiche principali di questa shield così come riportate sul sito ufficiale:

  • puoi collegare batterie da 2.7V a 4.2V;
  • ottieni in output sempre una tensione di 5V;
  • puoi connettere una batteria a ioni di litio ed un pannello solare;
  • la corrente massima che può erogare è 700mA;
  • presenta un connettore mini-usb con cui puoi caricare la batteria in assenza del pannello solare;
  • è protetta contro i corto circuiti accidentali;
  • ha un indicatore a led dello stato della batteria ( Rosso: in carica, Verde Caricata );
  • La porta Usb a 5V puoi utilizzarla per accendere una pampada usb o una piccola ventolina funzionante a 5v;
  • le sue dimensioni sono: 70.6 mm x 57 mm.
Sul Wiki ufficiale trovi tutte le caratteristiche dettagliate, di cui ti ho riportato il solo estratto di quelle principali.
Avrai notato che tra le caratteristiche ci sono la prima e la seconda che sembrano indicare un opposta informazione, ossia posso collegare una batteria da 3,7v, ad esempio, e ottendo 5v in uscita ( output ).
Ha dell’incredibile questa caratteristica, in realtà il concetto per quanto complesso si fonda su un componente presente sulla solar charger shield: LM3224.
Come indicato nel suo Datasheet ufficiale si tratta di uno Step-up PWM DC/DC Converter ossia di un convertitore DC-DC di tipo Step-Up ( letteralmente: passo-su ) di tipo PWM.
Il suo compito è di prelevare una tensione di ingresso ( INPUT ) di 3,3v e di elevarla fino a 8v, -8v e 23v, per farlo sfrutta il principio degli alimentatori switch di tipo boost.

Uso della Solar Charger Shield

La shield può essere impiegata in tutti i tuoi progetti destinati ad un uso esterno, quindi in presenza di sole, in cui vuoi rendere autonomo il progetto alimentandolo ad energia solare:

  • sensori di movimento esterni
  • centraline meteo
  • robot da esterno tipo il nostro Leo-Wi Rover5
  • il Robot Beghinner

Collegamenti

la solar charger shield dispone di una porta mini-usb a cui puoi collegare un cavo di alimentazione esterno per caricare la tua batteria, un connettore per la batteria da 3,7v 2Ah o superiore ( fino a un max di 4,2v ):

batteria Li-Po

batteria Li-Po 3,7v 2A

ed un connettore per un pannello solare da 5,5v 1w, io ho ordinato questo tipo:

pannello solare

pannello solare 5,5v 1w

Ed ecco come si presentano i connettori sulla solar charger shield:

solar charger shield

il verso di inserimento è obligato dal tipo di connettore e quindi molto difficile invertire i collegamenti.

Lo sketch di esempio

dal sito ufficiale ho preso questo esempio:

/*
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.
*/

const int analogInPin = A0;

int BatteryValue = 0;
float outputValue = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  BatteryValue = analogRead(analogInPin);            

  outputValue = (BatteryValue*5)/1023;

  Serial.print("Analog value = " );
  Serial.print(BatteryValue);
  Serial.print("\t voltage = ");
  Serial.println(outputValue);
  Serial.println("V \n");  

  delay(10);
}

siccome ritengo sia adeguatamente semplice per comprendere facilmente come posso leggere da Arduino lo stato di carica della mia Solar Charger Shield ho deciso di non scriverne uno io, ma di utilizzarlo.

Non mi soffermo su tutte le linee se qualcuna non ti è chiara puoi:

  1. leggere nella sezione corsi un po’ di articoli base su arduino e chiarirti le idee;
  2. commentare questo articolo ed io proverò a risponderti prima possibile;

La linea 9 identifica il pin di comunicazione tra la solar charger shield e arduino, se inserisci la schield su arduino ottieni che l’unico pin con cui puoi comunicare è A0, se invece effettui le connessioni cone dei cavi tra la shield e arduino puoi scegliere a quale pin collegare l’A0 della solar charger shield ed uno dei pin analogici arduino;

linea 11: definisci una variabile di tipo integer in cui memorizzerai il valore letto sul pin A0;

linea 12: definisci una variabile di tipo float ossia che può contenere valori con la virgola in cui ci metterai il valore in tensione della batteria calcolato;

linea 15: attiva la comunicazione seriale a 9600 baud;

linea 19: mediante il comando analogRead( pin ) leggi il valore analogico presente sul pin A0;

linea 21: esegui il calcolo di conversione tra il valore letto e l’effettivo voltaggio della batteria, il calcolo è semplicemente una proporzione partendo da alcuni punti conosciuti: sai che la shield eroga al massimo 5v, sai che il valore analogico convertito da arduino a 5v è 1023 ( 10bit ), infine, conosci il valore letto sul pin A0 ( BatteryValue ). La proporzione è 5v : 1023 = X : BatteryValue da cui segue che X = (5 * BatteryValue) / 1023 che è esattamente la formula scitta in questa linea;

linee 23-27: scrivi sul Monitor Seriale dell’IDE i valori letti sia l’effettivo valore analogico da 0 a 1023, sia il valore calcolato alla linea 21.

Ora ti è tutto chiaro, puoi aggiungere la tua solar charger shield al progetto che stai realizzando.

Buon divertimento !!!

Prima di inserire un commento, per favore, leggi il regolamento

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