Caricabatterie Fotovoltaico per batterie al piombo usate per illuminazione pubblica di strade. Indipendente dalla rete elettrica urbana, minima manutenzione, facilmente gestibile e configurabile da remoto.
L'idea di realizzare questo circuito nasce dall'esigenza di poter tenere sotto stretto controllo un gran numero di lampioni a carica solare per illuminazione pubblica e privata. Questo tipo di lampioni, generalmente a LED presentano un elevato sforzo economico iniziale ma allo stesso tempo permettono di illuminare, con estrema semplicità, zone non raggiunte dalla comune rete elettrica, senza altri costi aggiuntivi.
La loro utilità è innegabile, d'altro canto purtroppo il controllo periodico e la manutenzione, ordinaria e straordinaria, contribuiscono ad elevare la soglia di spesa per queste installazioni.
Con questo dispositivo ho integrato un caricabatterie solare con un sistema di comunicazione GSM e un sistema di radiocomunicazione a 868Mhz.
Lo scopo finale è creare una rete di comunicazione tra dispositivi(slave) adiacenti ad un dispositivo Master che attraverso il GSM/GPRS invii periodicamente messaggi diagnostici sullo stato dei dispositivi in rete. Inoltre con questo sistema è possibile intervenire da remoto per modificare i paramentri di gestione dell'intera rete di lampioni, come ad esempio: La soglia di buio per l'accensione notturna, la durata dello stato attivo, accensine e spegnimento contemporanei di tutti i lampioni ecc ecc.
Tutto questo è mirato a limitare il più possibile gli interventi in loco.
Inoltre il dispositivo possiede anche interfaccia USB o IRDA per l'interfacciamento e la programmazione sul campo.
Di base il dispositivo accende la luce nel momento in cui il pannello fotovoltaico di ricarica scende sotto una determinata soglia di corrente generata. A quel punto il master darà via radio l'ordine di accensione a tutti gli altri dispositivi che hanno lo stesso indirizzo di 'sottorete'. In alcune zone, poco frequentate, possibile ridurre la luminosità durante le ore centrali della notte, in modo da risparmiare batteria o dimensionare la batteria per un minor consumo usandone quindi una con minore capacità. Basterebbe programmare il dispositivo per azionare un pilotaggio PWM della lampada ad una determinata ora; la scheda è dotata di un Orologio/calendario SPI(M41T81) per mantenere sincronizzate la data e l'ora che di tanto in tanto verranno aggiornate via GSM. Questo Integrato M41T81 consuma pochissima energia se viene mantenuto alimentato da una batteria tampone/supercondensatore periodicamente caricato.
Inoltre vengono costantemente monitorate le tensioni del pannello, della batteria e la temperatura per un analisi diagnostica continua.
Il Modulo GSM è molto comune ed economico, di facile gestione:SIM340E
Il modulo di comunicazione radio è invece il MRF24J40MA della Microchip fornito già montato e testato dalla casa per comodità, anche se è molto semplice reperire gli schemi per l'integrazione nel sistema per un ulteriore abbassamento dei costi di produzione.
Il cervello di tutto è il PIC24FJ64GB004 TQFP44, abbastanza economico, completo di tutte le periferiche necessarie ed efficiente.
Lo stadio di alimentazione a del Modulo GSM è invece gestito dal IC L5970 un regolatore switching molto semplice ed efficiente che riduce al minimo la dissipazione per il controllo e la gestione dell'elettronica del circuito. Questo integrato,controllato da un ingresso I/O del pic viene disabilitato e riabilitato solo nel momnto in cui si necessita della comunicazione IrDa o GSM in modo da ridurre al minimo il consumo di dispositivi non vitali per il sistema.
Il modulo di comunicazione radio utilizzato (Microchip MRF24J40MA) rappresenta un’ottima soluzione. Se ne è parlato a suo tempo su questo blog, con riferimento alla soluzione wireless MiWi di Microchip (http://it.emcelettronica.com/miwi-soluzione-di-microchip-reti-wireless-corto-raggio). Complimenti per il progetto, molto attuale e al passo con i tempi.
Progetto veramente interessante visti i tempi ed i costi dell’energia elettrica, non ho ben capito se gia’ in campo o è un concept, in ogni caso se posso dare un suggerimento, visto che si parla da tempo di Smart City e lampioni intelligenti, non avrebbe avuto senso dotare ciascun lampione di sensori meteo, e visto che ci siamo, di prevedere un pulsante di emergenza anti aggressione o da azionare in caso di malore, essendo il sistema dotato di modulo GSM, porta con se praticamente gratis una georeferenzazione utile ad identificare in breve tempo la posizione sulla quale intervenire.
Un ottimo progetto a supporto di un’idea davvero attuale, come stato detto; interessante la proposta di inserire pulsanti per malori o aggressioni, ma purtroppo i falsi allarmi appositamente provocati come si potrebbero gestire?
@Edi82, so bene che putroppo non viviamo in un paese di persone tutte civili, ci sarà sempre il classico teppistello che come ti suona al citofono alle 4 di mattina potrà giocare con i pulsanti anti aggressione posti sui lampioni, è solo un fatto di educazione civica, ma anche qui forse si può avere un deterrente integrando il tutto con una rete di telecamere di sorveglianza…
Il doppio modulo si troverà soltanto nel dispositivo master, quello che avrà il compito di comunicare i dati in remoto. Il dispositivo radio invece avrà il compito di diffondere o raccogliere localmente i dati degli apparecchi della sua zona. Fare tutto con il GSM sarebbe stato complicato e comunque si sarebbe dovuta gestire una Scheda sim per ogni lampione(scomodo e costoso). La gestione via SMS è quella più cpmoda e facile da gestire.
L’illuminazione a LED unita alle energie rinnovabili (in questo caso fotovoltaico) è sicuramente il tema del momento. Tutti (anche le amministrazioni locali) si stanno accorgendo che questo è il futuro dell’illuminazione.
Personalmente suggerirei una soluzione stand-alone, non del tipo master-slave.
OK, i costi della dotazione GSM potrebbero essere alti, però si potrebbe pensare a due versioni.
Una versione GSM per lampioni installati in zone fuori città. Invece in città o in zone coperte dalla rete wi-fi (fortunatamente la copertura è in aumento) basterebbe il modulo radio (magari a 2.4GHz). Anche dei ripetitori wi-fi potrebbero risolvere il problema della copertura, come apparato esterno da applicare all’ultimo lampione coperto… ma i costi lieviterebbero di nuovo.
Comunque avere tutti i lampioni in rete sarebbe la soluzione “domoticamente” perfetta 🙂
Se poi pensiame alle integrazioni sopra proposte, come il meteo e l’antiaggressione, allora direi che l’integrazione nella rete web diventerebbe necessaria.
Proviamo ad immaginare: tramite una pagina web posso avere accesso ad ogni lampione e monitorare in tempo reale la temperatura, l’umidità, la velocità del vento etc.
Oppure in caso di aggressione avere il punto preciso o comunque fornire la popolazione di una sicurezza ad alto impatto deterrente. Se poi si integrassero anche sensori mems si potrebbero avere migliaia e migliaia mini stazioni sismiche!
I costi credo siano abbastanza sostenibili forse ammortizzabili con il risparmio energetico!
Dotare ogni lampione di tutte le funzioni necessarie a monitorare il territorio… chi più di lui sta sul campo 🙂
Sto sognando o forse ci si riesce veramente?
“Tutti (anche le amministrazioni locali) si stanno accorgendo……”
progettino interessante potete dare al progettista la mia mail privata,grazie.
Fatto!