Construction d'un Power Router pas à pas

Cet article vous présente la construction d’un Power Router pas à pas.

278828305_2439708296172375_6994791725378317305_n.jpg, juin 2022

L’autoconsommation

Nous avons installé deux modules photovoltaïques d’une puissance crête de 600 Wc. Ils sont associés à deux micro-onduleurs. La puissance maximum unitaire est de 255 W. Au maximum, ils sont en capacité d’injecter une puissance de 510 W:

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Nous avons également construit et installé une petite éolienne Piggott. Elle produit le jour, mais aussi la nuit. La puissance maximale de l’onduleur est de 500 W. Cette puissance s’ajoute à la puissance du champ de capteurs photovoltaïques. Donc au maximum, l’installation (PV + éolien) est capable de produire 1010 W (255 Wc + 255 Wc +500 W).

Si à l’instant t la puissance produite localement est de 500 W et qu’un grille pain nécessite 800 W, alors la puissance de 500 W sera couverte localement et les 300 W manquants seront fournis par le réseau électrique. La puissance souscrite sur le réseau est donc réduite.

A l’inverse, si à l’instant t nous ne consommons pas d’électricité, alors 800 W seront injectés sur le réseau électrique. Le contrat d’autoconsommation ne rémunère pas l’électricité injectée et ne nous incite pas à le faire. Nous avons donc intérêt à consommer ce surplus par exemple en chauffant de l’eau ou en déclenchant un appareil électrique (machine à laver …).

Le schéma de principe suivant illustre la situation :

courbeauto.jpg, juil. 2022

La partie verte est soustraite de la consommation tandis que la partie bleue est injectée sur le réseau.

Le taux d’autoconsommation représente le rapport entre la surface verte et la surface bleue+verte.

Le taux d’autoproduction représente le rapport entre la surface verte et la surface grise+verte.

Plus on installe de capteurs photovoltaïques, plus le taux d’autoconsommation baisse. Autrement dit, le premier capteur est le plus rentable, le second beaucoup moins.

Certains feront installer beaucoup de modules photovoltaïques sur le toit et ne consommeront qu’une petite partie de l’électricité produite tandis que d’autres chercheront à réduire leur consommation, installeront peu de capteurs et chercheront à tout consommer. Devinez où l’on se place…

Si j’installe beaucoup de modules photovoltaïques, j’augmente le taux d’autoproduction mais je baisse le taux d’autoconsommation. L’investissement augmente et la rentabilité diminue.

Si j’installe quelques modules et un routeur solaire, le taux d’autoproduction tend raisonnablement vers 30% et le taux d’autoconsommation vers 90%. L’investissement diminue et la rentabilité augmente.

Le rôle du Power Router

Le Power Router que nous allons construire s’inspire des travaux de Robin Emley et du site openenergymonitor.org. Il embarque les modifications proposées par Philippe de Craene visant à améliorer les mesures, notamment en lien avec les fréquentes variations de puissance induites par les rafales de vent sur une éolienne. Ci-après figurent les variations induites par les nuages sur un seul module photovoltaïque. Il faut imaginer que les variations sur une éolienne sont beaucoup plus fréquentes.

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Avec le schéma qui suit, OpenEnergyMonitor nous explique comment notre compteur électronique s’incrémente au fil du temps. Chaque fois que nous consommons 1 Wh, le compteur électronique s’incrémente d’1 Wh, au bout de 1000 impulsions, c’est le kWh auquel notre facture d’électricité fait référence.

Capture_d_ecran_du_2022-07-10_10-08-33.png, juil. 2022Source : openenergymonitor.org

Le compteur linky dispose de compteurs de consommation et de production. De la même manière, lorsqu’il y a surplus d’électricité produite par une éolienne, un module photovoltaïque, une génératrice hydraulique… , le compteur de production s’incrémente Wh après Wh.

Afin d’éviter que le compteur de production ne s’incrémente d’1Wh, OpenEnergyMonitor nous propose de consommer l’énergie, mais pas trop, afin de stabiliser la production et la consommation d’énergie autour de zéro selon un cycle d’hystérésis.

Capture_d_ecran_du_2022-07-10_10-16-26.png, juil. 2022Source : openenergymonitor.org

Un wattmètre basé sur un Arduino

Sur la base d’un micro-contrôleur Arduino, OpenEnergyMonitor a développé un wattmètre. Il est alimenté par deux capteurs en entrée : un capteur de tension et un capteur de courant.

Lorsque la tension et le courant sont en phase, le système est purement résistif. Cela veut dire que nous sommes en présence d’une résistance pure qui consomme du courant. Ce pourrait être la résistance d’un chauffe-eau, un grille pain ou un convecteur électrique. Le produit de la tension par le courant est positif. La puissance est positive. L’énergie est consommée, il n’y a pas d’injection.

Capture_d_ecran_du_2022-07-10_17-26-26.png, juil. 2022Source : openenergymonitor.org

Lorsque la tension et le courant ne sont plus en phase, le système est capacitif ou inductif. Ce pourrait être un condensateur qui met du temps pour se charger puis se décharge lorsque la tension d’alimentation diminue, ce avec un certain déphasage dans le temps. Cela veut dire que nous sommes en présence d’un moteur, un réfrigérateur, une machine à laver… Le produit de la tension par le courant est souvent positif, mais aussi parfois négatif. La puissance moyenne est positive. L’énergie est consommée, il n’y a pas d’injection.

Capture_d_ecran_du_2022-07-10_17-26-52.png, juil. 2022Source : openenergymonitor.org

Lorsque les courbes de tension et de courant sont en opposition de phase, le produit de la tension par le courant est négatif. La puissance est négative. Ces courbes sont caractéristiques d’une production d’énergie. Nous pourrions être en présence de modules photovoltaïques, d’une éolienne, … qui produisent plus d’énergie que d’énergie consommée par les appareils électriques. Il a injection.

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Source : openenergymonitor.org

Principe du Power Router

Rappel : 1 W.h = 3600 W.s = 3600 joules = 3600 J

Lorsque le Power Router détecte un début d’injection via les capteurs de courant et de tension situés en entrée, à partir du seuil de seuil de 1300 J et avant que 3600 J ne déclenche une impulsion au niveau du compteur électrique (tel que décrit ci-dessus), le Power Router alimente, via un module triac situé en sortie, une résistance électrique jusqu’à ce que la puissance liée à la consommation annule la puissance liée à la production électrique.

La consommation et l’injection s’équilibrent autour de zéro. Si l’injection augmente, la consommation augmente. Si l’injection diminue, la consommation diminue. En dessous du seuil de 1300 J, le Power Router cesse d’alimenter la résistance via le module triac.

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Le triac et le module triac

Un triac est un composant semi-conducteur en silicium avec 3 bornes ou pattes qui permettent au courant de circuler dans les deux sens lorsqu’il est déclenché.

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Une fois enclenché par une impulsion sur la gachette (fire), un triac laisse passer le courant pendant deux alternances d’un courant alternatif.

Le module triac permet d’ajuster la quantité d’énergie à dériver dans la résistance. Il est piloté par le Power Router. Voici ci-après le module triac que nous allons utiliser. On voit au milieu le composant triac évoqué ci-dessus.

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Suggestion : RobotDyn AC Dimmer 8A/16A/24A 600V

Le schéma de principe ci-dessous illustre le fait que le triac est passant uniquement après le délai α.

A l’issue d’un délai α, calculé par le Power Router, une impulsion (fire) est envoyée au module triac afin d’ajuster la puissance à dériver dans la résistance.

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Source https://www.electronics-tutorials.ws/power/diac.html

La durée des 2 alternances ci-dessus est de 20 ms (1 s / 50 Hz). Une seule alternance dure 1 s / 50 Hz / 2 = 10 ms. Pour calculer le déclenchement du triac, la durée d’une alternance a été découpée en 128 intervalles. Chaque intervalle dure 1 s / 50 Hz / 2 / 128 = 0.000078125 s soit environ 78 μs.

Si α est le nombre d’intervalles séparant le point de passage par le zéro (zéro cross) du déclenchement du triac (fire), et que α = 0, alors toute la puissance est dérivée.

Si α = 128, alors le triac ne laisse rien passer.

Lorsqu’il y a production d’énergie, le Power Router intègre la puissance en fonction du temps, c’est à dire qu’il multiplie la puissance par le temps afin de connaître la quantité d’énergie à dériver (E = P x t).

Par exemple, s’il détecte l’injection d’une puissance de 200 W pendant 1 s, puis 300 W pendant 2 s, le Power Router enregistre une quantité d’énergie à dériver de 800 W.s (200 W x 1 s + 300 W x 2 s).

Zéro Cross

Le module triac que nous utiliserons dispose d’une broche ZC pour Zéro Cross.

Il détecte l’instant où l’onde sinusoïdale du réseau électrique (230 V AC) est à zéro volt d’amplitude. A cet instant, le module triac envoie un signal sur sa broche ZC. Dans le graphique ci-dessous, nous pouvons observer trois passages de l’onde sinusoïdale par l’amplitude 0 V : à l’instant t = 0, t = π et t = 2π.

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Le signal sur la broche ZC génèrera une interruption au niveau du Power Router lui permettant de connaître précisément l’instant à partir duquel le délai α devra être appliqué. En outre, l’interruption ZC initiera l’instant opportun pour réaliser une série de calcul de tension, intensité et puissance.

La partie puissance du module triac est alimentée par le réseau électrique AC 230V via les connecteurs L et N . La charge résistive (par exemple la résistance du chauffe-eau) est reliée aux connecteurs LOAD et N du module triac.

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La sortie Z-C du module triac est connectée à l’entrée numérique D2 de notre Arduino. C’est par cette liaison que transitera l’interruption Zéro Cross émise par le module triac vers l’Arduino.

L’entrée numérique PSM du module triac est connectée à la sortie numérique D10 de notre Arduino. Le “fire” sera envoyé depuis l’Arduino vers le module triac via cette liaison.

Les pattes GND et VCC alimentent le module triac. Elles seront connectées aux broches GND et +5V de notre Arduino. Les pattes GND et +5V de l’Arduino seront reliées à une carte à trous de prototypage. C’est depuis cette carte de prototypage que nous alimenterons le module triac

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Un réservoir d’énergie virtuelle

Imaginez un seau rempli, non pas d’eau, mais d’énergie virtuelle. Le Power Router évalue en permanence la quantité d’énergie virtuelle à dériver contenue dans le seau.

Le réservoir dispose d’une capacité de 3600 joules.

Lorsqu’il contient une quantité d’énergie virtuelle inférieure à 1300 joules, le Power Router ne dérive rien. α = 128. Le triac n’est pas passant.

Lorsque la quantité d’énergie virtuelle atteint 1300 joules, le Power Router commence à dériver progressivement dans le triac et de manière linéaire jusqu’à 2300 joules.

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A partir de 2300 joules, il dérive toute l’énergie dans le triac. α = 0. Le robinet est ouvert en grand.

A partir de 3600 joules, le power router allume une LED “overload” afin de signaler un problème lié au fait qu’il n’a pas su dériver toute l’énergie dans la résistance. Cela pourrait arriver par exemple si la puissance de la résistance était inférieure à la puisssance à dériver. Dans notre cas, la puissance est de 1200 W (chauffe-eau) pour une puissance à dériver de 1010 W (PV + éolienne).

Illustration

Il n’y a pas de production d’énergie. Nous consommons de l’énergie. Par convention la puissance est positive. Elle est de 56 W. Le réservoir virtuel est vide : 0 J. Il n’y a pas d’énergie à dériver donc α = 128.

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La production d’énergie est supérieure à la consommmation. II y a surplus d’énergie. Par convention la puissance est négative. Elle est de -235 W. Le réservoir virtuel se remplit. Il est rempli à 852 J. La consigne de 1300 J n’étant pas atteinte, le Power Router ne dérive pas d’énergie donc α = 128.

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La production d’énergie est toujours supérieure à la consommmation. II y a surplus d’énergie. Par convention la puissance est négative. Elle est de -238 W. Le réservoir virtuel se remplit. Il est rempli à 1327 J. La consigne de 1300 J est atteinte, le Power Router commence à dériver dans la résistance du chauffe-eau. α = 124.

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La consommation d’énergie liée à la dérivation d’énergie dans la résistance du chauffe-eau équilibre la production d’énergie. α = 90. Le Power Router cherche le point d’équilibre autour d’une puissance nulle (cycle d’hystérésis). Le réservoir virtuel se stabilise autour de 1592 J.

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La sonde de tension

La sonde de tension évoquée ci-dessus est un petit transformateur qui abaisse la tension du réseau et conserve la même fréquence (environ 50 Hz).

Nous allons mesurer la tension en sortie d’un petit transformateur AC 230 -> AC 9V à l’aide d’un multimètre.

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(Suggestion : transformateur YHDC Store PE3013-M 230DC/6V DC).

Nous observons une tension alternative de 10.36 V dont une représentation graphique serait similaire à la courbe qui suit.

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La tension admissible par le micro-contrôleur Arduino doit être comprise entre 0 V et +5 V. Nous allons devoir travailler le signal issu du petit transformateur afin que la tension soit comprise entre 0 et +5V.

Pour cela, nous allons construire un pont diviseur de tension que nous allons placer entre la masse (GND) et le +5V de notre Arduino afin que le “middle point” ne soit plus 0 V mais 2.5 V.

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Dans notre cas, les résistances R1 ont une valeur d’1 kΩ. Le condensateur a une valeur de 10 μF. La résistance R2 est calculée en fonction de la tension efficace mesurée aux bornes du transformateur (voir photo ci-dessus : 10.36V) soit R2 = 0.7 x 10.36 - 1 = 6.252 kΩ.

Ne disposant pas de cette résistance, nous allons mettre en série les résistances disponibles jusqu’à obtenir la résistance immédiatement supérieure afin que la tension en entrée du micro-contrôleur soit inférieure à 5V et ainsi ne pas détériorer notre Arduino. Dans notre cas R2 = 1 kΩ + 1 kΩ + 4.7 kΩ = 6.7 kΩ.

Nous allons poser notre Arduino NANO, insérer puis souder les composants sur une plaque à trous de prototypage. Les connecteurs male ou femelle des câbles “Dupont” sont coupés puis les câbles sont soudés sur la plaque à trous afin de réduire le risque de problème de connexion.

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Le condensateur C1 est polarisé. Cela veut dire qu’il y a un sens respecter. La patte négative est plus courte. Elle est repéré “-” sur le composant et est reliée à la masse GND.

La sortie A1 décrite dans le schéma ci-dessus est connectée à l’entrée analogique A1 de notre Arduino. La masse (GND) et le +5V décrits ci-dessus, sont connectés aux broches GND et +5V de notre Arduino (ici un NANO).

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Notre Arduino lira une tension analogique comprise entre 0 V et 5 V qu’il convertira en une valeur numérique comprise entre 0 et 1023 via un convertisseur interne (Convertisseur Analogique Numérique CAN). 2.5V étant le “middle point”, alors le chiffre 511 représentera 0 V.

Une calibration de la tension sera effectuée à la mise en route du Power Router afin d’associer précisément la tension lue avec la tension effective du réseau. Pour cela, nous utiliserons un Wattmètre afin de disposer d’une valeur de référence.

La sonde de courant

La sonde de courant évoquée ci-dessus est un capteur de courant alternatif à noyau fendu.

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(Suggestion : YHDC SCT010 Φ10 80A-26.6mA, sans résistance burden !).

La tension admissible par le micro-contrôleur Arduino doit être comprise entre 0 V et +5 V. Nous allons devoir travailler le signal afin que la tension soit comprise entre 0 et +5V.

Pour cela, nous allons construire un pont diviseur de tension que nous allons placer entre la masse (GND) et le +5V de notre Arduino afin que le “middle point” ne soit plus 0 V mais 2.5 V.

Volontairement, nous avons choisi une sonde de courant sans résistance burden. Par ailleurs, nous avons choisi un modèle de sonde de courant autorisant le passage d’un câble de 10 mm de diamètre. En effet, le diamètre du câble de “phase” arrivant au tableau électrique avec isolant est proche 8 mm.

Le but de la résistance de détection de courant est de générer une tension proportionnelle au courant qui peut être vue par le circuit de mesure de tension. La résistance est le lien entre la tension et le courant (U = R x I). Attention, plus la résistance est grande, plus la tension est élevée !

Nous devons nous assurer que la tension aux bornes de la résistance burden ne dépassera pas 2.5 V afin de ne pas endommager notre Arduino.

Le choix de la résistance burden dépend du courant maximum qui traversera le capteur de courant et du rapport en nombre de tours entre l’enroulement primaire et l’enroulement secondaire.

Par exemple, si nous choisissons le transformateur de courant YHDC SCT010 80 A : 26.6 mA, alors le rapport en nombre de tours entre l’enroulement primaire et l’enroulement secondaire est 80 / 0.0266 soit 3000.

La relation entre la valeur maximale et la valeur efficace pour des tensions alternatives est la suivante : U max = U efficace x √2.

Si le courant efficace admissible par la sonde de tension est de 80 A, alors la valeur maximale du courant sera de 80 A x √2 = 113.13 A. En sortie du capteur de courant, nous obtiendrons une valeur maximale de 113.13 A / 3000 = 0.03771 A. La résistance burden idéale serait de 2.5 V / 0.03771 A = 66 Ω.

Ayant souscrit un abonnement d’une puissance de 6 KVA, l’intensité ne dépassera pas 30 A. La résistance burden idéale est de 2.5 V x 3000 / (√2 x 30 A) = 176 Ω. Pour les raisons invoquées ci-dessus. il est nécessaire de choisir une résistance d’une valeur inférieure. Nous allons donc installer une résistance d’une valeur inférieure à 176 Ω. Nous disposons (en stock) d’une résistance d’une valeur de 100 Ω que nous allons installer aux bornes du capteur de courant (ci-après identifiée R3).

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Nous allons souder les composants sur la plaque à trous de prototypage.

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Voici une vue de dessous. Les pattes son pliées et soudées afin de réaliser les pistes. La piste +5V a été calée afin d’arriver sur la broche +5V de l’Arduino NANO.

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La sortie A0 décrite dans le schéma ci-dessus est connectée à l’entrée analogique A0 de notre Arduino. La masse (GND) et le +5V décrits ci-dessus, sont connectés aux broches GND et +5V de notre Arduino.

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Notre Arduino lira une tension analogique comprise entre 0 V et 5 V qu’il convertira en une valeur numérique comprise entre 0 et 1023 via un convertisseur interne (CAN). 2.5V étant le “middle point”, alors le chiffre 511 représentera 0 V. Cette tension sera représentative du courant traversant la sonde de courant. Si la tension est de 2.5 V, cela traduira que la sonde de courant est traversée par aucun courant : 0 A.

Une calibration de l’intensité sera effectuée à la mise en route du Power Router afin d’associer précisément l’intensité lue avec l’intensité effective parcourant la sonde de courant. Pour cela, nous utiliserons un Wattmètre afin de disposer d’une valeur de référence.

Module d’alimentation

Du fait que l’alimentation 230V AC est nécessaire pour la sonde de tension, alors nous allons profiter de sa présence pour alimenter un module d’alimentation (convertisseur 230V AC -> 9V DC) afin d’alimenter le micro-contrôleur Arduino NANO par la broche Vin.

Alim9VDC.png, juil. 2022(Suggestion : Transformateur abaisseur de précision Buck, AC-DC W, 500mA 9V)

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La sortie GND du module d’alimentation est connectée à la broche GND de notre Arduino NANO.

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La sortie + 9V DC du module d’alimentation est connectée à la broche Vin de l’Arduino NANO.

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Afficheur LCD 16x2 I2C

L’installation d’un afficheur LCD est facultative. Le Power Router peut très bien fonctionner sans. Cependant, les informations affichées vous informent de son bon ou mauvais fonctionnement. Elles peuvent vous aider à prendre des décisions. Par exemple : j’ai trop d’énergie, je lance mon lave-linge.

Cet écran permet d’afficher 2 fois 16 caractères en lettres blanches sur fond bleu. Ce type d’écran consomme très peu d’énergie.

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I2C est un bus informatique. Le module I2C permet ici de relier facilement le micro-contrôleur Arduino NANO à l’afficheur LCD en utilisant seulement deux lignes : SDA (Serial DAta) et SCL (Serial CLock). Ce module est soudé à l’arrière de l’afficheur LCD.

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La broche SDA du module I2C est reliée à la broche A4 de notre Arduino.

La broche SCL du module I2C est reliée à la broche A5 de notre Arduino.

Les broches VCC et GND du module I2C sont respectivement reliées aux broches +5V et GND de notre Arduino

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LEDs indiquant l’activité et l’overload

L’installation de LEDs est facultative. Le Power Router peut très bien fonctionner sans. Cependant, elles informent du bon ou mauvais fonctionnement du Power Router.

Par exemple : l’activation de la LED Overload informe l’utilisateur du fait que le réservoir d’énergie virtuelle a dépassé 3600 joules. Physiquement cela veut dire que le Power Router ne réussit pas à dériver toute l’énergie dans la résistance, et qu’il est fort probable que le surplus d’énergie soit injecté sur le réseau électrique.

La LED bleue Activity est allumée lorsque la réserve d’énergie virtuelle dépasse le seuil de 1300 joules. Elle signale une activité normale.

La LED rouge Overload est allumée lorsque la réserve d’énergie virtuelle dépasse le seuil de 3600 joules. Elle signale une anomalie.

Les LED sont polarisées. Cela veut dire qu’il y a un sens respecter. La patte la plus courte de chacune des deux LED est le coté négatif appelé “cathode”.

Si nous alimentons les LED directement en 5 V (tension délivrée par l’Arduino), elles éclairent mais, le courant qui les traverse est excessif et elles finissent par chauffer et griller. Pour limiter le courant, nous allons câbler une résistance en série avec chaque LED.

Les caractéristiques techniques des LED sont normalement données par le constructeur dans un document technique appelée datasheet. N’en disposant pas, nous allons partir sur une tension maximale de 2.1 V aux bornes de la LED et un courant maximal de 20 mA.

Nous calculons la chute de tension nécessaire : U résistance = U alim_5V - U led = 5 V - 2.1 V = 2.9 V.

Nous calculons ensuite, à l’aide de la loi d’Ohm (U = R x I), la valeur de la résistance en tenant compte de la valeur du courant maximal admissible par la LED (20 mA).

R résistance = U résistance / 20 mA = 2.9 V / 0.02 A = 145 Ω.

Ne disposant pas d’une résistance de 145 Ω, nous allons choisir une résistance en stock d’une valeur immédiatement supérieure, soit 220 Ω.

Les cathodes sont chacune reliées à une résistance de 220 Ω afin de limiter le courant traversant la LED. Les résistances sont reliées à la broche GND de notre Arduino.

La patte la plus longue de chacune des deux LED est le coté positif appelé “anode”.

L’anode de la LED Overload est reliée à la broche numérique D13 de notre Arduino.

L’anode de la LED Activity est reliée à la broche numérique D3 de notre Arduino.

Capture_du_2021-12-11_14-26-54.png, juil. 2022

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Atelier de découverte du solaire photovoltaïque

Le samedi 7 juillet 2022, l’association P’tiwatt organisait un atelier de découverte du solaire photovoltaïque.

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Cet atelier visait à partager des connaissances théoriques et pratiques autour de la production d’électricité photovoltaïque. Au programme : le gisement solaire, l’évaluation du productible, les masques solaires, la simulation, montage d’un module photovoltaïque, le routage des surplus ou encore l’électricité en site isolé.

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Merci à toutes et tous pour la réussite de cette journée.

Rencontre créative CO2 moins

L’association P’tiwatt organise, le samedi 3 septembre 2022, un temps d’échange sur la thématique de la réduction des émissions de CO2.

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Nous commerons à partir de 9h30 autour d’un café. Les participants seront invités à présenter une action ou un projet en lien avec cette thématique, et son impact sur la réduction des émissions de carbone.

A l’issue de cet échange, nous projetons, pour celles et ceux qui le soutaitent, de leur présenter le micro-contrôleur Arduino et le power router.

Horaires : le samedi 3 septembre 2022, à partir de 9h30
Lieu  : 29 bis, rue Saint Léger - 27120 Villégats
Pause repas : la pause repas sera organisée selon le principe de l’auberge espagnole
Réservation : merci de vous inscrire. Pour cela, solliciter votre inscription à l’adresse ptiwatt at mailoo.org

Atelier de découverte du solaire thermique

Le samedi 25 juin 2022, l’association Le ResSource’Eure organisait un atelier de découverte du solaire thermique à Saint Georges Motel. Cet atelier avait pour objet de familiariser les participants avec la mise en œuvre d’une installation solaire thermique.

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L’atelier alternait théorie et pratique. Les grands principes théoriques ont été présentés, ainsi que les principales erreurs à éviter.

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L’association P’tiwatt était partenaire de cet atelier. Nous avons passé un très bon moment.

Un grand merci pour l’accueil, l’organisation et la convivialité, sans oublier les participants !

Atelier de découverte du solaire thermique

Le samedi 18 juin 2022, l’association P’tiwatt organisait un atelier de découverte du solaire thermique.

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Cet atelier visait à partager des connaissances théoriques et pratiques autour de la production d’eau chaude solaire thermique. Au programme : le gisement solaire, l’évaluation des besoins, prévenir les surchauffes, les masques solaires, la simulation, montage d’un chauffe-eau solaire, initiation à la plomberie, introduction au chaufffage …

IMG_20220618_142756.redimensionne.jpg, juin 2022

Merci à toutes et tous pour la réussite de cette journée.

Atelier de découverte Arduino & Power router

Le samedi 11 juin 2022, l’association P’tiwatt organisait un atelier portant sur la fabrication du Power Router piloté par le micro-contrôleur Arduino.

IMG_20220612_132609.redimensionne.jpg, juin 2022

Après une courte présentation du micro-contrôleur Arduino et du power router, nous avons poursuivi la fabrication d’un power router et débuté la construction d’un autre.

IMG_20220611_115748.redimensionne.jpg, juin 2022

Le lendemain, nous avons fabriqué un troisième Power router afin de tester l’usage d’un Arduino Nano.

IMG_20220612_202618.redimensionne.jpg, juin 2022

Merci à tous les participants.

Fabriquer un power router

Le power router est un dispositif qui absorbe le trop d’énergie produit localement soit par une éolienne, soit par des modules photovoltaïques, ou encore tout autre équipement afin de ne pas injecter cette énergie sur le réseau public.

IMG_20201112_193024.redimensionne.jpg, nov. 2020

11 juin 2022

Nous avons organisé un petit atelier de dernière minute le samedi 11 juin 2022.

A cette occasion, nous avons souhaité finaliser le power router pré-construit par Pascal et débuter la construction d’un power router basé sur un Arduino NANO.

En début d’atelier, nous avons échangé sur les principes théoriques portant sur Arduino et le Power router, puis nous avons lancé deux fabrications en parallèle.

La journée à été trop courte … et nous avons manqué de temps.

Un autre power router, basé sur un Arduino NANO a été construit depuis.

Il est associé à un module triac qui laisse passer 16A.

Par rapport à l’usage d’une carte Arduino UNO, il présente l’avantage d’avoir de meilleures connexions parce qu’elles sont soudées sur la carte de prototypage.

IMG_20220612_202624.jpg, juin 2022

23 avril 2022 

Quelques mots afin de répondre aux dernières interrogations déposées dans les commentaires.

Lorsque le chauffe-eau électrique atteint sa température nominale (par exemple 60°C), le thermostat pilote un relais qui dirige le surplus énergétique vers un radiateur résistif pour dissiper les calories gratuites dont le réseau électrique ne veut pas. Cela contribue au chauffage de votre eau chaude et de votre logement.

Le schéma du câblage du système de transfert de l’énergie dans l’eau chaude (STEEC) est le suivant :

StEEC-SCHEMA.redimensionne.jpg, nov. 2020

Le STEEC complète le power router. Il comprend une minuterie qui déclenche l’appoint électrique, par exemple la nuit (de 2h à 6h), à un moment qui pose moins de contraintes sur le réseau électrique (c’est mieux qu’à 19h). Cet appoint nocturne, nous l’utilisons uniquement en hiver jusqu’à la mi-avril, mois à partir duquel nous sommes très souvent autonomes en énergie solaire thermique. Trois options permettent de déclencher l’appoint électrique : il peut être 1-forcé, 2-lié à la minuterie, 3-désactivé.

Ce système permet de disposer d’eau chaude au réveil et de placer le chauffe-eau dans un état (c’est à dire plus froid) tel qui pourra recevoir/absorber l’énergie solaire du jour.

Le système STEEC augmente le taux d’autoconsommation, c’est à dire la part consommée de l’énergie produite. Il réduit ainsi la facture énergétique. Il limite l’investissement matériel, financier et réduit en conséquence l’impact sur l’environnement.

Nous avons constaté que le STEEC peut réduire la facture énergétique jusqu’à 22% avec seulement 2 modules photovoltaïques. Ce chiffre est donné sous réserve d’appliquer quelques principes évident de sobriété énergétique. Nous concernant, le STEEC nous a permis de passer de 1 250 kWh à 977 kWh. Sachant que la consommation électrique moyenne d’un foyer français est d’environ 5 000 kWh.

Le STEEC et le power router se passent de Wifi, la solution est 100% filaire. Par principe de précaution, nous ne souhaitons par être parcourus inutilement pas une fréquence d’ondes de 2.4Ghz (en effet, il ne nous viendrait pas à l’idée de faire fonctionner un micro-onde avec la porte ouverte).

La bibliothèque qui permet de gérer l’afficheur LCD est disponible ci-dessous (LiquidCrystal_I2Cbonne.zip). Il est nécessaire d’ajouter cette bibliothèque à l’interface de développement (IDE) Arduino. Parfois il faut renommer l’ancienne biblothèque afin que l’IDE n’aille pas la chercher.

Avant de mettre en service votre power routeur, il est impératif de calibrer la tension et le courant à l’aide d’un wattmètre ou d’une résistance connue (par exemple une lampe à incandescence). Il s’agit d’ajuster les paramètres fVCalibration et fICalibration. Par exemple pour une lampe de 75 W à filament, il s’agira d’obtenir un courant d’environ 0.32 A, une tension comprise entre 230 et 240 V et une puissance de 75 W. Le mieux est de s’appuyer sur les résultats de mesure d’un wattmètre lequel coûte une douzaine d’euros et vous servira pour contrôler la consommation de vos appareils électriques.

Il est nécessaire de positionner les paramètres bVerbose et bCalibration à true le temps de la calibration afin de visualiser les valeurs électriques (tension, intensité, puissance …) dans le moniteur série de l’IDE Arduino. Ensuite il faut positionner les paramètres bVerbose et bCalibration à false afin de ne pas consommer inutilement du temps de calcul et ralentir le power router.

Le power router est précis et réactif, nous l’avons testé depuis plusieurs années à l’aide de 2 modules photovoltaïques et d’une éolienne Piggott laquelle induit de fréquentes variations en matière de production d’énergie.

IMG_20220420_142027.redimensionne.jpg, avr. 2022

Nous travaillons au fait d’augmenter sa capacité en terme de puissance à dériver, bien que nous défendions l’idée qu’une puissance raisonnable est préférable à une grande surface de modules photovoltaïques associée à des batteries.

Par curiosité, nous testerons prochainement une nouvelle version du power router basée sur un Arduino MINI-M0 SAMD21 48 Mhz (un ATmega328 est cadencé à 16 Mhz) : 14be6c5b-cc4f-45d2-808a-5c418a8f3d3e.jpg, avr. 2022 Le power router est un système ouvert (ce n’est pas une boîte noire). L’algorithme est fourni ci-dessous. Vous pouvez le modifier à souhait.

20201115_PowerRouter_v325.ino

En fabriquant le power router et le STEEC par vous même, vous ferez un pas supplémentaire vers votre propre autonomie intellectuelle, financière et énergétique. Vous serez en mesure de comprendre son fonctionnement et de le réparer en cas de besoin.

Un atelier sera organisé au profit des adhérents de l’association P’tiwatt le 3 septembre 2022. Nous fabriquerons la nouvelle version du power router. En fonction de l’avancement en fin de journée, nous programmerons une seconde journée.

26 février 2022 

Il se peut que vous ayez consulté le retour d’expérience portant sur la mise en oeuvre du STEEC. Les relais utilisés sont limités à 8A. La référence des relais est Schneider Électrique DPDT RSB2A080P7 de 8A série RSB). Ils sont montés sur un socle : Schneider Électrique RSZE1S48M Embase 10A 250 VAC série Zéliov.

L’usage de ce relais (8A) est possible parce que la puissance crête de notre installation photovoltaïque couplée à l’éolienne est faible. Notre intallation est conforme aux valeurs de l’association P’tiwatt : la sobriété.

Vous cherchezpeut-être un relais un peu plus costaud pour passer plus de puissance. Il vous faut chercher un relais DPDT, dont la bobine peut être alimentée par une tension de 230VAC et acceptant une tension au niveau des contacts de 250VAC minimum. A priori, le relais Finder réf. N°62.32.8.230.0000 et la base Finder réf. n°92.03 font l’affaire. Ce relais peut être monté sur un rail et accepte 16A. A vous de vérifiez cela auprès du fournisseur de votre power router ou de votre électricien préféré.

42468333.jpg, fév. 2022

2787300-40.jpg, fév. 2022










25 décembre 2021

L’association P’tiwatt ne vend pas le power router. Il vous appartient de le construire et de prendre vos responsabilités.

Avant de mettre en place un champ photovoltaïque, nous vous recommandons d’appliquer la démarche NégaWatt, à savoir respecter l’ordre suivant :

  • priorité n°1 : réduire vos consommations,
  • priorité n°2 : adopter des appareils électriques efficaces,
  • priorité n°3 : installer éventuellement 1 à 3 capteurs photovoltaïques au maximum.

En auto-consommation sans stockage, le power router permet d’augmenter le taux d’auto-consommation en dirigeant le surplus énergétique, par exemple, dans un chauffe-eau électrique.
Plus vous installez de capteurs photovoltaïques, moins ils sont rentables.
Le premier capteur photovoltaïque installé est rentable, les suivants, beaucoup moins.
Vous serez alors tentés de monter des usines à gaz pour tenter de consommer le surplus non consommé.
C’est à ce moment que les dérives s’installent. Économiquement et écologiquement, ce n’est pas une bonne affaire. Renseignez-vous !

Une auto-installation photovoltaïque coûte actuellement environ 1 € du Wc.
En auto-installation, une installation de deux capteurs photovoltaïques coûte plus ou moins 600€.
Si vous faites installer le champ de capteurs photovoltaïques, le coût de l’installation doit rester inférieur à 1,9 € du Wc pour rester économiquement rentable.
Au delà, il est urgent de vous renseigner et d’activer l’alarme suivante : Suis-je en train de me faire arnaquer ?

RobotDyn diffuse un dimmer 16/24A

Module-de-Gradation-Haute-Charge-Logique-1-Canal-16-24a-600-V-3-3-V-5V.jpg_Q90.jpg_.webp, janv. 2022

https://fr.aliexpress.com/item/1005001965951718.html?spm=a2g0o.store_pc_groupList.8148356.23.5135230frdD40y

RobotDyn diffuse un dimmer 8A

Variateur-de-Lumi-re-AC-1-Canal-Logique-3-3V-5V-AC-50-60-Hz-220.jpg_Q90.jpg_.webp, janv. 2022

Hff135124c1094310ba7dbc812a8f2ef6O.webp, janv. 2022











21 novembre 2020

Afin d’optimiser l’autoconsommation, un dispositif nommé Station de Transfert de l’Électricité dans l’Eau Chaude a été mis en place.

Pour l’occasion, un nouveau power router a été fabriqué :

PR.jpg, nov. 2020

Puis un autre :

IMG_20201112_193024.redimensionne.jpg, nov. 2020

Voici le schéma de câblage du STEEC, un dispositif qui fait l’interface entre le chauffe-eau stéatite et le power router afin de garantir une optimisation de la consommation du surplus énergétique.

StEEC-SCHEMA.redimensionne.jpg, nov. 2020

Le thermostat du chauffe-eau est dérivé pour piloter 2 relais.

CE-DERIVATION.jpg, nov. 2020

Un premier relai oriente l’énergie vers la résistance du chauffe-eau ou vers un chauffage électrique.

IMG_20201114_184741.redimensionne.jpg, nov. 2020

Un second relai est piloté par une minuterie et le thermostat afin de forcer l’appoint électrique.

IMG_20201118_165803.redimensionne.jpg, nov. 2020

Un compte rendu détaillé de la mise en œuvre du STEEC est disponible ici.

18 juin 2020

Deux modifications ont été apportées :

  1. - ligne n°98 : la valeur fMargeSecuritéWatt a été portée à 0 ;
  2. - ligne n°299 : la sécurité fMargeSecuritéWatt a été ajoutéeplutôt que retranchée.

Il est possible d’augmenter la valeur de fMargeSecuriteWatt si l’on souhaite consommer et réduire le risque d’injecter.

2 mai 2020

Voici une déclinaison du power routeur proposé par Philippe De Craene.

IMG_20200502_123633.redimensionne.jpg, mai 2020

La boite de dérivation intègre :

  • une carte Arduino UNO R3 ;
  • une carte d’extension (shield) sur laquelle sont soudés les composants ;
  • un module de commande de triac ;
  • une commande de délestage ;
  • un afficheur LCD 2 lignes x 16 caractères ;
  • un petit transformateur encapsulé YHDC AC230V -> AC6V 1.5VA ;
  • un dispositif abaisseur de tension : AC230V -> DC9V qui alimente la carte Arduino via Vin ainsi que la commande de délestage ;
  • un relai SSR (qui assure la fonction de délestage ) et un petit radiateur : ;
  • un petit fusible (qui protège l’alimentation de la partie Arduino, pas la charge. Sur la photo ci-dessous, on voit que le module triac est raccordé à l’alimentation de la carte Arduino, c’est uniquement à des fins de test).

IMG_20200502_121356.redimensionne.jpg, mai 2020

IMG_20200502_121406.redimensionne.jpg, mai 2020

Pour le capteur de courant sensible, le capteur de courant sensible YHDC SCT010 a été utilisé parce que le câble électrique de l’habitation ne passait pas dans le capteur de courant sensible YHDC SCT006.

Concernant l’algorithme, une version ancienne du power router a été personnalisée des fins d’appropriation (dans le sens de la compréhension). Pour la calibration, la valeur de l’intensité Irms renvoyée ne collait avec la valeur renvoyée par un wattmètre externe. Cela n’altérait pas la valeur de la puissance réelle et donc de la quantité d’énergie à dériver. Cela gênait pour calibrer la mesure de l’intensité. Le filtre pass bas issu de la bibliothèque EmonLib.zip de OpenEnergyMonitor a été appliqué, la valeur renvoyée correspondait à la valeur du Wattmètre.

Voici la version du code installée dans ce power router : 20200502_PowerRouter_v324.ino

Remarques importantes :

  • le 230V, dans le meilleur des cas ça pique, dans le pire, ça tue!  ;
  • ce power routeur est adapté à de faibles puissances (ici 1200W max) ;
  • la sortie LOAD du module Triac ressemble à tout sauf à du 230V stabilisé. Ne peut être connecté à cette sortie qu’une résistance pure. Ne connectez pas un chauffe eau électrique doté d’une carte électronique à cette sortie, utilisez la commande de délestage.

4 novembre 2018

Voici une déclinaison du power routeur, proposé initialement par Philippe De Craene, et modifié pour des besoins propres.

IMG_20181104_123029.resized.jpg, mai 2020

Les pistes du module triac ont été doublées :

doubler-les-pistes-avec-du-fil-electrique.redimensionne.jpg, mai 2020

6 mai 2020

Quelques petites modifications ont été apportées, notamment pour le calcul de la valeur de “dim” (fire du triac) qui auparavant avant utilisait une fonction trigonométrique et utilise désormais une fonction linéaire probablement plus économe en temps de calcul.

Voici la version du code installée dans ce power router : 20200506_PowerRouter_v324.ino

17 juillet 2019

Lien vers la version 3.6 : https://create.arduino.cc/projecthu…

27 avril 2019

Lien vers la dernière version du tutoriel du power router proposé par Philippe de Craene : Fabriquer un Power router qui fonctionne V1.9 - 270419.pdf

20190113_211927_resized_1.jpg

Lien vers le code source du power router version 3.5 :

PowerRouter_v3.5.ino

Lien vers des outils et bibliothèques :

testminmax.ino.ino

testtriac4.ino

voltage_and_current.ino

TimerOne-r11.zip

Timer-2.1.zip

LiquidCrystal_I2Cbonne.zip

Planning des activités P'tiwatt 2022

1-cadre.jpg, juil. 2021

Suite à l’assemblée générale du 12 février 2022, l’association P’tiwatt organise :
- un atelier de découverte du solaire thermique le samedi 18 juin 2022,
- un atelier de découverte du solaire photovoltaïque le samedi 2 juillet 2022,
- une rencontre créative le samedi 3 septembre 2022.

Dernière minute : un atelier de fabrication d’un power router sera organisé le samedi 12 juin 2022

Ateliers de découverte

L’association P’tiwatt organise un atelier de découverte du solaire thermique et photovoltaïque respectivement les samedis 18 juin et 2 juillet 2022.

Ces ateliers sont théoriques, ponctués par des activités pratiques.
Participation aux frais associatifs et par atelier : 20 euros.
Adhésion : 5€ par famille pour une année.
Horaires : de 9h à 17h.
Lieu du stage : 29 bis, rue Saint Léger - 27120 Villégats.
Pause repas : prévoir votre casse-croûte.
Attention : le nombre de places est limité (complet).
Réservation : écrire à Dominique sur l’adresse ptiwatt at mailoo.org.

Rencontre créative

L’association P’tiwatt organise une rencontre créative et participative le samedi 03 septembre 2022. Cette rencontre est réservée aux adhérents. Le but est de permettre à chaque adhérent de partager, sur une durée de 15 à 20 min, ses travaux et expérimentations en matière de réduction des émissions de carbone. Au cours de l’après-midi, nous lancerons un atelier de découverte du micro-contrôleur Arduino et de fabrication d’un power router. A l’issue de cet atelier, nous programmerons un second atelier pour achever la fabrication du power router.

Participation aux frais : prévoir une participation si vous êtes intéressés par l’acquisition d’un power router.
Horaires : de 10h à 18h max.
Lieu du stage : 29 bis, rue Saint Léger - 27120 Villégats.
Pause repas : nous prévoyons une pause d’1h30 dans une pizzéria.
Réservation : informer Dominique de votre participation et de votre intérêt pour acquérir l’acquisition d’un power router (écrire à l’adresse ptiwatt at mailoo.org).

Fabriquer un power router

278828305_2439708296172375_6994791725378317305_n.jpg, juin 2022

Le samedi 12 juin 2022, nous fabriquerons un power router au cours d’un atelier collectif. L’organisation de cet atelier a été décidée au dernier moment et nous en sommes désolés. Il s’agit de profiter de la demande d’assistance de Pascal pour fabriquer collectivement un Power Router. En parallèle, nous en fabriquerons un autre basé sur un Arduino Nano.

Horaires : de 9h à 18h max.
Lieu  : 29 bis, rue Saint Léger - 27120 Villégats.
Pause repas : nous prévoyons une pause d’une heure, merci d’apporter votre panier.
Réservation : informer Dominique de votre participation (écrire à l’adresse ptiwatt at mailoo.org).

Coupe de france

Victoire de la Pétanque Marchoise contre Ahun 19/12

 

 

Championnat Doublette CD23

Kevin et Momo Champions…

Steve et Benoist en 1/2…

bravo