Projets:Perso:2013:EnergyHarvester

Energy Harvester
Auteur	Crafty
Lieu d'utilisation final	Electrolab
Utilisateur final	divers gens
Type de projet Projet personnel de Crafty

Projet Energy Harvester

Le principe est de réaliser un Convertisseur électrique qui permette d'alimenter une petit montage à partir d'une source d'énergie très faible telle qu'une cellule solaire, un élément à effet peltier, une biopile ou un moteur stirling. Le contrôleur est prévu pour fournir une tension stable de 5 Volts à partir d'une source produisant entre 0.2 et 5 Volts. Une sortie auxiliaire à 3.3 Volts permettra d'alimenter un micro contrôleur dès qu'il y aura assez d'énergie disponible. Pour assurer la continuité de l'alimentation du montage, un stockage local d'énergie à base de super condensateur est prévu.

Présentation

• Objectif : Tirer le meilleur parti d'une source d'énergie faible pour alimenter un montage.

Nous avons expérimenté au lab de nombreuses sources d'énergie très faibles et il me semble intéressant de réaliser un circuit permettant d'exploiter simplement ces sources pour que l'on puisse les utiliser dans les projets à venir. Il serait par exemple très amusant de faire fonctionner un petit robot avec une bougie chauffe plat...

Caractéristiques/Whishlist

• Puissance de sortie nominale : 2W
• Tension d'entrée 0.2-6V
• Tension de sortie 3.3V & 5V
• Courant de sortie 6mA @ 3V et 400mA @ 5V
• Protection contre les courts-circuits, les inversions de polarité, la surchauffe.
• Robustesse maximale du système vis à vis des opérations de l'utilisateur
• Protections hard :
  • limite de courant + intégrateur
  • Inversion de polarité
  • Surchauffe contrôleur
• Report d'information basique sur la quantité d’énergie disponible
• Validation de la tension de sortie (Power good)
• Design open source / PCB réalisable au lab.

Principe de fonctionnement

La conversion d'énergie se fait en deux étapes : Un premier hacheur de type Boost permet d'élever la tension de la source pour charger des super condensateurs qui feront office de stockage temporaire d'énergie. Un second hacheur élèvera de nouveau la tension des condensateurs et la régulera de manière à fournir les différentes tension de sorties voulues.

Pour ce faire, nous allons utiliser deux circuits LTC3105 qui semblent particulièrement adaptés à nos besoins.

On pourrait déjà imaginer une deuxième version de ce projet qui mettrait en œuvre un LTC3108 pour le premier hacheur ce qui permettrai d'exploiter des sources d'énergies encore plus faibles.

Organisation générale

Organisation interne

Schéma de base

Schéma global

TODOs

ETAPE 0 : Prototype alpha (en cours) =

Cette étape permet de tester les différents sous systèmes et de valider leur fonctionnement individuel. 
Un premier prototype plus ou moins fonctionnel devrait voir le jour.

Le premier PCB va être tiré au lab

Premier routage