Brique solaire éternelle à supercondensateur (Infinity Sun Jar)

Infinity Sun Jar V3.0

Infinity Sun Jar V3.0

L'Infinity Sun Jar est l'un des nombreux projets Preppers ou Survivaliste présenté par Richard sur sa chaîne Youtube R&T Preppers.

Les survivalistes (ou preppers) sont des personnes prudentes qui souhaitent être préparées aux diverses catastrophes ou dangers qui pourraient survenir à tout instant : ouragans, sécheresse, tornades, feux de forêt. Pour un plus long terme, certains se préparent aussi à devoir vivre de façon indépendante et autonome dans le cadre d'une éventuelle guerre civile (ou de simples troubles civils), guerre mondiale, ou d'un effondrement économique.

C'est dans cet état d'esprit que Richard a conçu une sorte de pavé photovoltaïque éternel : l'Infinity Sun Jar. Cette brique solaire peut se comparer aux petites lampes solaires de jardin vendues dans le commerce, sauf que l'Infinity Sun Jar est conçue pour durer.

En effet, une pile AA utilisée quotidiennement ne peut durer que 1 an maximum, tandis qu'un supercondensateur pourra fonctionner pendant 20 ans...

Cette brique solaire éternelle est proposée en matériel open source.
Tous les schémas sont disponibles sur Github : github.com/infinitysolarjar

Ci-dessous sont présentées les différentes vidéos diffusées par Richard montrant étape par étape la mise au point de sa brique solaire à supercondensateur.
Les passionnés d'électronique et de matériel Open Source peuvent lire aussi les articles suivants :

Infinity Sun Jar V3.1 (14 février 2015) :

Infinity Sun Jar V3.0 (24 avril 2014) :

Transcription de la vidéo :

Bonjour,

Je suis heureux de présenter la version 3 de la brique solaire éternelle. La version 2 utilisait un panneau solaire et un supercondensateur avec une petite carte électronique soudée sur celui-ci.
La version 3 utilise deux panneaux solaires et deux supercondensateurs pour une luminosité 4 fois plus forte quelque soit la météo.

La version 2 fonctionne toujours très bien, mais le soucis est que la recharge solaire est très peu efficace en raison d'un montage très basique. C'est juste un panneau solaire branché directement au supercondensateur avec une diode anti-retour.

Cela fonctionne, mais c'est dur d'arriver à une pleine charge et le panneau solaire ne fonctionne jamais à son Point de Puissance Maximum.

Avec la version 3 d'un autre côté, j'ai doublé la capacité en panneau solaire mais aussi le stockage d'énergie avec deux supercondensateurs et j'utilise en plus le Circuit Intégré ZSPM4523 permettant de recharger les supercondensateurs au Point de Puissance Maximum.

Le ZSPM4523 est un chargeur MPPT permettant de retirer un maximum de courant en provenance d'une cellule solaire, ce qui nous donne une recharge 4 fois plus rapide. Grâce à cette puce, j'ai pu augmenter la taille des supercondensateurs afin de stocker plus d'énergie tout en conservant le même circuit boost. Celui-ci n'a pas changé du tout entre la version 2 et la version 3, hormis la résistance limitant l'intensité du courant au niveau de la LED. La version 2 a une résistance de 200 ohms, alors que la version 3 a une résistance de 30 ohms, ce qui donne environ 4 fois plus de luminosité.

J'ai aussi ajouté un petit port mini-USB pour les jours nuageux. C'est vraiment en cas de grosse couverture nuageuse ne laissant pas passer de soleil du tout. Si vous souhaitez obtenir 16 heures d'autonomie, vous pouvez alors recharger la brique solaire en USB.

Attention, il ne faut pas la brancher à un port USB d'ordinateur car ça pourrait le griller. Il faut utiliser un chargeur USB sur secteur comme celui-ci.

[...]



L'Infinity Sun Jar (V2.0) est en vente sur Tindie.com (24$) :
Infinity Supercapacitor Solar Sun Jar Unit
Pour une livraison en France, il faut ajouter 15$ de frais d'expédition pour une unité (3$ de plus pour chaque unité supplémentaire).



Infinity Sun Jar est désormais un matériel Open Source (30 septembre 2013) :

pcb infinity sun jar
schema brique solaire

Assemblage des composants de l'Infinity Solar Jar pour la vente (27 août 2013) :


Infinity Sun Jar Finished Project (16 avril 2013) :

Transcription de la vidéo :

Bonjour tout le monde. J'ai la version finale du projet de brique solaire éternelle.

Le panneau solaire est toujours le même. Ici nous avons un autre supercondensateur que pour les tests. Celui-ci est plus coloré et plus design, mais c'est toujours un supercondensateur 2,7 volts et 350 Farads. Et nous avons la nouvelle carte électronique ici.

Donc même panneau solaire et même supercondensateur et la nouvelle carte électronique. Ce qu'il y a de pratique, c'est qu'on peut plier la LED comme ceci. La carte est maintenant fixée sur le haut du supercondensateur et les deux fils sont branchés sur le panneau solaire. Tout est nickel et fonctionne parfaitement. [...]

Je vais chercher à lever des fonds maintenant jusqu'à la fin du mois de Mai 2013. Si j'ai un minimum de 100 commandes, je pourrais acheter tous les composants dont j'ai besoin pour vendre la brique solaire à un prix intéressant. Elle est vendu à 25 dollars l'unité plus les coûts de livraison. [...]

Si vous regardez cette photo là, ça vous donnera une bonne comparaison. A droite, vous avez la brique telle que je l'ai ici. Au centre, il y a mon premier prototype inséré dans une boite transparente. La seule chose qui manque est la glaçage des côtés et du bas pour diffuser plus la lumière. Sur la gauche il y a la lampe de jardin standard à 1 dollar que vous pouvez trouver à Wallmart pour comparaison. [...]

C'est à vous de choisir comment diffuser la lumière. Dans cette autre photo, vous pouvez voir que j'ai mis le dispositif dans un bocal givré. [...] ça diffuse assez bien la lumière. Avec la caméra, on ne voit pas bien la luminosité de la LED, mais je peux vous dire que ça éclaire très bien. Dans le noir complet, vous pouvez lire un livre sans problème. [...]

Que la levée de fond soit réussie ou non, je vais mettre les schémas de la carte électronique et la liste des composants sur Github, donc vous pouvez faire votre brique solaire vous-même. Je vais mettre tout ça en Open Source. Si la levée de fond réussi, ce sera une satisfaction personnelle, je serai fier de moi, mais je ne gagnerai pas d'argent avec ce projet.

Beaucoup de personnes ne savent pas souder des composants SMD. C'est assez déliquat parfois et je vais faire des vidéos à ce sujet.

[...]

Merci...



Infinity Sun / Moon Jar Redesign #2 "IT WORKS" (25 janvier 2013) :

Transcription de la vidéo :

Bonjour tout le monde. Je suis de retour pour une mise à jour de la brique solaire éternelle et j'ai la nouvelle carte électronique : tout est vraiment petit. Regardez les 5 pins en haut : ça va être fun de souder tout ça et ce sera la première fois que je monte une carte full SMD excepté pour 6 pins, comme vous pouvez le voir à l'arrière. Ces 2 là sont pour la LED. Ceux-ci sont pour le supercondensateur et ces deux là sont pour la connection du panneau solaire. Tout le reste est en SMD.

Voici ma carte et voici mes composants. [...]

OK, j'ai branché le supercondensateur et le panneau solaire. Pour gagner du temps, j'ai rechargé le supercondensateur avec deux piles AA, juste assez pour avoir 1 volt et pour faire fonctionner le boost. Maintenant nous sommes à 0,7 volts et ça fonctionne toujours.

Si on met de la lumière sur le panneau solaire, ça coupe bien l'alimentation de la LED et le circuit se rallume si on enlève la lumière du panneau solaire car la pièce est très sombre.

Le circuit fonctionne vraiement comme prévu et ça fonctionne beaucoup mieux qu'avec l'ancienne carte électronique. Rappelez-vous, elle utilisait ces transistors et une grosse inductance qui n'a jamais fonctionné comme il faut. [...]

Donc voici le produit final. Il me reste une chose à faire avant de démarrer la phase de production. Je pense qu'au lieu de deux paires de fils : une paire pour le panneau solaire, une paire pour le supercondensateur ; je pourrais redessiner la carte maintenant que le circuit est correct pour ne garder qu'une paire de fils. Je peux redessiner la carte pour la faire tenir directement sur le supercondensateur.

[...]

Merci...



Infinity Sun / Moon Jar Redesign #1 (31 décembre 2012) :

Transcription de la vidéo :

Bonjour tout le monde. Je vais vous présenter ce qu'il advient du projet de brique solaire éternelle.

Voici la troisième version de la carte électronique. Et la voici avec les composants soudés dessus. Mais malheureusement avec les transformations que j'ai effectué sur la carte, j'ai de nombreux problèmes avec la partie on/off du circuit. La moitié du problème vient du fait que la tension chûte rapidement lorsque le circuit est allumé et avec une tension basse, le transistor a du mal à faire ses switch on/off.

La chute de tension massive advient lorsque l'on est entre 1,5 et 2,5 volts. Quand vous perder environ 1 volt au niveau du transistor, il n'arrive pas à fonctionner normalement. On se retrouve avec une LED qui éclaire très peu, surtout pour une LED alimentée par un supercondensateur. On ne peut utiliser que 0,3 volts pour alimentée une LED nécessitant 3 volts, ce qui est très mauvais.

Donc la mauvaise nouvelle est que le circuit actuel n'est pas satisfaisant. Mais il y a tout de même une bonne nouvelle : laissez moi tourner la caméra pour vous montrer ce que j'ai trouvé et qui fonctionne beaucoup mieux. Je l'ai déjà commandé car j'en ai besoin pour le projet.

Voici le prototype d'un autre circuit que j'ai trouvé. On utilise toujours le même panneau solaire et le même supercondensateur. Un supercondensateur IOXUS de 350 Farads made in USA.

Comme vous le voyez, la LED est très lumineuse et on peut voir que l'intensité du courant est de 0,6 volts. La luminosité reste constante grâce au Joule Thief et à 0,6 volts celle-ci est toujours à son maximum. Tout est fait par cette petite carte là [...].

C'est fait par Sparkfun. La carte utilise la puce contrôleur NCP1402 fabriquée par "On Semiconductor" et elle délivre une tension de sortie constante de 3,3 volts à partir d'une tension d'entrée comprise entre 0,9 et 3,3 volts.

La chose qui est bien avec le fait que ça "démarre" à 0,9 volts est qu'une fois le circuit démarré, il fonctionne encore à 0,6 volts et la lumière est alors encore très vive. Et ça éclaire ainsi jusqu'à une extinction brutale à 0,2 volts. Vous pouvez obtenir la même chose avec un Joule Thief utilisant un transistor en germanium.

Le meilleur, c'est que si je recharge ce supercondensateur jusqu'à 2,5 volts, comme nous l'avons prévu dans notre circuit final...

Et quand on le recharge avec le panneau solaire, on arrive au maximum à 2,5 volts, donc nous ne risquons pas de surcharger le supercondensateur accidentellement et donc d'écourter sa durée de vie.

Si vous laissez cette LED allumée avec cette intensité de courant qui est limitée par une résistance de 101 ohm, la LED restera allumée depuis les 2,5 volts jusqu'à 0,2 volts au niveau du supercondensateur. Et ça prendra 23 heures pour le décharger.

Et si je veux une lumière plus intense... Car le circuit fonctionne très bien avec ce courant, mais il n'y a aucune chance pour que vous vous retrouviez dans l'obscurité pendant 23 heures d'affilée. J'ai déjà utilisé mon circuit plusieurs jours et à chaque fois il était rechargé entièrement en un jour.

Maintenant, même si nous avons une journée très nuageuse, il n'y a pas de problème de charge du supercondensateur, car ce système est très efficace et le supercondensateur ne sera jamais complètement déchargé. Même avec les nuits d'hiver où vous avez seulement 7-8-9 heures de jour pour 12-13-14 heures de nuit, ça fonctionnera toujours très bien. C'est vraiment un bon circuit.

Le seul problème bien sûr si nous nous retournons vers l'écran, c'est que tous les composants sont des SMD (les composants sont brasés à la surface de la carte). Sur mon ancien circuit, la seule chose en SMD est cette petite inductance. C'est assez facile car elle est grosse, mais les composants qui sont ici sont moitié plus petits. L'inductance y est à peu près de la même taille que celle de ma carte prototype, mais tout le reste est beaucoup plus petit. [...]

Pour ceux qui veulent voir le circuit que j'ai conçu basé sur celui-ci et sur la fiche de données du NCP1402 [...].

Voici le circuit : vous avez le supercondensateur, la cellule solaire, le regulateur de tension, le Zener qui empêche la cellule solaire de surcharger le supercondensateur, une diode bloquante qui empêche le courant d'aller en sens inverse : c'est la partie de charge.

Voici la puce avec le PIN 1 qui permet l'activation de la puce. Cela permet d'activer ou de désactiver la puce et on le fait à travers un très petit MOSFET.

Quand la cellule solaire reçoit de la lumière, ça active le MOSFET et met ce PIN sur la Terre. A cette étape, il n'y a plus de courant qui sort du supercondensateur. Même si c'est nuageux dehors et qu'il n'y a pas assez de courant pour recharger le supercondensateur, ça désactive la puce qui empêche la décharge du supercondensateur, donc c'est très bien.

La puce a besoin de 0,8 - 0,9 volts pour s'activer, mais ensuite elle continue à fonctionner jusqu'à 0,2 volts. Donc c'est très efficace pour utiliser tout le courant dont on a besoin.

Ici il y a une petite inductance avec un condensateur en entrée et un condensateur en sortie. Pour la charge, j'ai une résistance de 100 ohm et la LED qui sera allumée.

C'est un circuit très simple utilisant 13 composant au total.

Voici à quoi ressemble la carte. Si vous comparez avec celle-ci, c'est probablement plus petit : a peu près 3/4 de sa taille.

[...]

Merci...



Infinity Sun / Moon Jar Update #2 (20 octobre 2012) :

Transcription de la vidéo :

Salut Youtube. Je reviens pour une seconde mise à jour de la brique solaire éternelle - le circuit.

Je vais retourner la caméra rapidement et vous pourrez voir le travail.

Voici la première version qui ne fonctionnait pas car j'ai complètement raté le schéma au niveau du Self.

Voici la seconde version. Vous pouvez voir une différence au niveau de la taille. C'est bien plus petit et vous pouvez voir que la plupart de l'espace est gagné au niveau du Self, ce qui m'a permis de réarranger un peu la carte.

Il y a une bonne chose et une mauvaise chose sur cette nouvelle carte. Le Joule Thief fonctionne désormais et j'ai donc un circuit correcte sur la carte.

Le problème est que le circuit qui doit réaliser un on/off automatique et qui est composé des deux premiers transistors ici plus les deux résistances là et la diode, ne fonctionne pas. Alors on va faire un test en premier, puis je vous expliquerai la solution que j'ai utilisé pour résoudre ce problème.

Je met le fil positif sur le second transistor. C'est là que le courant arrive après avoir fait des switch automatiques on/off, puis passe par le Joule Thief. Je met le fil négatif au niveau de la LED et vous allez la voir s'allumer. Donc apparemment, ça fonctionne bien.

Voici donc la deuxième version de la carte avec la partie Joule Thief qui fonctionne bien, mais avec la partie switch qui ne fonctionne pas.

Me voilà de retour après avoir fait des tests sur la Breadboard et ce que je peux vous dire, c'est que maintenant ça fonctionne.

Ce que j'ai fait, c'est qu'au lieu d'utiliser 2 transistors NPN pour faire le switch automatique on/off, j'ai recherché sur Internet à nouveau et j'ai alors essayé avec un seul transistor PNP. Donc il n'y a plus besoin de 3 transistors, mais seulement d'un transistor pour faire le switch on/off et un transistor pour faire oscillateur dans la partie "Joule Thief".

Donc cette carte mise à jour sera un petit peu plus petite encore. On va gagner 10 à 10% de place. Ceci est très bien car cela fera un produit final moins cher pour tout le monde. Donc si vous avez des questions, laissez les en commentaire. Merci.



Infinity Sun / Moon Jar Update #1 (28 septembre 2012) :

Transcription de la vidéo :

Bonjour tout le monde. Ceci est une petite vidéo pour faire part des progrès réalisés sur le projet de la brique solaire éternelle.

Vendredi dernier, j'ai reçu le premier prototype de carte de circuit. Elle a un bon look... J'aime...

Sur celle-ci, j'ai ajouté la pluparts des composants prévus. La raison pour laquelle il n'y a pas tous les composants prévus à l'origine est que sur le circuit que j'ai dessiné sur ordinateur, il y a quelques fils de liaison qui n'apparaissent que comme des traces sur la carte et ça ne va pas. J'ai fait un test aujourd'hui et ça ne fonctionne pas.

Je suis retourné sur le programme à la recherche du problème et j'ai identifié la raison pour laquelle je me suis retrouvé avec uniquement des traces sur la carte.

Hier j'ai fini le design de mon circuit sur ordinateur et je l'ai envoyé pour fabrication. J'ai reçu un email indiquant que la commande est bien enregistrée et que je devrais attendre 3 semaines pour recevoir la seconde version de ma carte. Je pourrais alors la tester et j'espère que cette fois ça marchera.

Maintenant, regardez la taille de la carte ici. A cet endroit on peut diminuer la taille pour avoir 2/3 de la longueur et seulement la moitié de la hauteur.

J'ai pu tout de même tester le supercondensateur. Comme vous pouvez le voir, il s'agit d'un supercondensateur IOXUS 2,7 volts - 350 Farads. C'est du made in USA, ce qui est assez remarquable.

Et voici le panneau solaire de 100mA à 4,5 volts comme cela est inscrit sur l'arrière. Il est manufacturé par Shell solar. Bien sûr nous n'utiliseront pas ce voltage maximum. Je l'ai testé au multimètre sous la lumière et j'obtiens au maximum 40 à 50 milliampères pour 2,3 à 2,5 volts.

Le supercondensateur se recharge ainsi parfaitement bien. Avec un temps ensoleillé, il n'y a pas besoin d'une journée entière pour le recharger, mais seulement 6 ou 7 heures. Je l'ai laissé fonctionner toute la nuit dans ma chambre et le matin j'avais encore de la lumière. Donc on peut considérer qu'il y a une autonomie d'au moins 12 heures avec cette combinaison : supercondensateur + cellule solaire + ce circuit que je viens de redessiner.

Voilà, c'était une petite mise à jour pour dire ce qui n'allait pas. Si vous avez des questions, vous pouvez laisser un commentaire.

Merci.



Infinity Sun / Moon Jar - Lampe solaire de jardin avec supercondensateur (24 août 2012) :

Transcription de la vidéo :

Bonjour tout le monde. Je suis de retour pour un nouveau projet électronique que je vais appeler "La brique solaire éternelle".

Mais avant d'aborder le côté "éternel" de ce projet, laissez moi vous expliquer ce qu'est une brique solaire. La plupart des gens achètent habituellement des petites lampes solaires de jardin à 1 dollar comme celle-ci. Détachez le haut de cette lampe solaire et prenez un bocal de conservation et collez simplement la partie haute de la lampe solaire dans le bocal. Vous aurez de la lumière diffusée à travers le verre du bocal.

J'aime cette idée. Il y a seulement un problème qui est que la lampe solaire à 1 dollar est extrêmement inefficace. La raison numéro 1 est que vous avez un petit panneau solaire et une LED à bas prix et une toute petite batterie pour 1 dollar. L'autre problème est que la batterie utilisée ici est queconque. Ce n'est pas une batterie Lithium-ion. C'est une batterie faite avec une technologie datant de plus de 20 ans. Le problème est que le circuit utilisé ne fait rien pour aider la lampe à supporter des charges répétées chaque jour. Si la batterie n'est pas rechargée complètement et n'est pas déchargée quasiment complètement, il y a un effet mémoire qui diminue la durée de vie de la batterie.

Alors, cette version de lampe solaire qui existe depuis 3 ou 4 ans peut intéresser beaucoup de gens avec son petit panneau solaire et son design. Mais la batterie n'est pas satisfaisante et 9 personnes sur 10 vont rapidement mettre cette lampe solaire à la poubelle.

Un autre problème est que la lampe solaire ne va pas très bien résister à la corrosion. L'humidité va petit à petit rentrer dans la lampe et habituellement la première chose qui lâche est la batterie et les connexions au niveau des électrodes, quand ce n'est pas carrément la carte électronique qui rend l'âme.

Alors, on va travailler sur ça.

OK, nous allons résoudre les problèmes de cette lampe solaire et faire en sorte qu'elle fonctionne bien pendant de nombreuses années. Le problème le plus simple à régler est celui de la corrosion. Il suffit d'isoler la lampe de façon hermétique dans un bocal de conservation.

Un autre problème est le circuit électronique qui correspond aux produits bas de gamme et aux jouets à 1 dollar. Donc on va se débarrasser de ce circuit et de la batterie pour ne conserver que la LED. On va donc tout reconcevoir.

Et voici le prototype qui fonctionnement sans aucune batterie. On dirait 2 gros condensateurs, mais ils ne fonctionnent pas complètement comme des condensateurs. Ce sont en fait des supercondensateurs. Des personnes diront qu'ils connaissent les supercondensateurs et qu'ils ne permettent pas de stocker beaucoup d'énergie, d'autres diront "des super quoi ?".

Il existe maintenant des supercondensateurs capables de stocker beaucoup d'énergie. Dans les magasins grand public, on trouvera des supercondensateurs comme ceux-ci qui sont très bien pour s'amuser à faire des tests, mais pour élaborer des produits finalisés, il existe des supercondensateurs avec des capacités de stockage bien plus élevées.

Mais ceux-ci sont bien pour tester les taux de décharge pour notre circuit. Ici nous avons 2 supercondensateurs de 10 Farads. Basiquement, il y a deux choses dans notre nouveau système. La première, c'est le remplacement des batteries traditionnelles par des supercondensateurs. La deuxième chose est ce petit élément là. Cela s'appelle un "Joule Thief" et c'est basiquement un convertisseur boost régulé. C'est exactement la même chose que ce qu'il y a sur la lampe solaire d'origine, sauf que le Joule Thief est beaucoup plus efficace.

Le circuit de la lampe solaire a une efficacité de seulement 40%. En changeant la puissance de la batterie, le Joule Thief arrive à une efficacité de 80%.

Regardons à l'intérieur de la lampe solaire... Voici un pile AA 2/3. Voici une pile AA standard pour comparer. La pila AA 2/3 est environ deux fois plus petite que la AA standard.

Le problème avec les piles AA, c'est qu'elles ont une tension de seulement 1,5 Volt pour les piles alcaline et 1,2 pour les piles rechargeables. Or, pour allumer une LED blanche, vous avez besoin de 3 à 3,3 Volts. Alors, ils ont créé ce qu'on appelle un petit circuit boost. Ce circuit boost n'est capable de restituer que 40% de l'énergie emmagasinée dans la pile pour booster la tension à 3,3 volts.

Ce Joule Thief est un petit peu plus facile à faire. Il est composé de seulement une LED et 5 composants au total pour une efficacité de 80%.

Vous avec la LED, une résistance, le truc noir au centre est une sorte de transformateur avec seulement deux fils enroulés d'une certaine façon, un transistor (sa mention a été oubliée dans la vidéo) et ce petit truc là, c'est un condensateur de 0,1 microfarad.

Assemblé correctement, ce circuit va oscillé et booster la tension jusqu'aux 3 volts désirés.

Normalement, vous devriez mettre 2 piles AA en série avec une résistance pour allumer une LED blanche.

Le Joule Thief lui va switcher entre On et Off 200 à 400 fois par seconde. Le transistor permet de gérer cela. En fait votre oeil perçoit une lumière constante, mais en réalité, la lumière est allumée et éteinte sans arrêt, ce qui permet d'économiser de l'énergie et cala fonctionne bien avec les supercondensateurs.

Un autre avantage avec les supercondensateurs est leur longévité. En effet, les batteries livrées avec les lampes de jardin peuvent durer 1 à 2 ans. Certaines piles peuvent durer jusqu'à 3 à 4 ans au plus.

Le nombre de cycles de charge/décharge que les supercondensateurs sont capables de supporter dépasse largement les 100 000. A raison d'une charge quotidienne, les supercondensateurs devrait être capables de vivre plus longtemps que nous. C'est donc une raison de plus pour utiliser les supercondensateurs.

Il y a quelques petites choses à savoir lorsque l'on utilise des piles à propos des réactions chimiques qui ont lieu lors de la charge et la décharge. Ma pile se décharge à 1,2 Volts. Ce circuit se coupe lorsque la tension descend sous 0,9 volts. A cette tension, le circuit considère que la pile est morte.

Donc même s'il reste un peu d'énergie dans la pile, celle-ci reste inexploitée alors qu'il n'y a que 0,3 volts de différence.

Les supercondensateurs ont un fonctionnement un peu différent. Ils ne se chargent et ne se déchargent pas de la même manière. Lors de la décharge, la tension des supercondensateurs baisse doucement au départ, puis s'accélère de plus en plus. La décharge n'est pas du tout linéaire.

D'un autre côté, les supercondensateurs se rechargent complètement à 2,5 volts et avec ce dispositif, nous pouvons les faire se décharger doucement de façon linéaire.

Mais nous ne pouvons pas juste prendre le circuit de la lampe solaire et remplacer la pile par un supercondensateur en espérant que cela fonctionne très longtemps. Car le circuit va se couper à 0,9 volts et le circuit n'est pas conçu pour gérer les 2,5 volts que les supercondensateurs délivrent au départ.

C'est là que le Joule Thief que j'ai testé entre en action. Il fonctionne très bien à 2,5 volts. J'ai chargé celui-ci à 2,5 volts. Je le branche et voici ce que nous obtenons : une lumière très très puissante comparée à celle de la lampe solaire d'origine. Il y a une très grande différence sur ce point.

Le meilleur avec le Joule Thief, c'est qu'il fonctionne jusqu'à ce que le supercondensateur se décharge au point d'atteindre une tension de 0,5 volts. En dessous de cette tension, la lumière n'est plus vraiment visible.

La seule chose, c'est que nous avons besoin de deux parties dans le circuit pour que cela fonctionne : le Joule Thief pour allumer la LED et une autre partie pour assurer la recharge des supercondensateurs et pour activer et désactiver le système. Maintenant, dans ce circuit je perds 0,1 volt.

Le Joule Thief permet un fonctionnement optimal jusqu'à 0,6 volts, donc on utilise l'énergie du supercondensateur de 2,5 à 0,6 volts. C'est le maximum d'énergie que l'on peut retirer du supercondensateur. Maintenant montrons que ceci est plus efficace. Avec ce circuit, la LED pourra s'allumer pendant 1h30, avec seulement 20 Farads de capacité.

Maintenant, passons à une petite démonstration vidéo que j'ai réalisé pour tester la décharge et la recharge jusqu'aux 2,5 volts. Il y aura un chronomètre pour montrer comment la LED éclaire sur une longue durée de décharge et pour dire combien de temps les supercondensateurs de 20 Farads mettent pour se décharger jusqu'à 0,6 volts.

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OK, nous voici au test de durée.

Je vais d'abord utiliser 2 piles AA pour recharger les supercondensateurs jusqu'à 2,5 volts. Ce chronomètre positionné en arrière plan permettra de voir combien de temps les supercondensateurs de 20 Farads seront capables d'allumer la LED à travers le Joule Thief.

Voilà, laisser une seconde pour recharger les supercondensateurs un peu au dessus de 2,5 volts.

OK, c'est à 2,59 volts, on va pouvoir démarrer le chronomètre.

[START]
[END]

On peut voir dans la vidéo que le Joule Thief a permis d'allumer la LED pendant 1h30 avec une forte luminosité. On peut considérer que c'est suffisant pour se faire une petite lampe torche, ou dans notre cas pour faire une brique solaire capable de s'illuminer à pleine puissance pendant plus d'une heure.

Après 1h31, la LED continue de produire de la lumière pendant certain temps, mais avec une très faible luminosité.

Maintenant, je vais vous montrer les plans que j'ai fait sur mon ordinateur grâce au programme appelé KiCad pour l'électronique. Vous pouvez voir à partir de la gauche le système de charge, les supercondensateurs et le reste du circuit. La petite partie sur la droite représente le Joule Thief. Quand le projet sera finalisé, je mettrai les fichiers à disposition pour un téléchargement libre.

Vous êtes libre de copier les fichiers et de poster des commentaires qui me permettront peut-être d'améliorer le circuit. Mais toujours sur ce principe de fonctionnement, en particulier sur la base de l'utilisation de supercondensateurs.

Le super Joule Thief est copié depuis l'article "Solar Joule Bracelet" du magazine "Make", à partir des descriptions du circuit indiquées en bas d'article. L'autre partie concernant la charge et la partie on/off est une adaptation d'un projet personel appelé "Lad motor"[...].

Pour porter ce circuit du stade Alpha utilisant une Breadboard au stade Beta qui va être mon premier circuit imprimé et pour le commander, il faut déjà commander les composants qui conviendront le mieux pour fabriquer les deux parties du circuit.

Premièrement, j'ai commandé un panneau solaire plus puissant que celui de la lampe solaire de jardin car celui-ci ne fonctionne qu'à 2,1 volts. Ce n'est pas très adapté pour charger efficacement un supercondensateur, car il vaut mieux avoir du 2,5 volts. Je devrais recevoir mes panneaux solaires dans quelques jours.

Nous voulons que ce circuit fonctionnement pour au minimum 8 heures. Avec la vidéo du déroulement de la décharge que je vous est montré, on voit qu'il nous faut au moins des supercondensateurs de 160 à 180 Farads pour y arriver.

En fait je vais prendre des supercondensateurs plus gros que ça, car j'ai trouvé une bonne affaire pour l'achat de supercondensateurs de 350 Farads - 2,7 volts.

J'en ai commandé un pour faire des prototypes à partir de la Breadboard et du nouveau module solaire qui sera un peu plus puissant. Je vais faire des tests et peut-être changer un peu le circuit pour que ces nouveaux éléments fonctionnent correctement et j'espère qu'avec un supercondensateur de 350 Farads on pourra dépasser facilement les 12 heures d'autonomie pour allumer la LED avec une luminosité intense et constante grâce à notre Joule Thief.

En même temps, j'espère que le panneau solaire sera correctement dimensionné pour obtenir une charge complète en 4 heures lors d'une journée ensoleillée. Parce que c'est une chose que j'ai oublié de vous dire : quand vous rechargez un supercondensateur depuis un panneau solaire, ça rechargera beaucoup plus vite qu'avec une pile Ni-Cd comme celle-ci.

La raison est la résistance. La résistance interne d'une pile Ni-Cd est assez élevée, donc le panneau solaire doit travailler durement pour injecter de l'énergie dans une batterie. Les supercondensateurs d'un autre côté ont une résistance interne minuscule. Donc il n'y a pratiquement pas d'effort à faire pour les recharger. L'énergie produite est directement injectée dans le supercondensateur.

Donc j'espère que le supercondensateur sera rechargé en 4 heures par beau temps et en 8 heures par temps nuageux. J'espère ainsi que notre brique solaire pourra éclairer pendant un minimum de 12 heures, ce qui serait parfait pour avoir de la lumière toute l'année. La lampe solaire de jardin à 1 dollar est incapable de faire cela.

Avec la brique solaire éternelle, nous espérons qu'elle fonctionnera tout aussi bien avec une température extérieure de -20°C et que 4 ou 5 heures de soleil suffiront pour la recharger.

Donnez moi vos impressions et abonnez-vous à ma chaîne Youtube pour voir la suite du projet...




Il existe des équivalents à l'Infinity Sun Jar dans le commerce, mais ceux-ci sont soit très peu lumineux, soit vendus à un prix assez élevé :


Avis aux passionnés d'électronique et des supercondensateurs : soumettez nous vos projets, nous les diffuserons sur supercondensateur.com (n'oubliez pas de prendre des photos à chaque étape de votre projet).

3 commentaires

Alexis Gogos 03 juillet 2014 à 11:58

Mais comment cet article me fait plaisir !!!

Etant moi même un prepper (light enfin quoi que lol)

Je ne peux que saluer ce projet et c'est d'ailleurs le survivalisme qui m'a mené à votre site.

Car oui les supercondensateurs sont bel et bien pour moi l'avenir pour une (pseudo) autonomie.

Encore merci pour l'article que je vais de ce pas ajouter sur mon site

(sans vouloir faire de la pub je prépare au passage un gros dossier sur le survivalisme)

http://www.terrededemain.com/

Sly 15 mars 2015 à 14:45

v3.01
https://www.youtube.com/watch?v=KBF4Hw29i2Y

Pierre LASSALLE 31 mai 2016 à 19:38

Je m'y perds dans les fichiers de la dropbox.
Pour finir, j'ai commandé les circuits imprimés correspondants aux fichiers du dossier gerber v3.02
Apparemment, ce circuit imprimé ne comporte pas d'emplacement pour un connecteur USB.
Il est maintenant partagé ici :
https://oshpark.com/shared_projects/HpP6aT76

Savez-vous comment si il est nécessaire de programmer le Circuit Intégré ZSPM4523 ou s'il peut être utilisé tel quel ?
Mon ordinateur est sous Mac OS 10.9.5 ?

En vous remerciant

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