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63671 Schaltung des Ausgangs eines solarbetriebenen Akkus - Jürgen Kallies 05. April 2019 17:22:05

Mit dem Akku (7Ah, Ausgangsspannung 12 – 24V) wird eine Teichpumpe betrieben. Die Ladung des Akkus erfolgt über ein 20W Solarmodul und ist somit wetterabhängig. Der Akku hat einen integrierten Tiefenentlade- und Überladungsschutz. Der Ausgang wird über einen (abschaltbaren) Timer geschaltet.

Diese Regelung über einen Timer scheint mir nicht sehr sinnvoll zu sein, da unnötigerweise auch bei voller Sonneneinstrahlung periodisch abgeschaltet wird, was man nur durch Deaktivierung des Timers per Hand verhindern kann.

Besser wäre eine Schaltung des Ausganges in Abhängigkeit vom Ladezustand (bzw. von der am Ausgang anliegenden Spannung) des Akkus. Z.B. Abschalten bei Absinken der Ausgangsspannung unter 12+x V, entsprechend Einschalten bei 12+y V.

Gesucht ist eine Schaltung, die eine solche Regelung ermöglicht.
Kann mir jemand helfen?
Danke


63672 Re: Schaltung des Ausgangs eines solarbetriebenen Akkus - Theodor Wadelow 11. April 2019 12:27:2463671

Hallo Jürgen,

deine Problembeschreibung ist umfangreich und ausreichend detailliert, erzeugt bei mir aber mehr Gegenfragen als Antworten.

> Mit dem Akku (7Ah, Ausgangsspannung 12 – 24V)
Ist die Ausgangsspannung einstellbar? Ist da ein Wandler integriert oder wie geht das?

> wird eine Teichpumpe betrieben.
Wie ist deren Nennspannung und kennst du die tatsächliche Spannungen im Betrieb mit vollem und leerem Akku?
Nennstrom?

> Die Ladung des Akkus erfolgt über ein 20W Solarmodul und ist somit wetterabhängig.
> Der Akku hat einen integrierten Tiefenentlade- und Überladungsschutz. Der Ausgang wird über einen (abschaltbaren) Timer geschaltet.
> Diese Regelung über einen Timer scheint mir nicht sehr sinnvoll zu sein, da unnötigerweise auch bei voller Sonneneinstrahlung periodisch abgeschaltet wird,
> was man nur durch Deaktivierung des Timers per Hand verhindern kann.

Nun, das kommt darauf an: Wenn die Pumpe läuft, ist das Solarmodul dann alleine in der Lage, diese zu versorgen, d.h. ohne den Akku zu belasten?
Wenn ja, dann ist es sinnvoll die Pumpe dauerlaufen zu lassen, sonst würde ich lieber die Sonne dafür verwenden um den Akku zu füllen und die Pumpe periodisch laufen lassen.

> Besser wäre eine Schaltung des Ausganges in Abhängigkeit vom Ladezustand (bzw. von der am Ausgang anliegenden Spannung) des Akkus.
> Z.B. Abschalten bei Absinken der Ausgangsspannung unter 12+x V, entsprechend Einschalten bei 12+y V.
Handelt es sich um eine Blei-Gel-Akku? Dann empfehle ich für Pulsbetrieb eine Ladespannung von ca. 13.5-3.8V und eine Entladespannung von ca. 12.2-12.6V
Wäre es nicht noch besser, wenn die Pumpe je nach Ladezustand des Akkus entweder öfter oder seltener für einen fixen Zeitraum anginge (z.B. um ein Wasserspiel zu sehen). Im Extremfall bei vollem Akku liefe die Pumpe dann durch, weil die Einschatzeiträume überlappen.
Oder wäre es besser, wenn die Pumpe regelmäßig für einen ladungsabhängigen Zeitraum anginge, also lange an wenn hohe Spannung. Damit hätte man regelmäßigen Betrieb z.B. zu Belüftungszwecken.

>Gesucht ist eine Schaltung, die eine solche Regelung ermöglicht.
Das ist allgemein eine Spannungs-Vergleicher-Schaltung mit Hysterese, wenn das o.a. 'x' und 'y' unterschiedlich sind.

Wichtig ist noch zu wissen ob mit dem Akku mit "Intelligenz" die Minuspole des Solarpanels des Akkus und des Motors direkt miteinander verbunden sind.
So würden zwar die meisten Systeme von den meisten Leuten gebaut werden, aber das muss nicht so sein. Deshalb wäre es wichtig zu wissen wie Du das bisher gemacht hast.

Einen Schaltvorschlag (ohne deine Antworten abzuwarten; wenn alles mit gemeinsamem Minuspol durchverbunden ist) habe ich Dir schonmal hier hingelegt:
ht tps://imgur.com/JJOP5fo

So wie gezeigt würde die Schaltung bei ca. 13.5V einschalten und bei ca. 12.8V ausschalten. TrimR2 wird als 50kOhm Trimmmer ausgeführt um die Schaltpegel (ungefähr) einzustellen,
mit dem 1MOhm Trimmer TrimR4 kannst du die Hysterese (Deine Differenz y-x) etwa regeln. Ich schreibe "etwa" weil die Einstellungen sich bei dieser Schaltung natürlich gegenseitig beeinflussen.

-Theo


63673 Re: Schaltung des Ausgangs eines solarbetriebenen Akkus - Jürgen Kallies 12. April 2019 12:02:3463672

Hallo Theo,

hätte nicht erwartet, dass meine Anfrage so kompetent beantwortet wird. Besten Dank!

Zu Deinen Fragen: • Es ist in der Tat ein Gel-Akku (wahrscheinlich Blei) • Nennspannung der Pumpe ist 12V, aber sie nimmt die vom Akku gelieferte Spannung (bis gemessene 21V) nicht übel (nur bei der Fördermenge). Strom habe ich noch nicht gemessen. • Wasserspiele interessieren mich nicht, die Pumpe dient nur zu Wasserreinigung und Belüftung • Alles hängt am gleichen Minuspol.

Die Logik Deiner Schaltung passt für mein Problem, auch wenn ich Deinen Entwurf im Detail noch nicht verstehe. Nicht so einfach für einen 81-jährigen Mathematiker, an dem zwar nicht die theoretische, aber doch die praktische Physik vorbeigegangen ist. So zu sagen ein fast schwarzes Loch. Immerhin sind mir ein Lötkolben und ein Experimentierbrett für Trivialitäten nicht fremd.

Sobald ich die Zeit finde, werde ich Dein Konzept ausprobieren.
Nochmals danke
-Jürgen


63674 Re: Schaltung des Ausgangs eines solarbetriebenen Akkus - Jürgen Kallies 12. April 2019 21:24:3063673

Nachtrag: Deinen Entwurf des Hysterese-Schalters habe ich verstanden, Theo.
Könntest Du mir ein freies Schaltplan-Zeichenprogramm empfehlen. Ich wollte
mich schon immer mal darum kümmern. Danke.


63675 Re: Programme zum Zeichen von Schalplänen + Bauteileauswahl - Theodor Wadelow 16. April 2019 14:55:2763674

Hallo Jürgen,

> Nachtrag: Deinen Entwurf des Hysterese-Schalters habe ich verstanden, Theo.
Wow. Von wenig Physik zu "Schaltplan verstanden" in wenigen Tagen, ganz alleine: Ich bin beeindruckt!
Einmal eine grundlegende Wissenschaft verstanden und schon kann es auch mit den anderen Wissenschaften klappen.
Meinen Glückwunsch zum Einstieg in die Elektronik.

> Könntest Du mir ein freies Schaltplan-Zeichenprogramm empfehlen. Ich wollte
> mich schon immer mal darum kümmern. Danke.
Ja, das kommt sehr darauf an, was Du machen möchtest. Ich benutze:
a) LTSpice
www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html
zum Zeichnen und Simulieren einfacher Schaltungen.
Das Problem ist die geringe Verfügbarkeit real exisistierender Bauteile. Für einen ersten Aufbau deiner Schaltung würde ich Dir z.B. einen LM311 Komparator oder einen TL081 Operationsverstärker empfehlen, die sind im 8-Pin DIP-Gehäuse verfügbar. Diese "klassischen" Bauteile sind aber in der Regel nicht in LTSpice verfügbar. Man kann sich einige Bauteile aus im Internet kursierenden Spice-Bibliotheken zusammenbauen, aber das zum-Laufen-bringen ist zeitraubend und die Qualität der Modelle nicht klar.
Die Simulationen erfordern Fingerspitzengefühl (massive Systeme gekoppelter linearer Differentialgleichungen); nicht alles was in der Simulation geht geht in der Wirklichkeit und andersherum. Man muss also etwa wissen was man erwartet und was man der Simulation glaubt. Einige Tricks verbessern dann das Simulationsergebnis, siehe z.B. die angenommenen 10 Milliohm Innenwiderstand der Spannungsversorgung (Rser=10m) in der Simulation. So ein Innenwiderstand ist in der Realität auch zu erwarten, würde aber in einer einfachen Berechnung der Schaltung nicht berücksichtigt.

b) KiCAD. Kann Schaltplan + Platinenlayout.
ht tp://kicad-pcb.org/
Wird jetzt u.a. vom Forschungszenzrum CERN (bei Genf) als offizielles Tool verwendet.
Ich habe damit schon Platinen entworfen und in Kleinserie gefertigt. Funktioniert, aber die Einarbeitung ist zeitraubend und die Dokumentation begrenzt/mangelhaft/veraltet. Zum Teil musste ich Videos im Internet gucken um einige Funktionen zu verstehen. Es sind sehr viele Bauteile verfügbar, allerdings (wie ich finde) viele nur in "komischen" Größen die ich so nicht verwenden würde. Dann muss man z.B. die echten Gehäuse aus dem Datenblatt bestmöglich in KiCAD abzeichnen um damit arbeiten zu können. Die Kooperative Herangehensweise an die Bauteilebibliothek(en) führt zu Uneinheitlichkeit in der Darstellung; das verschreckt einige Benutzer sehr.

c) LaTex/CircuiTikZ; wenn man (als Mathematiker [?]) schon LaTex kann, wäre
ht tp://texdoc.net/texmf-dist/doc/latex/circuitikz/circuitikzmanual.pdf
(Beispiele ab Seite 55) eine sehr naheliegende Option. Die Darstellungsqualität ist wie immer bei TeX exzellent, man ist aber auf eher grundlegende Schaltungen beschränkt.

Was mit persönlich fehlt sind Tools um die Dateiformate der drei Programme umzuwandeln. Aus einer LTSpice-Simulation mit dem Schaltplan(!) nach KiCAD gehen, dort ein PCB machen und mit dem Schaltplan(!) nach TeX/CircuiTikZ gehen um die Dokumentation zu erstellen.

Oh, und wenn du die von mir vorgeschlagene Schaltung tatsächlich realisieren willst, man könnte über die Bauteileauswahl nochmal sprechen.
Was Du "am Besten" nimmst kommt auf die Quelle deiner Bauteile an (bestellen bei Reichelt?) und z.B. auf die zu erwartenden Spannungen und Ströme.
Wie Du sagtest, "21 Volt" an einem 12V Akku wäre sehr hoch. Sicher daß da kein Messfehler vorliegt?
Wieviel Strom zieht die Teichpumpe (z.B. lt. Typenschild)?

Als Komparator kämme dann z.B. ein LM311 (auf dem Testbrett) zum Einsatz:
www.reichelt.de/komparator-1-fach-dip-8-lm-311-dip-p10454.html

, mit einem IRFU9024 Mosfet
www.reichelt.de/mosfet-p-ch-55v-11a-38w-to-251aa-irfu-9024n-p41735.html

als Ausgangsschalter bis z.B. 2A oder 4A oder so.

Diese Details betreffend die Auswahl der Bauteile nach Eignung, Beschaffbarkeit und Verarbeitbarkeit
bespreche ich gerne, das wird aber mehrfache Kommunikation erfordern.
Der LM311 ist für Dauereinsatz am Akku übrigens nur begrenzt geeignet, weil er permanent 5mA Strom im "Standby" verbraucht.
Das zieht den Akku langsam leer auch wenn die Pumpe nicht läuft.
Da gäbe es, wenn die Schaltung an- und für sich gefällt, dann modernere Komparatoren mit kleinem Betriebsstrom.
Die modernen Bauteile gibt's allerdings zumeist nicht mehr in dem netten (alten) "DIP"-Gehäuse das man auf Steckbrettern bequem testen kann.

Und was Du nochmal dringend überlegen solltest, ist die vorgeschlagene periodische Einschaltung mit verlängerten Einschaltzeiten bei guter Stromversorgung.
Ich denke nämlich dass damit die Filter- und Belüftungsfunktion besser erfüllt wird als mit der rein spannungsbasierten Einschaltung.
Bei der o.a. Schaltung geht die Pumpe nämlich nie an, wenn der Akku nur wenig geladen ist. Dagegen läuft die Pumpe bei vollem Akku dauernd,
ohne mögliche Akkukapazität (bzw. Laufzeit) für die sonnenarmen Tage aufzusparen,

-Theo


63678 Re: Programme zum Zeichen von Schalplänen + Bauteileauswahl - Jürgen Kallies 18. April 2019 15:44:0463675

Hallo Theo,

danke für Deine Zeit, die Du mit meinem Problemchen widmest.

Ich dachte mir schon, dass das Verstehen des Schaltplans die Sache nicht erledigt, das Aussuchen und Beschaffen der Bauteile ist für die Praxis mindestens genau so wichtig. Da fehlt mir dann die Erfahrung.

Auch hatte ich schon darüber nachgedacht, welche Belastung der Standby des Komparators für den Akku mit sich bringen würde. Eine externe Versorgung verbietet sich ja auch, dann könnte man die Pumpe lieber gleich über ein Netzgerät laufen lassen. Ein stromsparender Operationsverstärker ohne DIP wäre wohl der einzige Ausweg , aber evtl. doch schwierig zu handhaben. Die Mosfet sind wohl unkritisch.

• Eine neue Variante wäre es vielleicht, einen selbstgebauten, regelbaren Timer hinten dran zu bauen. Am besten mit einem Lichtsensor, der den Timer bei Sonneneinstrahlung überbrückt. Aber auch das wird die Akkukapazität wohl belasten. An den eingebauten Timer kommt man nicht leicht dran, da er fest im Gehäuse des Akkus verbaut ist.

Früher hatte ich auch schon mal daran gedacht, die Sache digital (mit Arduino o.ä.) anzugehen. Das Problem des Energieverlustes ist wahrscheinlich noch größer.

Es ist ganz interessant, über solche Dinge nachzudenken, zumal die Sache nicht eilig ist. Bis zu einer besseren Lösung bewährt sich, wie schon in den Vorjahren, die Regelung per Hand und gelegentliche Umschaltung der Pumpe auf ein Netzgerät.

Deine Beschreibung der Möglichkeiten zum Zeichnen und Simulieren von Schaltungen ist umfassend und hilfreich. Es ist erstaunlich, dass CERN nichts Besseres zu bieten hat. LaTeX habe ich früher natürlich viel geschrieben. Man staunt immer wieder über neue Anwendungen. Aber LaTex/CircuiTikZ ist für meine kleinen Probleme vielleicht doch ein Overkill.

Schöne Ostern
-Jürgen


63681 Re: Programme zum Zeichen von Schalplänen + Bauteileauswahl - Theodor Wadelow 22. April 2019 21:05:0563678

Hallo Jürgen,
> danke für Deine Zeit, die Du mit meinem Problemchen widmest.
Das macht Spaß!

> Ich dachte mir schon, dass das Verstehen des Schaltplans die Sache nicht erledigt, das Aussuchen und Beschaffen der Bauteile ist für die Praxis mindestens genau so wichtig.
> Da fehlt mir dann die Erfahrung.
Hier helfe ich gerne, sobald wir uns einig sind was gebaut werden soll. Gut dass du es nicht eilig hast und ich dir ein bischen Planung und Zähigkeit bei der Problemlösung zutraue.

> Auch hatte ich schon darüber nachgedacht, welche Belastung der Standby des Komparators für den Akku mit sich bringen würde.
Das kann mit wenigen Microampere gelöst werden, allerdings sind die stromsparenden Bauteile in der Regel CMOS-Baugruppen.
Diese CMOS-Schaltkreise mögen gerne kleine Spannungen, so bis "Absolute-Maximum" (Datenblatt-Angabe; nie, nie, niemals überschreiten) etwa 5,5 bis 7 Volt.
Also empfiehlt sich ein Spannungsregler, das geht auch mit einigen Microampere, allerdings nur noch mit modereneren SMD-Bauteilen.

> Eine externe Versorgung verbietet sich ja auch, dann könnte man die Pumpe lieber gleich über ein Netzgerät laufen lassen.
Genau.
> Ein stromsparender Operationsverstärker ohne DIP wäre wohl der einzige Ausweg , aber evtl. doch schwierig zu handhaben.
Es gibt SMD-DIP-Adapter. SMD verlötet sich eigenlich einfach. Die zu lötenden Anschlüsse auf der Platine werden mit Lötpaste eingestrichen, da Bauteil aufgesetzt und im Heißluftstrom (z.B. Heizluftpistole mit kleiner Düse) verlötet. DIP steht übrigens englisch für "Dual Inline Package" und bezeichnet nur die Gehäuseform der Chips. Dass das moderne stromsparende Chips nicht mehr in DIP-Gehäuse gepackt werden ist mehr eine zeitliche Koinzidenz denn eine technische Notwendigkeit.

> Die Mosfet sind wohl unkritisch.
> • Eine neue Variante wäre es vielleicht, einen selbstgebauten, regelbaren Timer hinten dran zu bauen.
> Am besten mit einem Lichtsensor, der den Timer bei Sonneneinstrahlung überbrückt.
> Aber auch das wird die Akkukapazität wohl belasten. An den eingebauten Timer kommt man nicht leicht dran, da er fest im Gehäuse des Akkus verbaut ist.
Brauch dieser Timer denn selber schon Strom? Falls sowas schlecht gemacht ist braucht die Schaltung dann wegen der Akkupack-internen Schutzschaltung mit Timer mehr Strom als ein Arduino im Standby.
Muß man das Akkupack "einschalten", braucht es dann für sich selber (viel) Strom?

> Früher hatte ich auch schon mal daran gedacht, die Sache digital (mit Arduino o.ä.) anzugehen.
> Das Problem des Energieverlustes ist wahrscheinlich noch größer.
Nicht unbedingt. Selbst der klassische Arduino mit dem Mikrocontroller (MCU) ATMEGA328P kommt mit unter 6µA im Standby hin.
Siehe Datenblatt, Seite 603, Figure 35-12:

ht tp://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/ATmega48A-PA-88A-PA-168A-PA-328-P-DS-DS40002061A.pdf

In dem Modus lässt man den Watchdog-Timer laufen, was etwa alel 8 Sekunden einen Wakeup-Interrupt gibt.
Zählt in einem größeren Register die 8 Sekunden-Schritte und verhält sich gemäß seiner Programmierung.
Beim Aufwachen wird er den Analog-Digital-Wandler (AD) einschalten, die interne Referenzspannungsquelle einschalten, die externen Messwiderstände einschalten.
Dann misst die MCU einmal mit dem AD-Wandler die externe Spannung, rechnet den Bitcount in eine externe Spannung um und befragt seine Logik ob die Pumpe ein- oder auszuschalten wäre.
Dann geht der Chip wieder schlafen. So macht die MCU quasi nichts und braucht dafür auch quasi keinen Strom.

Wie die Logik zu programmieren ist, ist Geschmacks- und Diskussionssache.
Ein Lichtsensor ist überflüssig, ich würde das Schaltverhalten an der steigenden Akkuspannung festmachen.
Unter 10.8V (Blei-Gel-Akku tiefst entladen) würde ich die Pumpe nie einschalten.
Bei vollen 14.4V kann die Pumpe dauerlaufen.

Ganz kurze Pumpenlaufzeiten (z.B. unter 1 Sekunde) machen keine Sinn, weil der Wasserkreislauf garnicht richtig in gang kommt und die Filter/Belüftungswirkung gering sein dürfte.
Also legst Du eine Mindesteinschaltzeit fest. Ebenso würde ich ein Mindestpause bei kleinen Akkuspannungen festlegen. Wäre ja doof, wenn die Pumpe z.B. 80 Sekunden ( 10 * 8 Sekunden !) liefe um dann für z.B. 8 Sekunden aus zu gehen und dann wieder 80 Sekunden zu laufen. Das würde merkwürdig aussehen, denke ich.

Ebenfalls sollte die Pumpe nicht so schalten, dass der Akku immer auf 10.8V runtergezogen wird sondern das Solarpaneel sollte im Prinzip "für die dunklen Tage" Ladung im Akku ansammeln können.
Um dein System besser zu verstehen wüßte ich wirklich gerne wieviel Strom die Pumpe zieht.
Ein Problem wird nämlich sein, dass die Batteriespannung wegen des Innewiderstands der Batteriezellen bei Belastung absinkt und nach Belastung ansteigt. Beides sollte nicht zwingend (außer bei Belastung unter 10.8V!) zu Schaltprozessen führen. Diese Detail sind natürlich in Software gemütlicher zu lösen als in echter und auch noch stromsparender Hardware.

Für die MCU ist ein spezieller Spannungsregler mit geringem Eigenverbrauch erforderlich. Der ist ein echtes Problem, es gibt zwar Hunderte "low power"-Regler, aber im kleinen Microampere-Bereich wird's schwer wenn man ein Modell ohne (nennenswerte) Mindestlast sucht. Auf den "normalen" Arduino-Boards (den China-Klonen, ich kenne keine anderen), ist sowas nicht drauf. Der dort verbaute Low-Drop-Regler braucht mehr Standby-Strom als die MCU im Powerdown und die Power-LED auf dem Board braucht mehr Strom als die ganze CPU im Betrieb. Der typischerweise zum Programmieren verbaute FTDI232 USB-RS232-Wandler braucht ebenfalls recht viel Strom, den kann man wegsparen.
Eventuell kännte man mal versuchen, den Mikrocontroller über einen Depletion-Mode-Mosfet zu versorgen. Ich denke z.B. an BSS156 oder DN1509; beides leider SMD-Bauteile.
Mit dem Gate an Masse und 10-15V am Eingang sollten aus diesen Mosfets nette 2-4.5 Volt rauskommen, 10µA bis einige zig mA ohne Probleme. Zu Sicherheit dann eine 3.9V Zenerdiode parallel zur MCU und gut ist's.

> Es ist ganz interessant, über solche Dinge nachzudenken, zumal die Sache nicht eilig ist.
> Bis zu einer besseren Lösung bewährt sich, wie schon in den Vorjahren, die Regelung per Hand und gelegentliche Umschaltung der Pumpe auf ein Netzgerät.
Sehr gut, dann können wir hier an einer optimalen Lösung feilen und das wird schön.

> Deine Beschreibung der Möglichkeiten zum Zeichnen und Simulieren von Schaltungen ist umfassend und hilfreich. Es ist erstaunlich, dass CERN nichts Besseres zu bieten hat.
"Besser" ist relativ.
Ein englisches Bonmot dazu:


Software SUCKs. SUCK is a vector. In fact, SUCK is a unit vector. Therefore a given software will not SUCK less than any other software but rather it will SUCK in a different direction.

Ich selbst habe mit Eagle gearbeitet, Altium zu benutzen gelernt, habe den Nachfolger von Target3000 im Firmeneinsatz gesehen und gerade wenn ich den Preis bedenke, ist KiCAD fast gut.
Das Problem ist nämlich daß das andere Zeug sich für mich wie hyperteurer Schrott anfühlt, denn die Spezialfeatures der Programme konnte ich noch nie nutzen. Vielleicht verlege ich zu wenige quasioptisch Multi-10-GBit-Leitungen auf meinen Platinen. Für "Kleinscheiß" wie das hier besprochene Pumpen-Steuer-Problem sind die alle Overkill. Vielleicht geht Eagle, aber dann doch lieber gleich frei wie in Freiheit, womit man bei KiCAD wäre. Beim Verlegen von impedanzkontrollierten Leitungen sollte man sich sowieso nicht auf die Angaben eines Platinenprogramms verlassen sondern lieber seinen Leiterplattenhersteller fragen. Wenn der dann "keine Ahnung" sagt, sollte man sich einen teureren Leiterplattenhersteller suchen.

> LaTeX habe ich früher natürlich viel geschrieben. Man staunt immer wieder über neue Anwendungen.
> Aber LaTex/CircuiTikZ ist für meine kleinen Probleme vielleicht doch ein Overkill.
Nicht wenn Du an sich mit LaTex gut arbeiten kannst. TikZ ist auch ein unglaublich praktisches Graphen- und allgemeines Zeichenprogramm.

Ich habe nun oben viel zu MCUs gesagt. Du müßtest bitte mal die Stromaufnahme der Pumpe vermelden und sagen, ob Du den Weg mit der MCU gehen möchtest oder lieber doch den mit den klassisch-analogen Bauteilen. Falls Du Ideen zur Lade/Entladestrategie hat, immer her damit. Ich denke wir müssen wissen (schätzen) wie viele Ah Strom du aus der Solarzelle bekommst und wie diese Ah dann auf die Pumpe verteilt werden sollen. Daran kann man dann die Einschaltzeiten festlegen wenn man schätzen kann wieviele Ah im Akku sind. Bei letzterem denke man dann an die Selbstentladung (1-2% pro Tag) und den Stand-By-Verbrauch der Steuerelektronik. Wenn man alle Parameter kennt ist das eine reine mathematische Optimierung. Hoffentlich ohne erstickte Fische.

-Theo


63683 Re: Programme zum Zeichen von Schalplänen + Bauteileauswahl - Jürgen Kallies 23. April 2019 12:11:2163681

Hallo Theo,

viel Stoff zum Nachdenken, danke.

Mit Arduino (Uno) habe ich mich vor längerer Zeit im Rahmen eines Fotografie-Problems (Blitzauslösung durch Lichtschranke) kurz beschäftigt. Wäre vielleicht nützlich, ein wenig tiefer einzusteigen, zumal die Programmierung kein Problem sein sollte.

Hier zuerst einmal die von Dir gewünschten Messdaten zur Pumpe. Der Akku (7 Ah) hat eine eingebaute Regelung der Ausgangsspannung, die ich benutzt habe:

Akku-Ausgang Pumpe zieht

11,9 V 306 mA
14,7 359
18,3 442
20,7 598

-Jürgen


63686 Re: Programme zum Zeichen von Schalplänen + Bauteileauswahl - Christian 27. April 2019 09:42:3263681

Für die MCU ist ein spezieller Spannungsregler mit geringem Eigenverbrauch erforderlich.

lp2950.
Um die fertig boards zu modifizieren muss man allerdings ohnehin ein bisschen SMD können.


63687 Re: Programme zum Zeichen von Schalplänen + Bauteileauswahl - Theodor Wadelow 27. April 2019 14:00:0863686

Hallo,

>Für die MCU ist ein spezieller Spannungsregler mit geringem Eigenverbrauch erforderlich.
>lp2950.
Nett. 75µA quiescent current (Eigenversorgungs-Strom, Iq) laut Datenblatt. Die MCU selbst zieht schlafend 6µA. Hmmmm.

Ich habe mal einen TLV70450 in einer Batterie+Arduino-Applikation verbaut. 3.4µA Quiescent current.
Das könnte man natürlich mit dem Nachfolger, TPS709xx noch verbessern. Dann 1µA Iq TPS70930.
Der Stromverbrauch der MCU sinkt dann mit "nur" 3V Betriebsspannugn auch noch ein bischen.
Mein einziges Problem ist dabei dann noch die a) Bezugsquelle und b) die kleinen SOT23-Gehäuse. :seufz:.
Mit 3V wäre man auch noch im Toleranzbereich für die typischen 3.3V USB-RS232-TTL-Wandler-Adapter, "FTDI232" etc.,
so dass man zum Debugging eine RS232 Schnittstelle verwenden könnte.

-Theo


63688 Re: Programme zum Zeichen von Schalplänen + Bauteileauswahl - Theodor Wadelow 27. April 2019 14:04:1663683

Hallo Klaus,
> viel Stoff zum Nachdenken, danke.
Und ich habe noch ein bischen mehr.

> Der Akku (7 Ah) hat eine eingebaute Regelung der Ausgangsspannung,
Das wäre schlecht wenn man über die Akku-Spannung den Ladezustand des Akkus detektieren wollte. Außerdem ist dafür sicherlich ein Ausgangs-Regler (Schaltwandler!) im "Akku" eingebaut der zusätzliche Ineffizienz erzeugt; gerade im Stand-By-Betrieb.
Kannst du das Hersteller und Modell des Akkus herausfinden? Ich würde da gerne mal eine Anleitung lesen. Kannst Du die Regelung der Ausgansspannung deaktivieren oder kommst Du an die internen Klemmen des eigentlichen Akkus ran?

> Hier zuerst einmal die von Dir gewünschten Messdaten zur Pumpe.
> Akku-Ausgang Pumpe zieht
> 11,9 V 306 mA
> 14,7 359

Ach, wir reden über in paar 100 mA. Gut. Ich hatte vorher soetwas wie eine Campingwagen-Frischwasserpumpe mit 12V und 2-4A im Kopf. Danke.
-Theo


63695 Re: Programme zum Zeichen von Schalplänen + Bauteileauswahl - Jürgen Kallies 02. Mai 2019 11:31:1363688

Hallo Theo,

leider ist der Akku verkapselt und man kommt wohl an nichts ran. Geliefert wurde er von Agora-Tec (im Paket mit Pumpe und Solar-Modul).

Aus privaten Gründen muss ich mich im Augenblick um wichtigere Anglegenheiten kümmern und die Hobby-Elektronik erstmal vertagen.
Trotzdem besten Dank für Deine Anregungen. Ich komme darauf zurück.
-Jürgen


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