Ich seh vor lauter Bäumen den Wald nicht mehr. Vllt. hat ja einer von euch den nötigen Denkanstoß für mich?! Folgende Problemstellung: Ein Energiespeicher(Kondensator) soll über ein (kleines) Solarmodul geladen werden. Ein Verbraucher (Prozessor) soll allerdings erst dann eingeschaltet werden, wenn auch wirklich genug Sonnenenergie im Kondensator gesammelt wurde. Denn ansonsten würde der Prozessor eventuell hochfahren und gleich wieder unsanft durch Einbruch der Spannug ausgeschaltet werden. Ein in jedem Fall sauberer Betrieb des Prozessors muss gewährleistet sein. Außer dem Solarmodul ist keine Spannungsquelle verfügbar. Deshalb ist aus meiner Sicht die Versorgung von ICs, die die Spannung/Energie im Kondensator detektieren könnten schwierig. Ich denke, dass eine rein diskrete Lösung, vorallem beim Anlaufen der Schaltung vom Punkt Null aus, von Vorteil sein könnte. Hat jemdand vielleicht eine gute Idee, wie ich prinzipiell oder auch konkret die Schaltung angehen könnte?! Oder sieht jemand einen anderen Lösungsweg? Bin für jede geistige Anregung offen ;-) Wenn in meiner Beschreibung noch etwas unklar ist, ergänze ich dies natürlich noch. MfG
um welche Kondensatorgröße bzw Energiemengen reden wir?
Ich werf mal den LTC1540 in den Raum. Unter 1,6V verhält der sich allerdings manchmal nicht so wie gewünscht (Ausgang driftet hoch). Das lässt sich allerdings mit zusätzlichen Bauteilen in den Griff kriegen. Alternativ das ganze mit Software erschlagen. Beim Start erst die Spannung messen und je nach Ergebnis weiter anlaufen oder wieder schlafen legen.
Schonmal danke für die Antworten. Den Kondensator hätte ich so in die Größenordnung von um die 100mF gelegt. Der LTC1540 ist schon nicht schlecht. Braucht ja wirklich wenig Strom für sich selbst. Allerdings wird dessen Spannungsversorgung schwierig. Er braucht ja laut Datenblatt mind. 2V. Und ich denke, dass undefinierte Zustände bei Spannungen unter 2V, was denke ich durchaus vorkommen kann, sehr ungünstig sind. Werd ihn mir nochmal genauer anschauen ;-) Aber unsicher bin ich mir vorallem bei folgendem Punkt: Wenn ich (mit einem Komperator, Schmitt-Trigger oder sonst wie) eine gewisse Spannung im unbelasteten Kondensator messe und darauf hin den Verbraucher zu-/anschalte, wie kann ich da sicher gehen, dass die Energie im Kondensator wirklich ausreicht und die Spannung nicht gleich wieder einbricht? Wichtig ist eben, dass der Prozessor immer definierte Betriebszustände vorweist, also v.a. nie wegen mangelnder Spannungsversorgung abstürzt. Ideen? MfG
Christian schrieb: > eine > gewisse Spannung im unbelasteten Kondensator messe und darauf hin den > Verbraucher zu-/anschalte, wie kann ich da sicher gehen, dass die > Energie im Kondensator wirklich ausreicht und die Spannung nicht gleich > wieder einbricht? rechnen! du musst einfach wissen welchen strom deine Schaltung braucht. Die spannung im Kondensator steht im direkten bezug zur Energie die in ihm gepspeichert ist. eventuell noch den Innenwiderstand dazunehmen dann hast du alles was mach braucht.
Den Ladezustand sieht man an der Spannung. Wenn deine Schaltung bei 3V arbeitet und bei 2V aufhören soll dann benutzt du nur die Energie die in diesem Spannungshub von 1V "drin" sind. Deshalb benutzt man Spannungswandler die mit möglichst kleiner Eingangsspanung auskommen und auch bei höheren Spannungen eine konstante ausgangsspannung liefern. Damit kann man den Kondensator möglichst gut nutzen. Und an der Spannungshöhe kann man nun direkt den Ladezustand ablesen. Q=C*U
@ Christian (Gast) >geladen werden. Ein Verbraucher (Prozessor) soll allerdings erst dann >eingeschaltet werden, wenn auch wirklich genug Sonnenenergie im >Kondensator gesammelt wurde. Also die Spannung hoch genug ist. > Denn ansonsten würde der Prozessor >eventuell hochfahren und gleich wieder unsanft durch Einbruch der >Spannug ausgeschaltet werden. Ein in jedem Fall sauberer Betrieb des >Prozessors muss gewährleistet sein. Jo, das macht ein voltage supervisor, teilweise auch Brown Out Detektior genannt. Gibt es fix und fertig mit µA Stromverbrauch bei Maxim & Co. Der schaltet die Stromversorgung für deinen Prozessor, ggf. mit Hilfe eines kleinen MOSFETs. >aus meiner Sicht die Versorgung von ICs, die die Spannung/Energie im >Kondensator detektieren könnten schwierig. Nö. > Ich denke, dass eine rein >diskrete Lösung, vorallem beim Anlaufen der Schaltung vom Punkt Null >aus, von Vorteil sein könnte. Falsch. MfG Falk
@Falk: Worin genau siehst du den Nachteil einer diskreten Lösung? Stromverbrauch und Wirkungsgrad? Hab ich bei ICs nicht dann noch zusätzlich das Problem, dass ich auch noch deren Versorgungsspannung garantieren muss, da ich sonst dort wieder undefinierte Schaltzustände erwarten muss? @all: Danke für die Antworten. Ich glaube ein paar Bäume in meinem Kopf gefällt zu haben und endlich den Wald wieder zu erkennen ;-) Sollte jedoch jemand noch nen guten Einfall haben, wie zB. einen IC den er empfehlen kann, dann nur raus damit. MfG
@ Christian (Gast) >Worin genau siehst du den Nachteil einer diskreten Lösung? Stromverbrauch, Bauteilaufwand, Platz, Kosten, Entwicklungsaufwand. >Hab ich bei ICs nicht dann noch zusätzlich das Problem, dass ich auch >noch deren Versorgungsspannung garantieren muss, ??? Dein supervisor schaltet bei einer definierten Spannung ein, dann können deine ICs normal mit solider Spannung arbeiten. Sinkt sie zu stark, schaltet der IC wieder aus. >Sollte jedoch jemand noch nen guten Einfall haben, wie zB. einen IC den >er empfehlen kann, dann nur raus damit. Auf die Schnelle. MAX810 + BSS84.
Was für ein Controller überhaupt? Die AVRs z.B. haben bereits ne Brown-Out-Detection und laufen teils zwischen 1,8 und 5,5V, können also viel Hub vertragen und den Kondensator gut nutzen. Oder ist wegen irgendwas stabile Spannung gefordert?
Peter II schrieb: > Die > spannung im Kondensator steht im direkten bezug zur Energie die in ihm > gepspeichert ist. W = 1/2 C U^2
@ Floh (Gast) >Die AVRs z.B. haben bereits ne Brown-Out-Detection und laufen teils >zwischen 1,8 und 5,5V, können also viel Hub vertragen und den >Kondensator gut nutzen. Ist richtig, aber wir hatten schon mal einen Thread, und da war das Problem, dass der uC unterhalb der Nennspannung viel Strom gezogen hat, auch wenn er aus war.
LTC2934 braucht nur 500nA, die 17µA (bis 100µA max.) vom MAX810 finde ich schon ordentlich Holz. Zumindest bei Linear ist die Energy Harvesting Sektion ganz interessant, für alles was wenig Strom brauchen soll. So einen Bereich gibts bestimmt auch von anderen Herstellern. OT: Was braucht eigentlich ein µC im Reset an Strom? Clocks sollten ja aus sein. Ich finde das gerade, zumindest im MSP430 Datenblatt nicht...
Dr.Schäfer schrieb: > OT: Was braucht eigentlich ein µC im Reset an Strom? Steht im Datenblatt. > Ich finde das gerade, zumindest im MSP430 Datenblatt nicht... In welchem Datenblatt welches MSP430?
Lothar Miller schrieb: > In welchem Datenblatt welches MSP430? Ich hab hier unter anderen z.B. den MSP430F2274. Auf Seite 26 im (kurzen) Datenblatt (MSP430F22x2, MSP430F22x4 Mixed Signal Microcontroller (Rev. F), msp430f2274.pdf) stehen die Ströme für die diversen LPMs, aber zum Reset kann ich nichts finden... Das Family User Guide habe ich auch gerade mal überflogen und nach "µA" durchsucht, aber bei knapp 700 Seiten kann ich da gerne was übersehen haben.
Dr.Schäfer schrieb: > OT: Was braucht eigentlich ein µC im Reset an Strom? Clocks sollten ja > aus sein. Ich finde das gerade, zumindest im MSP430 Datenblatt nicht... Darüber schweigen sich die meisten Datenblätter aus. Bei AVRs zumindest ist es so, dass die Portpins hochohmig werden, wenn der Controller im Reset ist. Ich denke, das wird bei vielen Controllern ähnlich sein. Wenn die Pins nun aber hochohmig sind, fangen sie an zu floaten. Wenn die Spannung an den Pins in Richtung VCC/2 läuft, nehmen die Eingangstreiber einen nennenswerten Strom auf. Dieser kann sich in den Bereich von einigen mA bis zu einigen 10mA bewegen (abhängig vom Controller und dessen Pinanzahl). Es hilft also nur das vollständige Abschalten des Controllers. Sleep-Modes helfen hier nur wenig, da die Controller, wenn der Kondensator doch mal leer war, beim Anfahren der Betriebsspannung recht viel Strom ziehen, auch so einige mA. Daher kommt eine leergenuckelte Schaltung nicht mehr in die Gänge. Es sei denn, der Harvester kann diese paar mA beim Startup liefern. Derweil stricke ich mir gerade eine Harvester-Schaltung aus 2 FETs zusammen, die den Speicherkondensator erst bei ca. 9V für eine festgelegte Zeit auf die Last schalten, mit ´ner LED klappt´s schon. Energielieferant ist ein Drehstromkabel, welches ein paar Meter aufputz verläuft. Dagegen liegt ein isolierter Draht, welcher zum Harvester führt. Der Gegenpol ist Erde. Die kapazitiv eingekoppelte Wechselspannung wird gleichgerichtet und läd einen 100µF-Kondensator in etwa 3 Minuten auf die geforderten 9V. Energie für lau ;-) Ich weiß, dass der Beitrag schon älter ist, aber ich bin gerade drüber gestolpert.
Harvester Schaltung:
1 | 4M7 |
2 | ___ |
3 | .-----|___|---------. |
4 | | | |
5 | o----o-->|---------o------+^+----------)------o---------. |
6 | | | ||| p-FET | | | |
7 | Eingang '--|<--. | === | | | |
8 | | | ___ | || | | | |
9 | o----o-->|--)------o--|___|-o----||----o | | |
10 | | | | 4M7 | || | n-FET| | |
11 | '--|<--o | | | | | |
12 | | | | 22n +-|| | .-. |
13 | 4x 1N4148 | | + | ->|| | | | |
14 | | ### | +-||---o | |1k |
15 | | --- | | | '-' |
16 | | | 47µ z | .-. | |
17 | | | A 9V1 | | |4M7 | |
18 | | | | | | | V -> |
19 | | | | | '-' - |
20 | | | | | | | LED |
21 | '------o--------o----------o------o---------' blau |
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