Ich möchte einen Goldcap mit einer kleinen Dynamokurbel laden. Die Kurbel ist diese hier: http://url9.de/KyW Wenn ich das Messgerät dran hänge, zeigt es mir bis zu 9v DC an wenn ich schnell kurbel. Ansonsten etwa 8,5v DC Der Goldcap soll dann einen Mini Arduino speisen der auf einem 7-Segmentdisplay etwas anzeigt. Es werden also 5v benötigt. Nun auf was es ankommt: 1. Der GoldCap soll nicht so schnell voll sein, also man sollte schon mindestens eine Minute kurbeln damit der Arduino funktioniert. 2. Der Arduino, bzw das Display soll nicht lange funktionieren, ca. 1 Minute. 3. Hätte ich gerne so etwas wie eine einfache Ladeanzeige. Eine Led die Leuchtet wenn der GoldCap geladen ist oder so etwas in der Art. Also man soll über eine Minute Kurbeln, dann zeigt eine LED an das genug geladen ist und man drückt einen Taster damit nun der Arduino auf dem 7-SEgment Display etwas anzeigt. Nach max. einer Minute ist der GoldCap entladen und das Display geht aus. Ich habe noch nie mit GoldCaps gearbeitet und weiß daher nicht wie ich das berechnen soll oder wie die Schaltung aufgebaut und berechnet werden muss. Vielleicht wäre von euch jemand so nett und könnte mir helfen. Vielen Dank!
Hier steht die Formel zur Berechnung von fast allem was du brauchst, also Überbrückungszeitraum bzw. Kapazität: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0208301.htm Dazu musst du natürlich erst einmal die Stromaufnahme deines Gerätes wissen. Die Überbrückungszeit weißt du schon, also kannst du darauß die mindest-Kapazität berechnen. Ein Goldcap/Ultracapacitor/Doppelschichtkondensator verhählt sich wie ein gewöhnlicher Kondensator, d.h. du kannst dessen Ladezustand anhand der Spannung leicht ermitten. D.h. entweder mit dem uC die Spannung messen oder durch einen Komparator/OpAmp die Spannung mit einer Referenz vergleichen. Dies bedeutet aber auch, dass die Spannung nicht konstant ist und du die Spannung durch einen Boost, Buck oder Boost-Buck Converter stabilisieren musst. Auch solltest du genaue Werte deiner Kurbel in Erfahrung bringen, d.h. Spannung im Leerlauf, Spannung unter Belastung, max. Stromentnahme, ... Ein Goldcap braucht keine Ladeelektronik, er wird mit einer konstanten Spannung geladen, wie ein Kondensator. Du darfst aber die max. zulässige Spannung nicht überschreiten und ihn überladen, sonst ist er tot. Da die Kurbel ein USB Ladegerätersatz ist, wird sie sicherlich 5V liefern können. D.h. du könntest einfach zwei 2.7V/2.5V Goldcaps in Reihe schalten und die Kurbel direkt anschließen. Die Spannung wird sofort zusammenbrechen und den Goldcap laden. Ist er voll, d.h. die Spannung hat 5V erreicht, so musst du dafür sorgen, dass er nicht weiter geladen wird, bspw. indem du eine 5V Zener-Diode anschließt die bei einer Spannung über 5V die Kurbel kurzschliest und die weiter gelieferte elektrische Energie in Wärme umwandelt. Alternativ kannst du auch eine präzisere Schaltung dazu entwickeln: http://discovercircuits.com/DJ-Circuits/supcapvoltlim.htm Dazu musst du aber wissen wie viel leistung die Kurbel liefert um die Diode/Mosfet/... dementsprechend dimensionieren zu können. Es gibt unterschiedliche Goldcaps, kleine Knopfzellenartige mit wenigen Farad sind meist nur als Puffer geeignet und vertragen keine hohen Ströme. Größere (10F+) hingegen schon.
Miß die Stromaufnahme Deines Arduino und dann berechne, wie groß der Kondi für 1min sein muß, z.B. für 0,5V Spannungsabfall.
> 1. Der GoldCap soll nicht so schnell voll sein, also man sollte schon > mindestens eine Minute kurbeln damit der Arduino funktioniert. > 2. Der Arduino, bzw das Display soll nicht lange funktionieren, ca. 1 > Minute. Sehr merkwürdige Anforderungen, aber wenn der Ladestrom ungefähr so gross ist wie der Entladestrom, dann kommt man da hin. Wir kennen deinen Arduino-Stromverbrauch nicht, aber der Ladestrom liegt ungefähr bei 9V-5V)/Widerstand_zwischen_Gleichrchter_und_Goldcap. Es bleibt als Rahmenbedingung, daß der Goldcap überhaupt gross genug ist, um 1 Minute Strom liefern (und aufnehmen) zu können. Das ist je nach Arduino schon ein gewaltiger Kaentsmann. Braucht der Arduino nur 100mA, sind für 60 Sekunden Spannungsabfall von 5V auf 4V immerhin 6 Farad nötig. Bleibt noch das Problem, daß der Arduino natürlichj schon einschalten würde, wenn der Goldcap nur 1 Sekunde aufgeladen wird, und dann ebentsprechend nur 1 Sekunde funktioniert. Das verhindert man mit einer Schaltung, die erst bei einer höheren Spannung (eben 5V) einschaltet und bei einer niedrigeren (beispielsweise 4V) wieder abschaltet (die niedrigere Spannung muss natürlich so hoch sein, daß der Arduino bei ihr noch funktioniert). Das macht man mit einem Schmitt-Tribber, passender Baustein wäre der ICL7665 laut Datenblatt berechnet auf 5V ein und 4V aus.
1 | Dioden |
2 | +-----------+--|>|--+---------+--------+---+---+-----+ |
3 | | | | | | | | | |
4 | | +-(--|>|--+ | 200k 10k | | |
5 | | | | +---------+ | | | |S |
6 | | | | -|Out2 Out1|---)---+---(----|I P-MOSFET |
7 | | | | | | | | | IRF7207 |
8 | + | | | -|Hys2 Hys1|---+ | | |
9 | Kurbelgenerator| | | | | | + | |
10 | - | | | | ICL7665 | 560k Goldcap | |
11 | | | | | | | | - | |
12 | | | | -|Set2 Set1|---+ | | |
13 | | | | +---------+ | | | + |
14 | | | +--|<|--+ | 240k | Arduino |
15 | | | | | | | | - |
16 | +---------+----|<|--+---------+--------+-------+-----+ |
Der ICL7665 kann auch noch verwendet werden, um den Generator abzuschalten, wenn die Spannug am GoldCap zu hoch werden würde, also über 5.5V geht, dann muss man das nicht mit einer extra Z-Diode oder ein paar Dioden in Reihe verhindern. http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.5 (Mod.: ASCII-Schaltplan in pre-Tags geklammert)
OK, dass hört sich schon mal alles ganz gut an. Muss das erst mal verarbeiten :) Der Arduino muss nicht eine Minute arbeiten. 20 Sekunden würden auch reichen. Was noch offen bleibt, wäre die sache das man eine Minute (besser sogar 70-80 Sekunden) Kurbeln muss damit der GoldCap geladen wird. Und andererseits der Arduino etwa 20 Sekunden funktioniert (notfalls 10-15 Sekunden). Das hängt doch beides zusammen aber irgendwie im Widerspruch. Einerseits brauche ich einen großen GoldCap damit man lange kurbeln muss aber andererseits muss er in 20 Sekunden wieder leer sein. Oder verstehe ich das Prinzip falsch?
Wenns zu schnell geht dann mach parallel zur Kurbel einen Widerstand, der einen Teil des Stroms verbrät. Ausprobieren! Die Dioden sorgen dafür, daß vom Goldcap kein Strom rückwärts über den Widerstand fliesst.
Je nachdem was du genau möchtest ist ein Fake der Bedingungen eventuell einfacher... 1)Du lädst den GoldCap auf, der µC geht irgendwann an 2)Du misst wie lange man kurbelt. 3)Wenn lange genug gekurbelt (Zeit, Umdrehungen, Ladung am Cap, ...) schaltest Du die Anzeige frei 4)Nach xy Sekunden muss der µC neu gestarted werden 4a) indem der Cap definert (=über den µC geschaltet) entladen wird und sich selbst die Spannung abklemmt.
Ja das mit dem Fake würde alles seeehr vereinfachen :) Was für eine Idee xD erst mal sehen ob ich es nicht doch hin bekomme. Ausprobieren muss man wohl. Mich irritert aber das meine Kurbel 9v liefert und der GoldCap nur 5 verträgt. Muss ich da 2 parallel schalten? Nach meinen Berechnungen benötige ich einen 1 Farad Kondensator. Damit könnte ich den Arduino etwa 20-30 Sekunden betreiben bei ~150mA Aber wie berechne ich nun wie lange ich ihn mit der kurbel laden muss?
Mike M. schrieb: > könnte ich den Arduino etwa 20-30 Sekunden betreiben bei ~150mA Die üblichen Goldcap haben etwa 100 Ohm Innenwiderstand, da kannst Du keine 150mA ziehen.
> Muss ich da 2 parallel schalten? Oje, dir fehlt es massiv an Grundlagen. Man müsste sie in Reihe Schaltung, dabei halbiert sich die Kapazität. Aber du brauchst ja keine 9V für den Arduino, also tut es auch einer, aufladbar bis 5.5V, wenn man MEHR Spannung einfach vernichtet. Dazu hatte ich schon Beschreibungen und den Link auf die ICL7665 Schaltung geliefert, aber du warst wohl zu faul es dir durchzulesen. Die 150mA werden ein Problem, ich glaube kaum, daß deine Kurbel so viel liefert und der Goldcap so viel liefern kann (siehe Peter Danneggers Hinweis). Es wäre wohl schlauer, erst mal die Stromaufnahme auf 15mA zu drücken. Der Trick, die ganze Arbeit in Software zu machen, ist natürlich gut.
Wie ich schon schrieb, die 1F GoldCaps kannst du nicht verwenden, die 10F und mehr hingegen schon, da diese den benötigten Strom liefern können. Wenn du zwei 10F in Reihe schaltest, hast du eh nur noch 5F. Kaufe dir mal ein paar solcher, zusammen mit einer 5V Zener Diode und baue es einfach mal testweise auf. Einer hat meist 2.7V oder 2.5V, zwei in Reiher also 5V bzw. 5.4V maximal! Da dir die theoretischen Grundlagen fehlen bringt es nichts hier groß die Sachen durchzurechnen etc. da du nicht in der Lage bist die nötigen Messwerte dazu zu liefern oder zu verstehen was hier gemacht wird. Daher, kaufe dir einfach mal ein paar und probiere damit rum. Dann siehst du wie sich deren Lade- und Entladekurve verhält. Dann siehst du welche Probleme auftreten können etc. (wann er eisnchalten soll, wann aus, ob du eine stabile Spannung brauchst, ...) Was du eben beachten solltest ist, dass du die Kondensatoren nicht "uberladen" darfst. D.h. du musst erreichen, dass ab der max. zulässigen Spannung die Ladung unterbrochen wird bzw. der Ladestrom kurzgeschlossen wird (am einfachste mit einer Zener Diode parallel zu den beiden Kondenstaoren oder ein paar Dioden in Reihe ebenfalls parallel zu den Kondensatoren). Wird der Kondensator zu schnell geladen, dann setzte noch eine Diode zwischen Kurbel und Kondensator und einen Widerstand an + und - der Kurbel um den Ladestrom künstlich zu drücken.
Bei Ikea gibt's gerade eine Kurbel-Taschenlampe mit 3 LEDs. Vielleicht wäre das genau das was du suchst. Preis habe ich nicht mehr im Kopf, aber ich glaube es waren unter 10,- Euronen. Mal eben geschaut: Noch besser: 3,99 Euronen! Dafür macht man's nicht selber. http://www.ikea.com/de/de/catalog/products/30190857/
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