Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Solarzelle -> 5V konstant


von Sven M. (djongambo)


Lesenswert?

Hallo alle miteinander,

folgender Sachverhalt:

Ich würde beim Wandern gerne das Smartphone per Solarzelle laden, soweit 
kein Problem. 5V Solarzelle direkt über USB aufs Smartphone, das 
funktioniert auch. Nun ist es aber so, dass die Ausrichtung zur Sonne 
nicht immer mind. 5V gewährleisten oder gelegentlich durch schattigere 
Gebiete läuft. Gibt es eine Möglichkeit die Spannung konstant auf 5V zu 
halten?

Mir schwebt sowie vor wie das Zuschalten eines Step-Up-Wandlers bei 
unterschreiten von z.B. 5,0V. Oder gibt es Universal-Wandler die z.B. 
2-6V -> 5V generieren?

Schöne Grüße,
Sven

von Matthias X. (current_user)


Lesenswert?

Dein Handy weis aber nicht wieviel Leistung die externe Quelle zur 
Verfügung stellen kann. Ich denke es wird versuchen mit 500mA (USB) zu 
laden.
Wenn es jetzt schattig ist und deine Solarzelle nur 2V liefert, ist sie 
dann in der Lage 1,5A Strom zu liefern? Soviel Strom bräuchtest du circa 
um deine 5V/500mA konstant zuhalten. Ich denke mal da bricht deine 
Solarzelle komplett zusammen. Das ist nunmal der Nachteil an einem 
einfachem Stepup Wandler. Je geringer die Spannung desto höher der 
Strom, und wenn die Spannung weiter einbricht dann muss der Strom halt 
steigen.
Ein einfacher Step up wird wahrscheinlich nicht viel bringen.
Du kannst ja mal die Strom-Spannungskennlinie deinem Solarzelle 
ermitteln und dann kannst du dir ausrechnen ob ein Step up was bringt. 
ansonsten heißt das Stichwort:
http://de.wikipedia.org/wiki/Maximum_Power_Point
Meist lohnt sich der Aufwand aber für ein Handyladegerät nicht.

von Kein Name (Gast)


Lesenswert?

Solar Ladegeräte haben dafür einen eigenen Akku. Bei schattigem Wetter 
lädt es seinen internen Akku langsam auf.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Sven M. schrieb:
> Gibt es eine Möglichkeit die Spannung konstant auf 5V zu halten

Taschenlampe drauf halten.

Wenn das Licht nicht mal für 5V reicht, wie soll ein Step Up auf 
wundersame Art mehr Leistung herbeizaubern?

Von nix kommt nix.

von Humpfdidumpf (Gast)


Lesenswert?

Hi,

das ist weniger trivial als man zunächst denkt. Dazu brauchts ein 
Ladegerät mit MPPT (Maximum Power Point Tracking), ein einfacher StepUp 
/ Step Down ist nicht sinnvoll (außer man macht die Zelle ausreichend 
groß, was sehr tuer werden wird). Ein Ladegerät mit MPPT lädt den Akku 
immer mit der maximal verfügbaren Leistung.

Ein Beispiel ist das hier:
http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/8062fd.pdf
Suche z.B. nach "MPPT LiIon Battery Charger" oder ähnlichem.

Die einfachste Variante ist vermutlich, ein paar Lithium-Akkus mit der 
Solarzelle aufzuladen, und mit denen wiederum deinen Handyakku. Ich 
könnte mir vorstellen, z.B. eine "USB Power Bank" von Pollin so 
umzubauen, dass die Akkus da drin von der Solarzelle (über den MPPT 
Lader) geladen werden. Daran kann man wiederum das Handy aufladen.

Sinn:
Die Ladeelektronik deines Handys erwartet einen bestimmten Ladestrom. 
Den kann die Solarzelle aber nur bei ausreichender Bestrahlung liefern. 
D.h. direktes Laden des Handys wird nicht sehr gut klappen - der Umweg 
über die anderen Akkus wird das beheben. Die "Power Bank" hätte dazu 
schon die nötige Elektronik eingebaut, was die Sache vereinfacht.

von Sven M. (djongambo)


Lesenswert?

okay, schon mal vielen Dank für die Antworten. Ich merke schon, dass das 
ganze nicht so einfach ist.

Ich hatte die Hoffnung, dass die Laderegelung des Handys die 
Stromaufnahme reduziert, so dass die Spannung am USB-Port auf 5V bleibt 
und ich mich lediglich um konstante 5V am USB-Port von der Zelle kümmern 
muss.

Eigentlich wollte ich vermeiden großartig zusätzliches Gewicht wie eine 
Powerbank mit mir rumzuschleppen, aber theoretisch tun es ja auch 
relativ kleine LiPo-Akkus, sie müssten ja nur gewissen 
Licht-Durststrecken brücken können. D.h. mit 200 - 300 mAh pro Akku 
sollte man eigentlich hinkommen. Wäre es dann vernünftiger einen Akku 
mit Step-Up zu verwenden oder 2 in Reihe mit einem Step-Down um auf die 
5V zu kommen?


Schöne Grüße,
Sven

von batman (Gast)


Lesenswert?

Sven M. schrieb:
> Ich hatte die Hoffnung, dass die Laderegelung des Handys die
> Stromaufnahme reduziert, so dass die Spannung am USB-Port auf 5V bleibt
> und ich mich lediglich um konstante 5V am USB-Port von der Zelle kümmern
> muss.
>
Also 2 Regelungen für dieselbe Spannung. Seltsame Vorstellung.

Ebenso wie die ständigen Versuche, im Schatten Solarstrom zu gewinnen, 
wo es schon in der Sonne kaum was bringt.

von Sven M. (djongambo)


Lesenswert?

batman schrieb:
> Also 2 Regelungen für dieselbe Spannung. Seltsame Vorstellung.

Das ist ein Argument, so habe ich das noch gar nicht gesehen.

Im Prinzip habe ich ja kein Problem damit, wenn der Ladevorgang für zum 
Erliegen kommt, das eigentliche Problem ist, dass das Display immer 
angeht sobald der Ladevorgang beginnt und endet und somit zumindest bei 
der 100mA Zelle, die ich vorher hatte das Laden für die Katz' war, wenn 
ich keine konstante Einstrahlung gewährleisten konnte.

Habe auch schon geschaut, ob sich das mit dem Display ändern lässt, aber 
das geht anscheinend nicht.

Schöne Grüße

von Oliver B. (zee)


Lesenswert?

du kannst aber die zeit bis zum ausschalten des display verkürzen, 
heisst im selben menü könnte die einstellung vlt vorhanden sein, oder 
sonst einfach die zeit auf  2-3 sec stellen.

zee

von Oliver B. (zee)


Lesenswert?

http://www.android-hilfe.de/samsung-galaxy-s4-i9500-i9505-forum/509910-display-nicht-einschalten-wenn-der-akku-voll-ist.html

xposed Framework
kanns nicht so genau sagen ob es was bringt, versteh von nicht so gut 
englisch( wegen xposed Framework meine ichs wegen englisch)

aber die wissens auch net sogenau

von Humpfdidumpf (Gast)


Lesenswert?

Hi,

das einfach so anzuschließen ist keine gute Idee. Grund: deine 
Solarzelle kann eine recht hohe Leerlaufspannung haben (z.B. 9V). Hast 
du keinen Abnehmer weil der Akku voll ist speist du diese Spannung in 
dein Handy -> mindestens ungünstig, weil "out of spec", im schlimmsten 
Fall teuer.

Die Ladeelektronik geht von einer geregelten Spannung aus. Die absolute 
Minimallösung ist ein Linearregler, der dir die Spannung auf einen 
sichern Wert begrenzt. z.B. einen 7805.

Das funktioniert aber - wie du schon festgestellt hast - eher nicht so 
toll.
Bleibt die Zwischenspeicherung oder eine großzügig dimensionierte Zelle.

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Humpfdidumpf schrieb:

> Die Ladeelektronik geht von einer geregelten Spannung aus. Die absolute
> Minimallösung ist ein Linearregler, der dir die Spannung auf einen
> sichern Wert begrenzt. z.B. einen 7805.

M.E. wäre da ein Parallelregler bzw. eine Power-Z-Diode besser
geeignet. Eine geeignete Schaltung dafür findet sich im Daten-
blatt des TL431 - ICs. Vielleicht braucht man noch eine Schottky-
Diode in Reihe zum Solarpanel.
Gruss
Harald

von Humpfdidumpf (Gast)


Lesenswert?

Hi,

@Harald Wilhelms:

Das mit dem TL431 geht sicher besser, hat aber den Nachteil, dass man 
das Ganze so auslegen muss, dass es im Leerlauf die gesamte Leistung der 
Zelle verzeizen können muss, und das dauernd. Den 7805 (Bähpfui, miese 
Eigenschaften) habe ich nur genannt, weil den jeder kennt und herumligen 
hat.

Aber alle dies Lösungen kranken daran, dass es keine Möglichkeit gibt, 
zeitweise oder dauerhafte Unterspannung zuverlässig zu verhindern. Der 
Laderegler des Handys ist nicht dafür gebaut, dauerhaft mit z.B. 3,5V 
oder schwingender Versorgung zu arbeiten (zyklisches Anlaufen bei 
unzureichender Leistung der Zelle).

Man müsste Unterspannung erkennen und ausschalten. Damit das nicht 
zyklisch hochläuft, muss man auch wissen, welche Leistung die Zelle 
gerade liefert und ob das Handy damit zufrieden ist -> damit braucht man 
einen MPP Tracker.

Die Sache mit dem Rückspeisen (Schottky) tritt ja hoffentlich nicht auf 
;-). Aber stimmt schon, das muss man bei den Chinazeug heutzutage leider 
berücksichtigen.

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Humpfdidumpf schrieb:

> Aber alle dies Lösungen kranken daran, dass es keine Möglichkeit gibt,
> zeitweise oder dauerhafte Unterspannung zuverlässig zu verhindern.

Nun, ich denke, während der Schattenzeiten wird das Laden einfach
unterbrochen und bei Sonne einfach weitergeführt.

von Humpfdidumpf (Gast)


Lesenswert?

Hi,


>Nun, ich denke, während der Schattenzeiten wird das Laden einfach
>unterbrochen und bei Sonne einfach weitergeführt.

Das wird zwar oft so sein, aber Problem ist ein zyklisches Anlaufen in 
vielen Fällen:

Anfang  -> Spannung steigt, Ladegerät ein, Strom steigt -> Spannung 
fällt , Ladegerät aus, Strom fällt --> Zurück zu Anfang

Ich kenne das Phänomän von einem Solarbetriebenem Adruino-Projekt. Dort 
war die Lösung dann eine Stromquelle in der Solarzelle - diese wurde 
dann beim Anlaufen des Prozessors ausgeschaltet.

Dieser Zyklus wird vermutlich eine Menge Energie brauchen, weil das 
Handy immer wieder den Prozessor anwerfen muss. der TP schrieb ja etwas 
davon, dass immer das Display anging.

Kann mich aber auch täuschen, vielleicht sollte man es einfach 
probieren.

von Julian B. (julinho)


Lesenswert?

Wenn Du keinen Pufferakku mitschleppen willst, kannst Du Dein Handyakku 
direkt Laden, d.h. Du mußt die Akkukontakte nach außen führen. Der 
Vorteil dabei ist, Du kannst mit beliebig wenig Strom Laden.

Als Modul würde ich ein 10 Zellen kristallines Modul vorschlagen , das 
passt von der Spannung optimal. Als Ladereglung würde ich das Modul bei 
ca. 4,1-4,2v Akkuspannung kurzschließen.

von Sven M. (djongambo)


Lesenswert?

Harald Wilhelms schrieb:
> M.E. wäre da ein Parallelregler bzw. eine Power-Z-Diode besser
> geeignet. Eine geeignete Schaltung dafür findet sich im Daten-
> blatt des TL431 - ICs. Vielleicht braucht man noch eine Schottky-
> Diode in Reihe zum Solarpanel.

Etwa so:

SP+ --->|----R--|---|-----|----|----- +5V
                R   |     |    |
                |-TL431   C    GC?
                R   |     |    |
GND ------------|---|-----|----|----- GND

SP: Solarpanel
GC: GoldCap

Könnte man noch 1-2 GoldCaps parallel mit dazuschalten um das ganze 
etwas zu Puffern?

Schöne Grüße,
Sven

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.