Hallo zusammen, ich habe ein 20W Solarpanel (Mono) welches ich zum Betreiben einer kleinen 12V Wasserpumpe nutze. Da die Pumpe aussetzt, wenn zuviel Sonne scheint, hab ich mir einen kleinen Step-Down-Regler besorgt, der auch prima funktioniert (ebay: 251609085672). Damit aber auch bei Verschattung bzw. Wolken die Pumpe läuft, kam mir der Gedanke, einen Step-Down-Step-Up-Regler zu verwenden. Also auch einen besorgt (ebay: 251610973831). Damit läuft die Pumpe wie erwartet auch bei schwachem Sonnenschein, eben mit kleinerer Leistung. Ein echter Vorteil gegenüber dem reinen Step-Down. Doch das Problem, was ich mit dem 2. Regler habe: Wenn die Sonne voll scheint und ich kurz die Hand aufs Modul halte, wird die Pumpe natürlich schwächer, nehm ich sie wieder weg, wird sie zwar wieder stärker, aber nicht mehr wie beim Einschalten. Ich hab dann die Spannungen gemessen: Mit Sonne 12V, nachdem kurzzeitigen Verschatten nur noch 7V. Dachte zuerst, vielleicht ist der Step-Down-Step-Up-Wandler kaputt, aber dann hab ich mal auf der Eingangsseite gemessen: Wenn ich die Hand aufs Panel lege, bricht die Spannung an der Zelle von 18-19V auf ca. 3V ein. Nehm ich die Hand wieder weg, bleibt die Spannung jetzt aber auf den 3V stehen (liegt wohl am Widerstand der Zelle?). Erst wenn ich die Pumpe kurz aus- und anschalte, bin ich wieder bei den 19V und die Pumpe läuft erneut mit voller Leistung. Habe danach ein bisschen mit einem Relais und einem supergroßen Elko (22mF) experimentiert (am Panelausgang geschaltet), welches die Pumpe unterbricht, sobald die Spannung einbricht. Im Prinzip hab ich erreicht, was ich wollte: Auf Verschattung folgt ein kurzes Abschalten des Relais und damit auch der Pumpe, sodass die Spannung wieder steigt, bis der Elko aufgeladen ist, das Relais wieder einschält und danach läuft die Pumpe wieder mit Vollgas. Das Problem ist aber, dass bei schwachem Licht das Relais die ganze Zeit langsam hin- und herschält, obwohl jetzt nicht mehr Strom kommt vom Panel und die Pumpe dann eben nur mit kleiner Leistung läuft. Das ständige Aus und Ein macht aber keinen Sinn. Habt Ihr eine Idee, wie ich das Problem mit minimalem Aufwand lösen kann? Ich weiß, es ist mehr eine Spielerei, aber es hat mich doch den ganzen Nachmittag an Basteln gekostet und daher hab ich mich jetzt hier angemeldet, weil ich das nicht einfach abhaken will :) Vielen Dank für eine Idee!
Das Stichwort ist MPP (Maximum Power Point). Dein Regler macht das NICHT und bleibt damit beim temporären Abschatten unten in einem ungünstigen Punkt stecken. Jetzt ist die Frage: kannst du programmieren? Wenn ja wirf mit deinem Lieblings uC eine MPP Regelung zusammen (man kann ja ganz faul einen zweipunktregler nehmen und gut ist).
Ich kann schon programmieren, allerdings mache ich das üblicherweise nur an Webseiten :) Keine Ahnung von uC. Da kann man ja auch nicht mal eben so einsteigen. Als Webentwickler ist man natürlich geneigt, sofort eine entsprechende Regelungsfunktion zu programmieren (im Kopf hatte ich das heute Mittag schon halb durch), aber dann steht man vor der Solarzelle, ein paar Kabeln und denkt: Wo ist da jetzt eigentlich das Login? Gibts noch was Einfacheres?
Also mit einem entsprechenden board ist der Einstieg simplest. Im einfachsten Fall nimmt man ein Arduino board mit USB (zb das hierhttp://www.ebay.de/itm/281420613806 ) und am PC die arduino IDE (gratis download). Dieses Gespann taugt für die ersten 2-3 Projekte (also helloworld und Co) und danach weiß man ob uC etwas ist in das man sich vertiefen will. Und danach kann man mit nem avrdragon oder nem ispmk2 "richtiges" programmieren machen. Auch deine Regelung sollte da recht flott machbar sein. Sollte ein uC ein absolutes nogo sein könnte ich mir vorstellen, dass man da was mit opamps machen könnte, da bin aber nicht sooo der Experte. Ich werf bei sowas so lange AVRs auf das Projekt bis es sich löst ^^
Vergiss die Kombination Solar-Panel - StepXXXX Regler. Die werden nie miteinander harmonieren, weil die U/I Kennline eines Solarpanels nicht mit der Strom-Anforderung eines getakteten Reglers zusammenpasst. Da hilft auch kein Kondensator, egal welcher Größe. Und wenn es bei bei irgrndeiner momentanen Konstellation prima funktioniert, wird es einige Zeit später bei weniger Licht oder Abschattung plötzlich abkacken und nicht mehr auf die Beine kommen. Meine Empfehlung: Einen Shunt Regulator verwenden: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl431.pdf Figure 21 zeigt die Schaltung. Der wird einfach soviel Leistung vernichten, dass die Pumpe genau die passende Spannung erhält, wie voreingestellt. Und wenn die Beleuchtung zu weit absinkt, klinkt sich der Regulator aus und die Pumpe erhält vom Panel 'alles, was geht'. Ob die Pumpe dann noch arbeitet, muss sie selbst entscheiden.
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Hallo Bernd, Shunt wäre aber auch nicht die wahre Lösung, da ich damit den Vorteil verschenke, bei Bewölkung die Pumpe laufen lassen zu können. Dann könnte ich nämlich auch einfach meinen zuerst genannten Step-Down-Wandler verwenden, der leistet genau dasselbe. Das Arduino board ist ja mal interessant. Sowas gibts für so kleines Geld? Hm, da hast Du mich jetzt auf was gebracht... Aber ich seh da ein Problem, denn das Ding braucht ja konstant 5V, was ich aber eben nicht zur Verfügung habe, weswegen sich die Katze hier wohl in den Schwanz beißt. Oder wie hattest Du Dir das konkret vorgestellt, wie man damit MPP nachbauen kann? Ich hätte halt versucht, die Spannung am Analog-Eingang zu messen und wenn sie kleiner als x ist, wird kurz ein Ausgang unterbrochen, wodurch das Panel vom Step-Down-Step-Up-Wandler getrennt wird und die Spannung wieder steigt. Klingt trotzdem noch recht komplex, auch wenn ich total neugierig bin jetzt :) Danke.
Die 5V stimmen nicht ganz: Der läuft auch bei 3,3V völlig in der Spezifikation. Und die Atmel Chips(die da drauf sind) können bis ~2,5V runter(eigene Erfahrung). Der Stromverbrauch ist so gering, dass auch eine Li-Knopfzelle fürn paar Jahre ausreichen dürfte. Oder du nimmst sowas: http://www.reichelt.de/ICs-TLC-TSA-/TS-2950-CT33/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=115977&GROUPID=5480&artnr=TS+2950+CT33
Das heißt, ein kleiner Kondensator an den 20V Eingang mit Diode davor, würde funktionieren, auch wenn sich der uC selbst die Spannung kurz abklemmt? Was kann man denn an die digitalen Ausgänge dranhängen, geht ein Relais?
> Wenn ich die Hand aufs Panel lege, bricht die Spannung an der Zelle von > 18-19V auf ca. 3V ein. Nehm ich die Hand wieder weg, bleibt die Spannung > jetzt aber auf den 3V stehen (liegt wohl am Widerstand der Zelle?). Das liegt wohl an Deiner Elektronik, die vermutlich den Eingangswiderstand senkt, nicht an dem Solarmodul. Das Ganze wäre per µC wohl am besten lösbar, weil Du dann beliebig in die Regelung eingreifen kannst.
Ich weiß natürlich nicht, was in dem Step-Wandler passiert, aber sobald ich die Pumpe kurz abschalte und dann wieder ein, fährt die Spannung sofort auf 12V hoch. Das Handwegnehmen dagegen geschieht wohl nicht plötzlich genug und so schafft der Wandler nur bis zu 8V. Gibt es eine simple Schaltung, welche die Pumpenleistung verzögert hochfahren lässt? Das könnte vielleicht helfen, wenn der Wandler dann die Zeit hat, das Solarpanel wieder weniger stark zu beanspruchen. Wie sähe denn eine solche uC-Schaltung vom Prinzip her aus? So ganz kann ich mir noch nicht vorstellen, was Euch da vorschwebt. Ich kenn mich damit eben noch Null aus.
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Die uC Schaltung läuft etwa so: Der uC überwacht Strom und Spannung an der pumpe (via zwei adc Kanälen). Solange so wenig Sonne ist, dass die pumpe nicht voll laufen kann hält er via eines stepups (für den uC nur ein pwm Ausgang) das solarmodul im optimalen arbeitspunkt (wo Strom×Spannung am größten ist) im faulsten Fall indem er die pwm aufdreht bis das Produkt nichtmehr steigt und dann wieder runterdreht bis es auch wieder fällt. Damit pendelt man nahe am optimalen Punkt rum ohne viel zu PIDen oder dgl. Wenn die Sonne jetzt zu hell wird macht er genau das Gegenteil. er schiebt das Modul so lange in Richtung "Hochstrom" bis die überschüssige Leistung am innenwiderstand des panels verheizt wird (und der Rest treibt weiter die pumpe mit der maximalen Geschwindigkeit).
Danke, klingt interessant, aber ich höre da heraus, dass dazu noch diverse andere Komponenten nötig sind. Am Ende kostet es mehr als das ganze bisherige System. Oder irre ich mich? Vielleicht sieht es aus Deiner Sicht auch ganz simpel aus, weil Du im Kopf bereits genau weißt, was wie wo. Für mich ist das eher schwierig einzuschätzen. Bin immer noch auf der Suche nach einer einfacheren Lösung, es geht ja nicht um Perfektion. Was mir heute noch aufgefallen ist: Wenn ich das Step-Up-Step-Down-Modul auf etwa 8V einstelle, dann fährt es nach Spannungseinbruch auch wieder auf 8V hoch. Aber mehr geht nicht, auf 12V klappt nur, wenn ich die Pumpe aus- und wieder einschalte. Es liegt wahrscheinlich daran, dass das Ding nicht gescheit zwischen Down und Up umschalten kann.
Andreas F. schrieb: > Es liegt wahrscheinlich daran, dass das Ding nicht gescheit zwischen > Down und Up umschalten kann. Du hast immernoch nicht erkannt wie ein Solarpanel funktioniert. Das Solarpanel ist eine Stromquelle (deren Strom von der Lichtstärke abhängt) parallel zu einem (gedachten) Widerstand. Wenn jetzt langsam mehr Licht einfällt (hand wird weggenommen), dann steigt langsam der mögliche Strom bis er ausreicht damit der Schaltregler loslegt. Der versucht, dann sofort so viel Strom wie irgend möglich zu bekommen (was das Panel natürlich nicht liefern kann), damit bleibt die Spannung bei den 3 V (das is vmtl. die Unterspannungsgrenze von dem Chip) stecken. Das Modul liefert jetzt in den Regler fast seinen Kurzschlussstrom, weil aber nur 3 V anliegen ist die Leistung die er bekommt winzig. Wenn du jetzt die Pumpe abklemmst (oder nur 8V einstellst), dann reicht diese winzige Leistung um den Ausgang anzuheben bis der Regler anfängt wirklich zu regeln (also nichtmehr so viel Strom wie möglich zieht). In dem Moment hebt die Spannung vom Modul ab (weil es sich in dem Punkt wie eine KSQ vehält). Irgendwann ist die so hoch, dass sich der Strom vom Modul in dem (gedachten) parallel-Widerstand im Modul verläuft und der Zustand wird (rel.) stabil. Bis hält die nächste Wolke kommt. Die Problematik kann man umgehen indem man einen Regler hat der nicht versucht eine fest Ausgangsspannung zu haben sondern die höchste die er grade machen kann. Die zweite Hälfte des Problems (das mit der zu starken Sonne) kann man wieder lösen indem man die Solarzelle absichtlich schlecht ausnutzt (wie der alte Regler die eben auf 3V gedrückt hat) und damit die Power für die Pumpe begrenzt. Die Programmierung dahinter ist sehr einfach und sollte auch für einen Anfänger machbar sein. Auch die HW ist nich so teuer (ich würde mal sagen man kommt locker unter 20€). Solltest du dich an so etwas versuchen wollen könnte ich einen Schaltplan malen (aber einfach so is mir das etwas viel Mühe^^). Grüße, Max
Danke für die Info. Ich kann die Erklärung in etwa nachvollziehen, da ich ja das Verhalten entsprechend beobachtet habe. Wenn Du mir sagst, was ich zusätzlich zum Nano uC noch brauche an Komponenten, könnte ich eher abschätzen, ob ich mich dran wage, denn dass man mit dem uC die Spannungen messen kann, hab ich bereits im Beispielprogramm gesehen. Aber ob das auch über 5V hinausgeht und v.a. wie man Ströme messen kann, weiß ich auf Anhieb nicht. Und auch nicht, wie ich dann die Ausgangsleistung per uC regeln soll bzw. ob ich die bisherigen Wandler noch brauche oder nicht. Bevor Du also malst, die Bitte, mir die Komponenten zu nennen, die nötig wären. Wie gesagt: Neugierig bin ich schon, denn das Nano Teil ist irgendwie faszinierend und ich hätte da sogar schon die nächste Idee für ne andere Anwendung im Auge ;) Wo wir grad dabei sind: Ich hatte mir heute Morgen mal das Arduino geholt und ausprobiert. Kann man darin auch das eigene Programm simulieren oder geht das so einfach nicht? Denn eine Com-Schnittstelle am Rechner hab ich z.B. nicht, da wird dann das Debuggen möglicherweise schwierig, oder?
Damit man passende Komponenten wählen kann müsstest du mal ein paar mehr Werte zu der Anlage liefern. Wichtig zu wissen wäre: - Nennspannung der Pumpe (das waren glaube ich von oben noch zu wissen 12V) - Nennstrom der Pumpe - evtl. Anlaufstrom und Anlaufspannung - Leerlaufspannung am Panel - Kurzschlusstrom am Panel Zu den anderen Sachen: - Spannungen über 5V misst man über einen Spannungsteiler - Ströme misst man mit einem Shunt (wenn man es etwas schlau angeht kommt man hier aber sogar ohne Strommessung aus) - Die "Com-Schnittstelle" (richtigerweise heißt das "serielle Schnittstelle", nur M$ nennt das Com) wird von dem Arduino über USB nachgemacht (dazu ist der IC im SOP-Package auf der Unterseite da). - Den bisherigen Wandler braucht man dann nichtmehr.
Pumpe: - 12V - 300mA maximal - Anlaufspannung ca. 5V - Strom weiß ich nicht, geschätzt ~100-150mA Panel: - Leerlauf: 21,5V - Kurzschlussstrom: 1,14A
Das sind ja alles sehr entspannte Werte. Da kommt man mit nem Logic-Level Mosi ohne extra Treiber hin. Die Teile wird man brauchen: - µC (einen Arduino reinzustecken ist da eigtl. Verschwendung) - Logic-Level-MOSFet (<1€) - Spule (da müsste man halt noch die Werte errechnen, kann ich abends machen wenn ich am PC bin, mit Tablet ist die Seite etwas unbequem) - Spannungsregler für den µC - Dioden für Switcher und Spannungsversorgung - Elkos für Ein- und Ausgang - Hühnerfutter (Bypasscaps, Widerstände und so) Ich mal dann abends einen Schaltplan. btw: Wir können auch mal im TS oder so reden, da geht das evtl. etwas schneller als immer per Forenpost. Ich würde dann halt hinterher hier kurz zusammenfassen ^^
Naja, solange man Dioden nicht programmieren kann, geht sowas wohl nur per uC. Klingt aber übersichtlich. Ändert sich daran eigentlich viel, wenn ich z.B. ein 2. Panel parallel dazu schalte? Dabei ändert sich ja nur der Kurzschlussstrom der Panel. Danke Dir jetzt schon mal.
Wenn man noch ein Panel dazu schaltet wäre es sinnvoller es in Serie zu schalten, damit ist die Spannung früher überhaupt hoch genug, dass man anfangen kann zu switchen (der µC läuft je nach Typ erst bei 1,8 bis 5 V los). Die Änderung ist minimal, der µC wird halt bei prallster Sonne eine noch etwas schmalere Pulsform fahren (müssen) um die Pumpe auf 12 V zu begrenzen. Das Größte an dem ganzen wird die Spule sein.
Aber dann sind das ja um die 40V, mit denen hantiert werden muss. Ist das denn besser anstatt durch die Parallelschaltung lieber den Strom zu erhöhen, damit die Spannung stabiler bleibt, wenn Strom abgegriffen wird? Die Panels sind nicht identisch, das eine hat 15, das andere 20W. V.a. wäre es doch so, wenn ich das richtig verstehe: Eine Parallelschaltung könnte ohne Änderungen der Bauteile und Werte erfolgen, für eine Reihenschaltung müsste jedoch alles von vornherein anders ausgelegt werden. Ein Einzellenbetrieb wäre dann nicht mehr möglich (das Ding soll auch mobil eingesetzt werden können, auch mal nur mit einer Zelle).
Eine parallel Schaltung würde eine doppelt so große spule fordern (weil dann im sonnenfall beide panele ihren Strom abladen). Der Gewinn wäre ausserdem minimal weil bei wenig Sonne v. A. die Spannung hoch sein muss (damit der switcher gut arbeiten kann). Die Problematik, dass die panele unterschiedlich stark sind könnte man mit einer Diode parallel zu jedem panel lösen (ist eh eine gute Idee).
Hm, wo sind den bei nem Android-Tablet alt und F4? .....ich mein ernsthaft ? Der Witz ist sooooo alt.
Keine Ahnung, aber in der Schaltung fehlt die Spule.
Hallo Max, ich habe mir inzwischen einen Arduino bestellt, auch Widerstände für einen Spannungsteiler, doch in Sachen Strommesser bin ich noch unschlüssig. Es gibt für den Arduino ja diese fertigen Stromsensoren mit einem ACS712 drauf. Der Billigste kostet 2,90 €, hat aber gleich 30A. Der mit 5A, was ich brauche, kostet über 4 €. Zwar gibts die Dinger auch in China alle für nur 2 €, aber da wartet man locker 5-6 Wochen, wie ich gerade wieder erlebe bei anderem Kleinkram. Doch wenn ich z.B. einen LM358 OP verwende und dazu noch einen Shunt und weitere Widerstände brauche, komme ich sogar auf noch mehr Kosten, weil man das überall einzeln zusammenbestellen muss. Hier in der Nähe ist nämlich leider kein Elektronikgeschäft. Doch das ganze Projekt soll eigentlich möglichst billig gelöst werden. Hast Du eine Idee, wie ich günstig zu einem Strommesser in der Schaltung kommen könnte? Zum Solar-Pumpen-System noch was: Inzwischen habe ich eine neue Pumpe mit 12V und 10-18W, welche mit beiden Panels, parallel geschaltet, perfekt läuft bei halber bis voller Sonneneinstrahlung. Nur wenn es ganz klar ist und die Sonne brennt (kommt ja leider fast nie vor bei uns), muss ich "bucken", ansonsten läuft das Ding ziemlich gut ohne jegliche Regler. Mit MPPT könnte man vielleicht bei Wolken noch etwas mehr rausholen.
Und noch eine weitere Frage: Wie sieht der Teil der Schaltung aus, mit dem man z.B. einfach einen Stromfluss ein- bzw. ausschalten kann durch einen Arduino? Da nimmt man doch Logic Level Mosfets, aber wie sieht die Schaltung dafür aus und welcher günstige Baustein für maximal 3A ist hier geeignet? Dieselbe Frage gilt auch für die DC-DC-Ansteuerung mittels PWM, wie macht man das konkret und welche Bauteile (Spule?) sind dafür nötig? Vielen Dank.
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Andreas F. schrieb: > Hallo Max, > > ich habe mir inzwischen einen Arduino bestellt, auch Widerstände für > einen Spannungsteiler, doch in Sachen Strommesser bin ich noch > unschlüssig. Es gibt für den Arduino ja diese fertigen Stromsensoren mit > einem ACS712 drauf. Der Billigste kostet 2,90 €, hat aber gleich 30A. > Der mit 5A, was ich brauche, kostet über 4 €. Zwar gibts die Dinger auch > in China alle für nur 2 €, aber da wartet man locker 5-6 Wochen, wie ich > gerade wieder erlebe bei anderem Kleinkram. > > Doch wenn ich z.B. einen LM358 OP verwende und dazu noch einen Shunt und > weitere Widerstände brauche, komme ich sogar auf noch mehr Kosten, weil > man das überall einzeln zusammenbestellen muss. Hier in der Nähe ist > nämlich leider kein Elektronikgeschäft. Doch das ganze Projekt soll > eigentlich möglichst billig gelöst werden. > > Hast Du eine Idee, wie ich günstig zu einem Strommesser in der Schaltung > kommen könnte? > > Zum Solar-Pumpen-System noch was: > Inzwischen habe ich eine neue Pumpe mit 12V und 10-18W, welche mit > beiden Panels, parallel geschaltet, perfekt läuft bei halber bis voller > Sonneneinstrahlung. Nur wenn es ganz klar ist und die Sonne brennt > (kommt ja leider fast nie vor bei uns), muss ich "bucken", ansonsten > läuft das Ding ziemlich gut ohne jegliche Regler. Mit MPPT könnte man > vielleicht bei Wolken noch etwas mehr rausholen. In dem Projekt brauchst du nichtmal einen Strom-sensor. Weil die Leistung (zwar nicht linear, aber egal) von der Spannung abhängig ist. Damit kann die Regelung einfach die Spannung möglichst hoch halten. Das mit dem "Bucken" bei prallster Sonne kann man wie gesagt ersetzen indem durch eine suboptimales boosten. Mir ist aber während dem Schaltplan malen aufgefallen (deswegen kam auch kein Plan), dass theretisch während der Bewölkung die Solarzellen auch einen Buck brauchen könnten. Da gibt es jetzt 2 Möglichkeiten: Entweder man nimmt einen invertierenden Regler (und nimmt die paar Prozent zusätzlichen Verluste in Kauf), damit kann man buck und boost machen. Oder du machst einen Test auf welche Seite der Kennlinie die Panele hängen. Dazu müsstest du während der Bewölkung an dem Gespann mal Strom und Spannung messen. Dann misst du (bevor sich das Licht Nennenswert ändert) die Leerlaufspannung (ohne Pumpe) und den Kurzschlussstrom. Wenn dann die Werte der Pumpe links vom MPP liegen,dann muss man hauptsächlich bucken um zum mppp zu kommen. Wenn die Werte rechts liegen muss man boosten. Sollte man wirklich beides (Buck und Boost) brauchen weil die Pumpe wild in der Kennlinie rumspringt, dann kann man das sehr einfach durch einen zweiten Mosi der die Pumpe per PWM "dimmt" machen. Dann gibt es noch einen "Sonderfall", nämlich wenn die Pumpe ohnehin schon sehr nah am Mpp liegt (rel. unwahrscheinlich), dann wäre ein Schaltregler eher kontraproduktiv (die Verluste wären sonst größer als der Gewinn durch den MPP Betrieb).
Andreas F. schrieb: > Und noch eine weitere Frage: > > Wie sieht der Teil der Schaltung aus, mit dem man z.B. einfach einen > Stromfluss ein- bzw. ausschalten kann durch einen Arduino? Da nimmt man > doch Logic Level Mosfets, aber wie sieht die Schaltung dafür aus und > welcher günstige Baustein für maximal 3A ist hier geeignet? > > Dieselbe Frage gilt auch für die DC-DC-Ansteuerung mittels PWM, wie > macht man das konkret und welche Bauteile (Spule?) sind dafür nötig? > > Vielen Dank. Der Teil der den Stromfluss steuert ist im einfachsten Falle einfach ein Logic-Level-Mosfet (logic-level sagt er macht schon bei 4-5 V voll auf). Der MOSfet wird von dem PWM-Ausgang des µCs direkt angesteuert. Welchen Typ du benutzt hängt stark davon ab was du grade an der Hand hast (ich hab z.b. noch ne Tüte mosis von pollin). Der Schaltregler ist hier recht gut visualisiert: http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html
Max D. schrieb: > Oder du machst einen Test auf welche Seite der Kennlinie die Panele > hängen. Dazu müsstest du während der Bewölkung an dem Gespann mal Strom > und Spannung messen. Dann misst du (bevor sich das Licht Nennenswert > ändert) die Leerlaufspannung (ohne Pumpe) und den Kurzschlussstrom. Wenn > dann die Werte der Pumpe links vom MPP liegen,dann muss man > hauptsächlich bucken um zum mppp zu kommen. Wenn die Werte rechts liegen > muss man boosten. Ich hab das gestern schon gemacht. Die Pumpe läuft bei etwa 4-5 Volt los und zieht dann schon 0,5 - 0,6A. Mit zunehmender Sonne geht beides parallel linear hoch bis auf über 14V und 1,6A, doch dann muss ich runterregeln, weil die Pumpe nur maximal 14V verträgt. So wie ich das sehe, muss man also beides. Unter 12V boosten, über 13V bucken (das ist pralle Sonne ohne Wolken). > Dann gibt es noch einen "Sonderfall", nämlich wenn die Pumpe ohnehin > schon sehr nah am Mpp liegt (rel. unwahrscheinlich), dann wäre ein > Schaltregler eher kontraproduktiv (die Verluste wären sonst größer als > der Gewinn durch den MPP Betrieb). Meine Interpretation: Die Pumpe liegt nicht nahe am MPP.
Max D. schrieb: > Der Teil der den Stromfluss steuert ist im einfachsten Falle einfach ein > Logic-Level-Mosfet (logic-level sagt er macht schon bei 4-5 V voll auf). > Der MOSfet wird von dem PWM-Ausgang des µCs direkt angesteuert. > Welchen Typ du benutzt hängt stark davon ab was du grade an der Hand > hast (ich hab z.b. noch ne Tüte mosis von pollin). Ich hatte eben ne Tüte Kekse in der Hand, das wird wohl nix. Meint: Ich bin diesbezüglich bescheiden ausgestattet, da meine intensivere Bastelzeit schon 25 Jahre zurückliegt und nur noch wenig Material vorhanden ist und sowas wie Logikkram und Mosfet war damals für mich unerschwinglich. Daher muss ich zwingend Mosfets einkaufen. Wäre natürlich ideal, wenn ich nur einen Typ bräuchte für alle meine Fragen. > Der Schaltregler ist hier recht gut visualisiert: > http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html Im Prinzip Ja, konkret bin ich damit aber überfordert, zumindest was die Berechnungen angeht. Grad noch mal eine Nachfrage zum Strommesser: Für die Solarpumpe brauch ich die Deiner Ansicht nach zwar nicht, aber ich habe noch eine zweite Anwendung im Kopf mit einem weiteren Arduino Pro Mini, dafür brauch ich das dann. Daher wollte ich gerne wissen, wie ich am effektivsten und kostengünstigsten für einen Arduino zum Ziel eines Strommessers komme, ohne erst 5 Wochen auf China-Importware zu warten. Vielen Dank für all Deine Bemühungen!
Wenn die Pumpe wirklich schon nahe am MPP liegt (das kan man aber wirklich sicher nur mit Messung des unbelasteten und kurzgeshlossenen Panels sagen), dann kann man sich das switchen sparen. Man baut dann einfach einen MOSFet zwischen Minus von der Pumpe und Masse ein. Den lässt man zu bis die Spannung am Versorgungszweig auf eine gewisse Spannung gestiegen ist und macht schlagartig an. Damit hat man (mit einem nicht zu kleinen Elko) den Anlaufstrom der Pump nicht als Hürde. Wie groß die "gewisse Spannung" sein muss damit das ganze nich oszilliert (pumpe läuft an und stribt wieder ab) ermittelt man am einfachsten experimentell. Damit läuft die Pumpe so früh wie möglich (ohne switcher) los. Wenn dann die Sonne zu viel wird, geht man einfach in dem PWM Betrieb (bei 28V hat man dann z.b. 50% ED). Andreas F. schrieb: > Unter 12V boosten, über 13V > bucken (das ist pralle Sonne ohne Wolken). Das ist nur bei einer KonstantSPANNUNG nötig, das Panel ist eher Konstantstrom (bis es halt eben nach oben aus dem Betriebsbereich rauskommt). Bei dem Panel ist das alles durcheinander. Damit man zu 100% was sagen kann müsste man Messreihen mit Beleuchtung von 0 Lux bis prallster Sonne machen. Das ist aber völlig utopisch. Deswegen macht man sich das alles etwas leichter indem man "in der Mitte" der Beleuchtungsstärke (also etwas Wolken, Pumpe läuft aber noch) nachschaut in welcher Richtung (und wieviel) die Pumpe neben dem MPP liegt. Zur Strommmessung mit µC: Die meisten µC haben einen AD-Wandler, der macht aus einer Spannung eine für den µC verwertbare Folge von 0 und 1. Um einen Strom zu messen muss man den also in eine Spannung umwandeln. Wie man das macht ist von dem Geplanten Einsatz abhängig. Die magnetischen Stromsensoren sind v.a. höheren Strömen sinnvoll. Bei kleinen Strömen nimmt man einen Widerstand über dem (nach dem ohmschen Gesetz) eine Spannung stehen bleibt wenn Strom durchfließt. Die Spannung verstärkt man dann (keiner will 1,1 V (das ist eine übliche Refrenzspannung bei µCs) Abfall auf dem Widerstand) entweder mit der µC internen Verstärker-Schaltung (haben nicht alle) oder extern mit einem opamp.
> Wenn die Pumpe wirklich schon nahe am MPP liegt (das kan man aber > wirklich sicher nur mit Messung des unbelasteten und kurzgeshlossenen > Panels sagen), dann kann man sich das switchen sparen. Das ist doch einfach der Kurzschlussstrom des Typenschilds, oder? Muss man ja nicht nochmal explizit messen, s.o. > Man baut dann > einfach einen MOSFet zwischen Minus von der Pumpe und Masse ein. Den > lässt man zu bis die Spannung am Versorgungszweig auf eine gewisse > Spannung gestiegen ist und macht schlagartig an. Damit hat man (mit > einem nicht zu kleinen Elko) den Anlaufstrom der Pump nicht als Hürde. > Wie groß die "gewisse Spannung" sein muss damit das ganze nich > oszilliert (pumpe läuft an und stribt wieder ab) ermittelt man am > einfachsten experimentell. > Damit läuft die Pumpe so früh wie möglich (ohne switcher) los. Wenn dann > die Sonne zu viel wird, geht man einfach in dem PWM Betrieb (bei 28V hat > man dann z.b. 50% ED). Pardon, so ganz verstehe ich das nicht. Ist das mit Arduino gedacht oder nur mit einem Mosfet? > Das ist nur bei einer KonstantSPANNUNG nötig, das Panel ist eher > Konstantstrom (bis es halt eben nach oben aus dem Betriebsbereich > rauskommt). > Bei dem Panel ist das alles durcheinander. Damit man zu 100% was sagen > kann müsste man Messreihen mit Beleuchtung von 0 Lux bis prallster Sonne > machen. Das ist aber völlig utopisch. Deswegen macht man sich das alles > etwas leichter indem man "in der Mitte" der Beleuchtungsstärke (also > etwas Wolken, Pumpe läuft aber noch) nachschaut in welcher Richtung (und > wieviel) die Pumpe neben dem MPP liegt. Verstehe ich leider auch nicht genau. Warum ist das untypisch? Es ist doch fast linear, was ich gemessen habe. Oder worauf willst Du hinaus? Folgende 2 Szenarien sehe ich: 1. Wenn Spannung über 13V liegt, dann bucken. 2. Wenn sie unter 12V liegt, dann versuchen, den MPP anzupeilen, damit man ein paar Prozent mehr Leistung rausholt, wenn die Sonne nicht voll scheint. Wozu braucht man da Messreihen? Das soll ja eine MPPT-Schaltung genau selbstständig realisieren, wie ich das verstanden habe. > Zur Strommmessung mit µC: Danke für die Erklärungen, mir ging es allerdings mehr um die ganz konkrete Umsetzung, denn die verschiedenen Lösungen kenne ich zwar inzwischen, aber ich wollte halt wissen, was man erfahrungsgemäß am besten in so einem Fall macht, um günstig zum Ziel zu gelangen. Wenn z.B. ein LM358 als Differenzverstärker vor dem Arduino taugt, wäre das vielleicht am einfachsten umzusetzen, aber man müsste sich eben erst mit diesen Kleinteilen eindecken, was unterm Strich aber vielleicht teurer kommt als ein fertiges Bauteil, wie es für den Arduino angeboten wird. Was würdest Du denn hier an meiner Stelle wählen? Ich habe die letzten Tage schon ein paar Arduino-Pläne zum Solarladen von Akkus angeschaut, aber sowas will ich ja eben nicht, sondern nur eine Last dranhängen ohne Akkus. Fand bisher nichts in der Art. Dabei müsste das doch eigentlich noch simpler sein. Aber ich bin einfach zu unerfahren, um mir da selbst was aus den Fingern zu saugen bzw. die Pläne umzumodeln. Noch zwei (blöde) Zusatzfragen: 1. Warum sind in den diversen Spannungsteiler-Schaltungen eigentlich fast immer Kondensatoren parallel zum unteren Widerstand? 2. Braucht man unbedingt einen Spannungsregler für den Arduino Pro Mini, wenn man mit mehr als 12V ankommt oder kann man hier einfach einen Widerstand reinhängen, der ihn vor >12V bei Minimalstrom schützt?
Andreas F. schrieb: > Verstehe ich leider auch nicht genau. Warum ist das untypisch? Es ist > doch fast linear, was ich gemessen habe. Oder worauf willst Du hinaus? > Ein µC (hier halt ein Ardu) steuert den Mosfet. > Folgende 2 Szenarien sehe ich: > 1. Wenn Spannung über 13V liegt, dann bucken. > 2. Wenn sie unter 12V liegt, dann versuchen, den MPP anzupeilen, damit > man ein paar Prozent mehr Leistung rausholt, wenn die Sonne nicht voll > scheint. > > Wozu braucht man da Messreihen? Das soll ja eine MPPT-Schaltung genau > selbstständig realisieren, wie ich das verstanden habe. Die MPP Schaltung macht das natürlich selbst, aber wenn man weiß, dass man zwischen dunkelheit und normalem Sonneschein immer boosten (oder bucken) kann, dann kann man die andere Hälfte sparen (in sw und hw). Weil wenn zuviel Sonne scheint kann man mit beiden Topologien die Leistung reduzieren. Man kann nämlich auch bei "über 13 V" (was man ja gerade verhindert, deswegen in Anführungszeichen) auch einen ähnlichen Zusatnd herbeiführen wie nach der Abschattung wo die Spannung bei 3V unten hängen bleibt. Für die Strommessung ist es sehr schwer bis unmöglich ein Pauschalantwort zu geben. Weil so viele Faktoren rein spielen. z.B. Wenn man nur ein Schätzeisen braucht, dann kommt man einfach mit nem Widerstand direkt am analogeingang hin. Braucht man aber eine präzise Messung, dann kostet der Mess-shunt schon so viel wie der µC (wie viel Sinn so eine Anordnung an einem Arduino macht ist was anderes). Ich hab mal für deinen Pumpen-Fall das Schätzeisen-Szenario konstruiert: Wir nehmen einen Resi mit 100 milliOhm. Damit fallen bei den 1,1 A 110 mV ab. Der ADC mit interner Referenz (1,1 V) liefert dafür die Zahl 100 an das Programm. Damit kann man also schon arbeiten, v.a. wenn man eh "nur" einen Zweipunktregler verwendet. Wirklich präzise ist das aber nicht, z.b. würde eine normale LED (20 mA) schon in dem Rauschen untergehen. Du siehst, man muss halt für seinen spezifischen Fall etwas konstruieren. Andreas F. schrieb: > 1. Warum sind in den diversen Spannungsteiler-Schaltungen eigentlich > fast immer Kondensatoren parallel zum unteren Widerstand? Damit höherfrequente Störungen nicht das ADC-Ergebnis wild rumspringen lassen. Andreas F. schrieb: > 2. Braucht man unbedingt einen Spannungsregler für den Arduino Pro Mini, > wenn man mit mehr als 12V ankommt oder kann man hier einfach einen > Widerstand reinhängen, der ihn vor >12V bei Minimalstrom schützt? Das ist Pfusch und funktioniert nur wenn man alles SEHR genau plant und nichts unerwartetes dazwischen kommt. Und so ein Spannugsregler is so billig, dass sich die Zitterpartie nie und nimmer lohnt. Andreas F. schrieb: > Pardon, so ganz verstehe ich das nicht. Ist das mit Arduino gedacht oder > nur mit einem Mosfet?
> Die MPP Schaltung macht das natürlich selbst, aber wenn man weiß, dass > man zwischen dunkelheit und normalem Sonneschein immer boosten (oder > bucken) kann, dann kann man die andere Hälfte sparen (in sw und hw). > Weil wenn zuviel Sonne scheint kann man mit beiden Topologien die > Leistung reduzieren. Man kann nämlich auch bei "über 13 V" (was man ja > gerade verhindert, deswegen in Anführungszeichen) auch einen ähnlichen > Zusatnd herbeiführen wie nach der Abschattung wo die Spannung bei 3V > unten hängen bleibt. Ach so, ich verstehe. Du meinst, man könnte einfach immer boosten und wenn man bei 13V anlangt, lässt man die PWM einfach stehen, also irgendwo unter 100%? Was ich noch anmerken muss: Dieses bei 3V Hängenbleiben habe ich nur, wenn ich den Buck-Boost-Wandler nutze. Sind die Panels nämlich direkt mit der neuen Pumpe verbunden, gibts den Effekt nicht. Die läuft schon recht früh an, bei wenig Licht und wenn das Licht schwankt, läuft die Pumpe schön mit hoch und runter, ohne hängenzubleiben. Den Schwellenwert zum Boosten braucht man daher nicht, da ich den Wandler ja dann eh weglasse. > Ich hab mal für deinen Pumpen-Fall das Schätzeisen-Szenario konstruiert: > Wir nehmen einen Resi mit 100 milliOhm. Damit fallen bei den 1,1 A 110 > mV ab. Der ADC mit interner Referenz (1,1 V) liefert dafür die Zahl 100 > an das Programm. Damit kann man also schon arbeiten, v.a. wenn man eh > "nur" einen Zweipunktregler verwendet. Wirklich präzise ist das aber > nicht, z.b. würde eine normale LED (20 mA) schon in dem Rauschen > untergehen. > Du siehst, man muss halt für seinen spezifischen Fall etwas > konstruieren. Wenn ich also die 1024 Werte (10bit) ausschöpfen will, geht das so nicht, ich hätte "nur" 100, sondern dann müsste ich 1Ohm verwenden, hätte aber schon 1,1V Spannungsabfall? Oder ich nehme 50mOhm und dafür einen OPV mit V=20? >> 2. Braucht man unbedingt einen Spannungsregler für den Arduino Pro Mini, >> wenn man mit mehr als 12V ankommt oder kann man hier einfach einen >> Widerstand reinhängen, der ihn vor >12V bei Minimalstrom schützt? > > Das ist Pfusch und funktioniert nur wenn man alles SEHR genau plant und > nichts unerwartetes dazwischen kommt. Und so ein Spannugsregler is so > billig, dass sich die Zitterpartie nie und nimmer lohnt. Das ist dann ein Spannungsregler plus 2 Elkos, oder? Noch 2 Detailfragen: 1. Kann man für den Spannungsteiler z.B. 20kOhm + 10kOhm verwenden (ginge bis 15V) oder sind die Widerstanswerte zu hoch? Wo liegt denn der Bereich, den man hier am besten nehmen sollte? 2. Wovon hängen die Widerstandswerte bei der OPV-Schaltung ab, nimmt man da z.B. 1kOhm und 20kOhm oder 10kOhm und 200kOhm? Was mir jetzt nur noch nicht ganz klar ist, wie denn der Ausgang mit Mosfet und Boost aussieht. Wenn ich den Boost-Kalkulator Deiner oben genannten Seite nehme, kann man dort nämlich keine Ua einstellen, welche kleiner Uemax ist.
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Andreas F. schrieb: > Ach so, ich verstehe. Du meinst, man könnte einfach immer boosten und > wenn man bei 13V anlangt, lässt man die PWM einfach stehen, also > irgendwo unter 100%? > > Was ich noch anmerken muss: Dieses bei 3V Hängenbleiben habe ich nur, > wenn ich den Buck-Boost-Wandler nutze. Sind die Panels nämlich direkt > mit der neuen Pumpe verbunden, gibts den Effekt nicht. Die läuft schon > recht früh an, bei wenig Licht und wenn das Licht schwankt, läuft die > Pumpe schön mit hoch und runter, ohne hängenzubleiben. Den Schwellenwert > zum Boosten braucht man daher nicht, da ich den Wandler ja dann eh > weglasse. Du hast immernoch nicht den Trick mit dem Solarpanel und dem Schaltregler verstanden. Der Schaltregler "transformiert" Spannung und Strom rum aber er belässt die Leistung gleich (abzgl. Verluste). Die Leistung die aus einem Solarpanel kommt folgt der Kurve aus dem ersten Bild. Du siehst: Bei jeder Bestrahlungsstärke gibt es zwei Nullpunkte für die Leistung (einmal der Kurzschluss und einmal der Leerlauf). Damit kann man die Leistung beliebig unter den MPP drücken indem man sich entweder in Richtung Kurzschluss oder Leerlauf von ihm weg bewegt. Im zweiten Bild hab ich dir das aufgemalt. Die horizontale Gerade ist die optimale Leistung für die Pumpe. Das wird bei Bewölkung nicht erreicht, deswegen läuft dort dann eine MPP Regelung. Auf der anderen Seite wird bei Sonne diese Leistung im MPP überschritten ( er liegt im Diagramm oberhalb davon). Deswegen bringt man das Panel absichtlich in einen "schlechten" Betriebsmodus (also weg vom MPP). Dazu kann man nach links ODER rechts vom MPP weggehen. Dein jetziger (Buck-)Wandler geht nach rechts weg. Es spricht aber nichts dagegen einen Boost-Wandler (respektive den µC) so zu konfigurieren, dass er nach links wegläuft wenn zuviel Leistung auftritt. Diese "nach links weglaufen" hast du auch schon erlebt. Das passiert, wenn du mit der Hand das Panel abdeckst und die Spannung bei 3V "stecken bleibt", die Ursache da ist, dass dein jetziger Booster eine KonstantSPANNUNGsquelle erwartet, das Panel aber KonstantSTROM liefert. Grüße, Max
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Danke, ich hab es soweit verstanden, mir fehlt jedoch die Visualisierung, also wie genau wird das schaltungstechnisch am Ausgang des Arduino aussehen, dann wird mir vielleicht eher klar, wie Du Dir das programmiertechnisch vorstellst (dafür reicht sicher eine Handskizze). Für dieses Modell kommt man ja mit einem Stromteiler am Ausgang aus, den Eingang vom Panel muss man in dem Fall gar nicht mehr messen. Aber was anderes, zu meinem anderen Projekt. Ist ähnlich, geht auch um Solar. Ich will meine bisherige Strom-Anschlussstelle, welche über einen Laderegler mit einem Akku und einem Panel verbunden ist, automatisch schalten lassen. Da ich den Akku für den Notfall habe, soll er im Normalbetrieb nicht entladen werden. Ich kann an der Anschlussstelle am USB-Port mein Handy aufladen. Aktuell mach ich das manuell, schalte bei entsprechend ausreichender Spannung den USB-Port ein und wenn noch mehr Saft da ist, schalte ich zudem die Datenleitungen am USB-Port kurz, sodass das Handy den vollen Ladestrom zieht. Außerdem ist dort noch eine 12V-Autosteckdose integriert, dort lade ich z.B. diverse Akkus auf. Ich will nun beide Ausgänge mit dem Arduino steuern. Er soll die Spannung vom Laderegler messen und entsprechend die Ausgänge steuern. Meine Frage dazu: Ist meine Schaltung oben soweit vom Prinzip korrekt, v.a. die Bauteile und ihre Größen?
Die Schaltung ist im Grunde korrekt. Nur ein paar Anmerkungen hätte ich dazu noch: 1. Der Ardu treibt locker allein den TLP621 (Q2 und R4 können weg) 2. Das Konstrukt R1+R2 (und R7+R8) verschenkt Steuerspannung am Mossi. R2 passt mit 10k schon ganz gut, aber R1 kann man locker auf 100 Ohm runtersetzen (viel faule Leute lassen den ohne große Folgen auch ganz weg). 3. Der OK treibt nur ca. 10 mA, je nachdem was für ein Handy du hast, kann es sein, dass die SPannungslevel nichtmehr stimmen und es nicht in den Schnelllademodus geht (evtl. muss man es beim Umschaltn auch "abklemmen", also temporär Q1 abschalten). 4. Ich würde für das Handy einen extra Regler vorsehen und den schalten. In dieser Konfiguration muss deine Batterie die ganze Zeit den Leerlaufstrom von dem Schaltregler liefern (das können bis zu 10 mA werden). Den µC kann man mit einem kleinen (und billigen) Linear-Regler versorgen. 5. Je nach Bauweise deiner "Steckdose" kommt der GND den du für die schaltest evtl. noch von woanders her (z.b. von einem geerfeten Gehäuse indem die Buchse steckt). Es KANN also sein, dass da immer 12V anliegen.
> 1. Der Ardu treibt locker allein den TLP621 (Q2 und R4 können weg) Ich habe leider keinen TLP621, sondern nur einen EL817, aber ich fand keine Möglichkeit, die Typenbezeichnung auf dem Bauteil zu ändern, sondern nur daneben. Der zieht aber 50-60mA. > 2. Das Konstrukt R1+R2 (und R7+R8) verschenkt Steuerspannung am Mossi. > R2 passt mit 10k schon ganz gut, aber R1 kann man locker auf 100 Ohm > runtersetzen (viel faule Leute lassen den ohne große Folgen auch ganz > weg). Danke, ich änder das. > 3. Der OK treibt nur ca. 10 mA, je nachdem was für ein Handy du hast, > kann es sein, dass die SPannungslevel nichtmehr stimmen und es nicht in > den Schnelllademodus geht (evtl. muss man es beim Umschaltn auch > "abklemmen", also temporär Q1 abschalten). Ja, man muss immer zuerst die Spannung abschalten vor dem Kurzschließen oder Öffnen, mach ich bisher auch schon manuell so, wenn ich von Halb- auf Vollladung umschalte. Ist im Code so vorgesehen. Ob das mit dem OK klappt, ist ein Experiment, aber mir fiel nix besseres ein. Es sollen ja einfach nur die Datenleitungen kurzgeschlossen werden. > 4. Ich würde für das Handy einen extra Regler vorsehen und den schalten. > In dieser Konfiguration muss deine Batterie die ganze Zeit den > Leerlaufstrom von dem Schaltregler liefern (das können bis zu 10 mA > werden). > Den µC kann man mit einem kleinen (und billigen) Linear-Regler > versorgen. Das versteh ich nicht, was meinst Du genau, was 10mA zieht? Meinst Du, ich soll den DC-DC ersetzen? Den brauch ich doch sowieso für den uC. Und der verbraucht wahrscheinlich weniger als ein billiger Spannungsregler von 13 auf 5V runter ständig verbrät. Daher hab ich darauf verzichtet. > 5. Je nach Bauweise deiner "Steckdose" kommt der GND den du für die > schaltest evtl. noch von woanders her (z.b. von einem geerfeten Gehäuse > indem die Buchse steckt). Es KANN also sein, dass da immer 12V anliegen. Das passt schon, ich hab das selbst gebaut. Die Masse ist nur die Solarreglermasse. Gut, dann warte ich mal, dass der Kram endlich ankommt und versuch mich dann daran. Hast Du vielleicht noch was zum Pumpenthema? Muss nicht sofort sein, nur dass ich hier auch mal noch durchblicke. Danke!
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Andreas F. schrieb: > Meinst Du, ich soll den DC-DC ersetzen? Den brauch ich doch sowieso für > den uC. Und der verbraucht wahrscheinlich weniger als ein billiger > Spannungsregler von 13 auf 5V runter ständig verbrät. Daher hab ich > darauf verzichtet. Nicht den DC-DC ersetzen (der ist für das Handy auch sehr gut und richtig so). ABER: Wenn das Handy nicht lädt, dann fließen durch den Wandler "einfach so" etwa 10 mA. Das kann man sich sparen indem man den Wandler nur für das Handy nimmt und zusammen mit ihm abschaltet. Den µC versorgt man dann über einen billigen Linear-Regler. Weil der ist (wenn man nicht grade was mit nem LM317 konstruiert) im "Leerlauf" (also wenn der µC schläft) tausendmal sparsamer und im Betrieb verheizt er nur das bischen Abwärme was der Strom vom µC (typischerweise keine 20 mA) verursacht. Wenn du also die Software auf dem Handy schlau designest, dann kannst du die Schaltung immer angeklemmt lassen ohne, dass eine bewölkte Woche die Batterie in die Knie zwingt. Für die Pumpe hab ich ganz schnell den etwaigen Ablauf des Programms in ein Flussdiagramm gegossen. Man muss damit es richtig funktionier sicher noch ein paar Werte optimieren, aber das "Grungerüst" für den regelnden Teil im Programm sollte etwa so "denken". Wenn du jetzt zu dem Abregelungs-Block schaust, dann siehst du, dass er wenn die Spannung zu hoch ist die PWM noch höher schraubt. Das erscheint erstmal widersinnig, aber hier nutzen wir ganz dreist aus, dass das Solarpanel nur x A liefern kann und dann (beschädigungsfrei) mit der Spannung in die Knie geht. Damit fällt nämlich auch automatisch die erzielbare Leistung und damit die Spannung die an die Pumpe weitergeht. Der Trick erfordert wie oben schon gesagt etwas feintuning (damit die Spannung nicht wegläuft bevor das Panel einknickt), aber das sollte sich alles klären lassen.
> Den µC versorgt man dann über einen billigen Linear-Regler. > Weil der ist (wenn man nicht grade was mit nem LM317 konstruiert) im > "Leerlauf" (also wenn der µC schläft) tausendmal sparsamer und im > Betrieb verheizt er nur das bischen Abwärme was der Strom vom µC > (typischerweise keine 20 mA) verursacht. Wenn du also die Software auf Welchen Regler würdest Du denn empfehlen? Was ich die Tage darüber las war nämlich das genaue Gegenteil. Die Spannungsregler machen nur Sinn, wenn man von z.B. 5,8 auf 5V runterregelt. Bei 7V Überspannung wird die Leistung einfach nur verheizt. Was zieht denn ein Arduino im Standby? Ich muss mal sehen, wenn ich den DC-DC habe, was der ohne Last verbraucht bzw. mit Arduino. Die Dinger laufen ja im Bereich von 95% Wirkungsgrad, das schafft doch wohl kein einfacher Spannungsregler. Ich muss vielleicht noch anmerken, dass ich auch ein 16x2-LCD anschließen werde, das hab ich im obigen Plan noch weggelassen. Mein Akku ist recht groß, der Laderegler und noch 3 LED-Spannungsanzeigen sind auch schon dran und immer an. Das macht pro Nacht vielleicht 0,3Ah, wenn es hoch kommt und sobald es ein bisschen hell wird, schiebt das Panel ein paar mA in den Akku, um den Nachtverbrauch wieder aufzuladen, auch wenn es regnet bzw. bewölkt ist. Will natürlich trotzdem wenig verbrauchen, aber ich bin skeptisch, ob der Spannungsregler effizienter ist. > Wenn du jetzt zu dem Abregelungs-Block schaust, dann siehst du, dass er > wenn die Spannung zu hoch ist die PWM noch höher schraubt. Das erscheint > erstmal widersinnig, aber hier nutzen wir ganz dreist aus, dass das > Solarpanel nur x A liefern kann und dann (beschädigungsfrei) mit der > Spannung in die Knie geht. Damit fällt nämlich auch automatisch die > erzielbare Leistung und damit die Spannung die an die Pumpe weitergeht. > > Der Trick erfordert wie oben schon gesagt etwas feintuning (damit die > Spannung nicht wegläuft bevor das Panel einknickt), aber das sollte sich > alles klären lassen. Vielen Dank. Gilt für die PWM beim Step up: Je niedriger die Eingangsspannung, desto geringer die PWM? Aber ich bezweifle, dass das so funktioniert, denn wenn man über 12V ist, muss ich das PWM doch bremsen, weil ohne Regelung steigt mir bei voller Sonne die Spannung auf über 14V. Ist im Abregelungsblock evtl. Ja und Nein anders herum? Oder ist Dein Gedanke der, dass durch das Step Up die Spannung quasi bis zur Leerlaufspannung ansteigt und damit der Wirkungsgrad sinkt? Hm, irgendwie erscheint mir das unlogisch. Wie sieht denn die zugehörige Schaltung grob aus? So? http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/aww_smps.html
Nur bei einer SPANNUNGSQUELLLE am Eingang steigt die Leistung die aus dem Boost kommt mit dem Tastverhältniss. Der Trick an dem Konzept ist, dass sich das Solarpanel in einem weiten Bereich wie eine Konstantstromquelle verhält. Genau diesen Bereich nutzen wir aus. In ihm fällt nämlich die Leistung wenn man mehr Strom zieht ab (weil die Spannung einbricht). Diesen Effekt der einbrechenden Spannung (und damit der Leistung) hast du sogar schon (anscheinend ohne es zu merken) beobachtet: Wenn die Spannung nach dem Abschatten (mit verbundem booster) bei 3V stecken bleibt, dann kommt das genau davon dass der booster mehr Gas gibt und damit die Leistung noch weiter drückt. Solltest du nach dieser Erklärung immernoch nicht verstanden haben wie das funktioniert, dann würde ich an deiner Stelle einfach einen fertigen Buck-converter kaufen und auf das frühe loslaufen pfeifen. Langsam drängt sich mir nämlich der Eindruck auf du liest die Beiträge garnicht wirklich.
du musst die Last modulieren und messen, ob die Spannung gleich-oder gegenphasig schwankt. Abhängig davon erhöhst du oder verringerst die gesamtlast deiner Zelle.
Um bei Deinem Leistungsgraph oben zu bleiben: Wenn man die Spannung nach Deinem Logikplan immer weiter erhöht, kommt man auf die rechte fallende Flanke der oberen blauen Leistungskurve, die Spannung steigt zwar, aber die Leistung bricht ein. Bei meinem Booster mit den 3V wurde jedoch die linke fallende Flanke der unteren Leistungskurve angesteuert bzw. übersteuert. Das sind jedoch zwei völlig verschiedene Paar Stiefel, die Du hier miteinander vergleichst, nämlich einmal zu wenig Sonne und einmal zuviel für den Boost- bzw. Abregelprozess. Ich verstehe die Absicht hinter Deiner Idee so: Solange die Leistungskurve des Panels unterhalb der Maximalleistung der Pumpe liegt, muss man versuchen, den MPP zu finden. Ist dagegen zuviel Sonne da, muss man die Spannung begrenzen, da sich die Pumpe bei ihrer Maximalspannung automatisch den benötigten Strom aus dem Panel zieht. Den Abregelprozess kann man doch am einfachsten mit dem Beobachten der Spannung erreichen und lässt dann den PWM genau dort um den optimalen Wert pendeln. Nach meiner Überlegung müsste die Logik so aussehen: Der uC versucht grundsätzlich immer, die 12V Betriebsspannung zu erreichen durch Erhöhung der PWM-Modulation. Überschreitet er die 12V, regelt er wieder zurück und pendelt um den eingestellten Höchstwert. Er weiß in diesem Fall: Wir haben jetzt genug Sonne. Wenn er nun jedoch z.B. die PWM erhöht und aus 9V werden 10V, doch danach werden bei weiterem Erhöhen der PWM wieder 9V, erkennt er, wir haben zu wenig Sonne und nun muss er eben um diesen PWM-Punkt hin- und herpendeln, um den MPP beizubehalten. Ist der Gedankengang richtig? Mir stellt sich in der Theorie nun die Frage, ob die optimale PWM bei praller Sonne nicht deutlich niedriger ist als im Wolken-Betrieb, wo die Spannungspumpe ja quasi mehr pumpen muss. Dann wäre die Logik im Grunde genommen gleich, nur läge der Sonnen-Max-PWM-Wert unterhalb des MPP-Betriebs bei Wolken. Ich weiß zwar im Prinzip, wie ein Step up funktioniert, aber ich habe leider keine Möglichkeiten, selbst Messungen zu machen, um das Verhalten bei Sonne und Wolken zu simulieren. Ich bräuchte einfach mal eine konkrete Schaltung. Kann mir denn vielleicht jemand konkrete Zahlen für die benötigten Komponenten der Schaltung geben oder eine passende Musterschaltung zeigen? Das wäre super.
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