Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Solar USV für Microcontroller


von Natascha (Gast)


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Hallo liebe forum Gemeinde,

Ich such ein System das meinen Microcontroller das ganze jahr über am 
laufen hält. Also tagsüber das Solarpanel. Nachts der Akku der Tags uber 
geladen wird. Außerdem soll das ganze auch in den Wintermonaten 
funktionieren.

Hat jemand damit Erfahrung?

von Gerd (Gast)


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Ja, mit Sicherheit.

von Oldie (Gast)


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An dunklen Wintertagen muss das Solarpanel etwa vier bis eher
6 mal den Verbrauch des µCs liefern, damit der Akku bis zum
nächsten Morgen durchält.

An hellen Sommertagen musst du den größten Teil des Solarstroms 
"vernichten", damit der Akku keine "dicken Backen" macht.

von Soso (Gast)


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Ja, nennt sich Steckdose. Kommt Strom raus, außer bei Stromausfall, aber 
dafür hast ja dein Akku.

Ne, mal ehrlich - dafür gibts doch erprobte Hardware. Must nicht mal 
fertig kaufen weil Opensource. Schau mal hier:

https://learn.adafruit.com/usb-dc-and-solar-lipoly-charger

von Mani W. (e-doc)


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Oldie schrieb:
> An dunklen Wintertagen muss das Solarpanel etwa vier bis eher
> 6 mal den Verbrauch des µCs liefern, damit der Akku bis zum
> nächsten Morgen durchält.

Aber an dunklen Wintertagen ist oft NICHTS mehr zu liefern,
darum sollte die Batterie (Akku) mind. 10 Tage den benötigten
Strom liefern können, vorausgesetzt sie wurde vor Einbruch des
dichten Nebels und Bewölkung auch aufgeladen !

Mani

von Natascha (Gast)


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Winterbetrieb:
Da mein Mikrocontroller nicht allzuviel strom braucht durfte das ja kein 
Problem sein.
Der Controller brauch mit allen verbrauchern ca. 30 mA

Sommerbetrieb:
Naja ich könnte auch ein Transistor dazwischen schalten der die 
verbindung zum Solarpanel kappt. Sodass der Akku keinen schaden nimmt.

von Mani W. (e-doc)


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Oldie schrieb:
> An hellen Sommertagen musst du den größten Teil des Solarstroms
> "vernichten", damit der Akku keine "dicken Backen" macht.

Da muss nichts vernichtet werden wenn ein Serienregler eingesetzt
wird...

Und die Überschuss-Energie kann mittels einfachem Relais an den (die)
Reserveakkus weitergeleitet werden...

: Bearbeitet durch User
von Mani W. (e-doc)


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Natascha schrieb:
> Der Controller brauch mit allen verbrauchern ca. 30 mA

Gerechnet auf 24 Stunden macht das 0,72 Watt/24 Std.


Also ein PV-Modul mit mind. 5 - 10 Wattpk. besser mehr und einen
Serienregler nutzen....

Dazu einen Akku mit 20 Ah...


Aber die Frage stellt sich jetzt, wie viel Spannung benötigst Du?

von Julian B. (julinho)


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Natascha schrieb:
> Hat jemand damit Erfahrung?

Ja.

Wie ist dein Tagesverbrauch in Wh?

von Natascha (Gast)


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Ich benötige 5V
Der Controller wird an der USB buchse betrieben. Ich hab da auch schon 
an ein powerbank gedacht. Außerdem gibt es ja auch noch solarpanels an 
den Rucksack. Das Problem ist dass diese aus stoff sind und somit nicht 
für regen geeignet

von Mani W. (e-doc)


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Natascha schrieb:
> Außerdem gibt es ja auch noch solarpanels an
> den Rucksack. Das Problem ist dass diese aus stoff sind

Ich denke, falsch dagestellt...

von Natascha (Gast)


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Die schaltung die Soso verlinkt hat würde mir gefallen allerdings glaub 
ich dass die Kapazität des akkus nicht aushält um den Controller mehrere 
Tage mit Strom zu versorgen.  Ichhabe auch schon an eine Autobatterie 
gedacht. Allerdings ist dies alles ein wenig uberdeminsioniert außerdem 
zu teuer.  Batterie 100€ panel 100€ und dann nich der regler. So 100€ 
wäre schön wenn alles zusammen kosten würde

von Martin S. (led_martin)


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Ich muß den Vorrednern Recht geben, soll das immer funktionieren, muß 
man das Solarmodul, und den Akku, deutlich überdimensionieren. Eine 
entscheidende Frage ist, kannst Du bei dem System Energie sparen, z.B. 
durch Nutzung des Sleep-Mode, 30 mA dauernd, aus Solar, sind schon 'ne 
Ansage, das wird schon unhandlich. Ich habe hier Spielereien mit ATmegas 
laufen, rein durch Sonne / Licht versorgt, mit ein paar cm² 
Solarzellenfläche, und die stehen nicht mal direkt am Fenster. Da ist 
die durchschnittliche Stromaufnahme aber deutlich kleiner als die, von 
Dir genannten, 30 mA. Da sollte man zuerst ran, wenn man Soetwas machen 
möchte. Die von mir gebauten Systeme haben auch einen Spar-Modus, in dem 
sie ihren Energieverbrauch, in schlechten Zeiten, besonders klein 
halten, so aber auch nicht komplett ausfallen, und wichtige Funktionen 
aufrechterhalten können, wie z.B. die Uhrzeit weiterlaufen zu lassen.

Mit freundlichen Grüßen - Martin

von Natascha (Gast)


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Sinn war es die Daten drahtlos zu senden. Leider braucht das sendemodul 
soviel strom. Die Daten zwischen zu speichern wäre eine Möglichkeit 
allerdings hätte ich gerne live Daten. Da diese einem webserver zur 
Verfügung stehen sollen

von Julian B. (julinho)


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Ist es denn so schwierig, benötig du 100mWh pro Tag oder 1KWh am Tag?
Davon hängt ab, wie du das System dimensionieren mußt, möglich ist 
alles.
Dein erster Schritt sollte erst einmal sein, deinen Verbrauch zu 
reduzieren.

von Mani W. (e-doc)


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Mani W. schrieb:
> Gerechnet auf 24 Stunden macht das 0,72 Watt/24 Std.

Ist natürlich 0,72 Ah auf 24 Stunden gerechnet...
Ich würde einen 7 Ah-Akku nehmen, den zuhause aufladen und
zusätzlich Solarzellen auf dem Rucksack, bzw. ein faltbares
PV-Modul für Trecking...
Das wird dann in den Pausen benützt...

von WehOhWeh (Gast)


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Ich bin aktuell an einem solchen System dran. Das Stichwort ist Energy 
harvesting.

Die Herausforderung dabei:
Die Leistung der Solarzelle ist in solchen Fällen <1/10000 der Leistung 
bei Sonnenschein oder weniger. Siehe auch im Anhang.
- office dark : Raum, Licht ausgeschaltet, Vorhang zu
- noral : normale Raumbeleuchtung
- bright : Zelle dicht unter der Lupenlampe
Bei Sonne liefert die Zelle 4,5V und 100mA. Im "dark" Fall, ist die 
Leistung 6µW, bei Sonne satte 450000µW.

Daher ist die Elektronik dazu nicht ganz einfach, wenn man 6µW nutzen 
will.

Dass man mit der gewonnenen Energie keine Motoren antreiben kann, 
versteht sich von selber. Aber einige PICs oder MSP430 kann man damit 
schon antreiben, wenn man die verfügbaren Stromsparmodi voll ausschöpft. 
Also für Sensoren oder so reicht das.
Ich möchte damit einen selbergebauten Außenteil einer Wetterstation (im 
Schatten) antreiben. Der läuft schon seit >1 Jahr mit 3xAAA, daher bin 
ich guter Hoffnung, dass sich das ausgeht.

von WehOhWeh (Gast)


Angehängte Dateien:

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Anbei das angesprochene Bild. Das habe ich leider verbummelt, sorry :-(

von Martin S. (led_martin)


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Nun melde ich mich noch mal zu Wort.

Ich hatte vergessen, auf diesen Thread hinzuweisen:

Beitrag "Minisolarzelle mit Stepup + Akku zur Versorgung von Attiny"

Dort wurde Einiges zu diesem Thema gesagt, dort sind auch eine Reihe 
Beiträge von mir, unter Anderem dieser hier:

Beitrag "Re: Minisolarzelle mit Stepup + Akku zur Versorgung von Attiny"

Da sieht man, was, selbst in der hinteren, dusteren Ecke des Zimmers, so 
geht, mit Fotodioden als kleine Solarzellen. Die Fotodioden sind zwar 
teuer, ihr Vorteil ist, daß sie, schon bei minimaler Beleuchtung fast 
die volle Spannung erreichen, und man so den, zwar geringen, Strom (Er 
ist proportional zur Lichtstärke) auch tatsächlich nutzen kann.

@WehOhWeh (Gast):
Wenn ich das mit meinem Solar-Nachtlicht (Das inzwischen in Betrieb ist, 
mit noch unvollendeter Minimal-Software) vergleiche, das eine ganz 
ähnliche Solarzelle verwendet (6V / 110mA Nenndaten), würde ich sagen 
daß es funktionieren sollte. Das Nachtlicht steht im Zimmer, hinter dem 
Fenster (Ost-Richtung, leicht nach Norden gedreht). Selbst in den 
letzten, trüben, Tagen wurden die 2 AA NiMh-Zellen (Standardware, keine 
Ready to Use) genug geladen, um die LED, in der Nacht, so 2-3 Stunden 
leuchten zu lassen, bei 2mA, der langsam taktende Tiny braucht so ca. 
1mA. Bei etwas besserem Wetter reichts dann auch für die ganze Nacht. 
Achte darauf, die Solarzelle so auszurichten, daß sie, bei trübem 
Wetter, möglichts viel Himmel 'sieht', also z.B. vom Haus weg. 
Ausrichtung auf die Sonne ist bei so einer Anwendung nicht sinnvoll, den 
dann reicht es ja sowieso, bei Schlechtwetter muß das maximale 
rausgeholt werden.

@Natascha (Gast):
'Live' und Nutzung von Sleepmodes schließt sich ja nicht aus, besonders 
wenn ich da was von Webserver lese. Wie oft müssen die Daten auf einer 
Webseite aktualisiert werden, oder werden von den Benutzern erneut 
abgerufen? Da geht es eher um Sekunden, als um Millisekunden. Wenn das 
System alle 500ms Messungen macht, und die per Funk übermittelt, ist das 
'Live'. Wenn das Messen, und Senden nun 50ms braucht, bleiben noch 450ms 
in denen das System schlafen kann, und schon hast Du den Stromverbrauch 
auf ungefähr 10% reduziert. Funkmodule haben oft einen Eingang, um sie 
in Stand By zu versetzen.

Mit freundlichen Grüßen - Martin

von Mani W. (e-doc)


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WehOhWeh schrieb:
> Die Herausforderung dabei:
> Die Leistung der Solarzelle ist in solchen Fällen <1/10000 der Leistung
> bei Sonnenschein oder weniger.

Denn Sonnenschein lass gleich mal weg....

WehOhWeh schrieb:
> Im "dark" Fall, ist die
> Leistung 6µW, bei Sonne satte 450000µW.

Mit 6 uW wirst Du Dir schon etwas einfallen lassen....

Vor allem beim Akku....


Probier es mit dem Vollmond oder weniger...

: Bearbeitet durch User
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