Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wie beschalte ich einen OPamp für invertierenden Verstärker.


von Das R. (Firma: Verliererland) (verlierer)


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Ach Leute ich doof. Weiß nicht wirklich wie ich den OP vom LM358 
beschalten soll.
Möchte aus dem 97% Wirkungsgrad LTC3780 step-up step-down (Vollbrücke) 
einen mppt-Solarregler machen.
Das 14A LTC3780 Modul wird aber nur über 100k Poti von der 
Ausgangsspannung geregelt. Also steigt V_out, dann steigt am V0_Sense 
die Spannung über 0,8 Volt und der LTC regelt die Leistung runter.

Für mppt muss aber die Eingangsspannung geregelt werden. Und zwar 
umgekehrt. Also wenn V_in sinkt, dann muss die Konverterleistung 
reduziert werden, damit das Solarmodul gegen Leerlaufspannung geht - 
also V_in wieder ansteigt.

Also mit einem Operationsverstärker einen invertierenden Verstärker, der 
einfach auch auf V0_sense wirkt. Sinkt dann V_in, wird V0_sense hoch 
gezogen, der LTC denkt dass muss an einer höhren V_out liegen und regelt 
die Leistung runter :-)

Hab mit Potis als Widerständen mal die Schaltung mit einem LM358 
zusammengesteckt. Ja so ein paar mV läuft OUT auch entgegen V_in = 14-18 
Volt.
Aber ich finde keine Widerstandswerte die

1. OUT um 0,8 Volt verteilen.
2. gewünscht 0,7 - 0,9 Volt durch IN+ = 0 - 3,3V variieren.

Also ich will dann mit ESP8266 per I2C und DAC IN+ zwischen 0 und 3,3 
Volt regeln und so V_in am LTC einstellen.

Aber ich halt doof und nix Ahnung von Operationsverstärkern.

Vielleicht mag mir jemand sagen wie ich das Ding verschalten muss, 
liebwink :-)

von Stefan F. (Gast)


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Du stellst Dir das viel zu einfach vor. Suche Dir lieber eine fertige 
Schaltung, sonst artet das hier in einen Thread mit 200 Beiträgen aus 
bei der Du am Ende noch verwirrter bist, als jetzt.

von Das R. (Firma: Verliererland) (verlierer)


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Die erste Regel lautet: sprich immer ja.

Stefan U. schrieb:
> Nein .. Nein .. Nein

Die Schaltung darf nur wenige Bauteile enthalten, sonst wird mir das eh 
zu doof. Also ein Link zu so einer Schaltung oder ein besser geeignetes 
Bauteil als einen simplen OPamp wäre da nett.

Die zweite Regel lautet: SPRICH IMMER JA.

von Stefan S. (chiefeinherjar)


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Das R. schrieb:
> Die Schaltung darf nur wenige Bauteile enthalten, sonst wird mir das eh
> zu doof. Also ein Link zu so einer Schaltung oder ein besser geeignetes
> Bauteil als einen simplen OPamp wäre da nett.

JA da kannst du lange suchen. Denn soetwas gibt es nicht. Ja.

von Das R. (Firma: Verliererland) (verlierer)


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Stefan S. schrieb:
> JA da kannst du lange suchen. Denn soetwas gibt es nicht. Ja.

Es ist ja so einfach.. sich groß zu machen.. indem man andere klein 
macht.
Wem zum Thema nichts einfällt, der kann auch einfach still bleiben.
Tut er das jetzt nicht, trollt er nur rum um sich vorzumachen er hätte 
ein große ego.

hat er aber nicht.

von Stefan S. (chiefeinherjar)


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Okay. Warum nimmst du nicht einfach einen fertigen MPPT-Regler?

von ??? 0.o (Gast)


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Naja du schiebst auf dem LM358 16V-33V obwohl der nur 3,3V als 
Betriebspannung hat damit übersteuerst du die Eingänge.

Wenn du ein Spannungsteiler so wählst das darüber 33V = 2,5V werden 
sollte es klappen. Denk dran das der LM358 nicht 100% an VCC(3,3V) und 
GND(0V) gesteuert werden kann.

von Das R. (Firma: Verliererland) (verlierer)


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??? 0.o schrieb:
> Wenn du ein Spannungsteiler so wählst das darüber 33V = 2,5V werden
> sollte es klappen.
Na prima, da hab ich für morgen was zum Testen, siehe Bild im Anhang.
Dankeschön :-)

> Denk dran das der LM358 nicht 100% an VCC(3,3V) und
> GND(0V) gesteuert werden kann.

Ganz genau :-) Mir hat schon jemand gesagt ich solle einen Mosfet-OpAmp 
nehmen. Hab aber grad keine hier und ich will ja nur +- um 0,8 Volt aus 
OUT raus bekommen. Wär schon  mal ein Anfang.

: Bearbeitet durch User
von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

hier kannst Du einige Grundlagen erhalten.
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opa1.htm


zu 1.

Dies erreichst Du, indem am nichtinvertierenden Eingang eben diese 0,8V 
liegen, die der nachfolgende Eingang als Ruhepotential anscheinend hat.
Somit ergibt sich bei einer Eingangsspannung größer als 0,8V eine 
Ausgangsspannung kleiner als 0,8V, wobei der Verstärkungsfaktor der 
OPV-Schaltung in Deinem Beispiel etwa ein 1/11 beträgt.
Für eine Eingangsspannung kleiner als 0,8V wird am Ausgang etwas mehr 
als 0,8V heraus kommen. Der 12kOhm-Widerstand im linken Bild dürfte eher 
störend groß sein, da er die Wirkung vermindert. Die Wirkung des 
100k-Potis soll doch durch den OPV übersteuert werden.

Am nichtinvertierenden Eingang macht eine gering wirkende 
Abgleichmöglichkeit Sinn.

zu 2.
Das macht die Differenzverstärker-Schaltung bei entsprechender 
Dimensionierung.
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210153.htm
Die beiden zusätzlichen Widerstände sind an den Bereich anzupassen, den 
der DAC durchläuft.

Im Prinzip kannst Du mittels Oszilloskop/notfalls Multimeter und einer 
fein einstellbaren Spannungsquelle die Wirkungsweise selbst 
ausprobieren. Den invertierenden Verstärker kann man sich mechanisch als 
eine Wippe vorstellen, deren Höhe des Lagers durch den nichtinvertienden 
Eingang bestimmt wird und deren Hebelarme den Werten der eingebauten 
Widerstände entspricht. Diese Wippe braucht nicht geölt werden :-)

Und die Eingänge des LM358 kommen zwar bis 0V runter, aber nach oben hin 
nur bis UB - 1,5V, also hier nur bis +1,5V.

mit freundlichem Gruß

: Bearbeitet durch User
von Das R. (Firma: Verliererland) (verlierer)


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Wow, es hat tatsächlich funktioniert !
Anbei Schaltplan mit den Widerstandswerten die ich experimentell 
bestimmt habe. Der Profi mag vielleicht sagen ob das so halbwegs in 
Ordnung ist, bzw. welche Verhältnisse wo besser wären.

Als nächstes werde ich den OpAmp an den DAC und damit an den 
ESP8266+TFT+4xADC+2xHall-Stromsensor hängen..


Christian S. schrieb:
> Der 12kOhm-Widerstand im linken Bild dürfte eher
> störend groß sein, da er die Wirkung vermindert. Die Wirkung des
> 100k-Potis soll doch durch den OPV übersteuert werden.

Ja ich wollte ursprünglich die 100k V_out Regelung nicht komplett 
überschreiben drum die entkopplung mit dem 12k Widerstand. Dann hätte 
man über V_out eventuell noch die Ladeendspannung regeln können.
Aber da ich mit dem ESP8266 (D1 Mini) alle Spannungen und Ströme 
überwache kann ich auch einfach V_in auf die Leerlaufspannung des 
PV-Moduls stellen wenn der Akku voll ist.
Bin also auf 2,2k runter. Ganz weglassen scheint mir nicht so gut weil 
dann der DAC viel härter greifen würde und ich so vermutlich die 12 bit 
0-3,3V nicht ausnutzen kann. Drum als ein Widerstand zwischen OUT und 
V0_sense der die Wirkung dämpft.
Alternativ ein 100k Poti am "+" Eingang des OpAmp als Spannungsteiler 
genutzt ?

Ideen immer zu mir

Und danke schon mal für die Hilfe.

Ich doch Physiker und möchte gar nicht so im Detail einen OpAmp 
verstehen. Das überlasse ich den Elektrotechnikern. Ich möchte nur 
verstehen wann ich so ein Teil sinnvoll einsetzen kann und grob die 
Schaltung erraten damit Ihr Profis mir dann ganz leicht auf die Sprünge 
helfen könnt.

Hab mir bei Aliexpress TLC272CP Mosfet OpAmps bestellt: 
https://de.aliexpress.com/item/Free-shipping-10pcs-lot-TLC272CP-TLC272-precision-dual-op-amp-new-original/32516106742.html
Irgendwie schade das Reichelt da nie mehr mithalten kann. Da das 
mppt-projekt eh nächste Woche für 1-2 Moante auf Eis gelegt wird, kann 
ich auch aus China liefern lassen.

von Das R. (Firma: Verliererland) (verlierer)


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So nun ist der OP fliegend mit dem DAC und dem Rest verdrahtet, siehe 
Bilder.
Ich warte nun bis morgen ob Euch noch bessere Widerstandskombinationen 
einfallen, bevor ich den OP auf die Platine setze.

Und dann darf ich mir einen schönen Regelkreis ausdenken um den MPP zu 
tracken.
Am primitivsten wäre immer kurz zu unterbrechen und die Leerlaufspannung 
zu messen. der V_mpp ist wohl so grob 83% von V0.

ein einfaches
1
  if (oData.fIout < oData0.fIout)
2
    iSet -= 30; // reduce V_in
3
  else
4
    iSet += 10; // increase V_in
5
6
  dac.setVoltage(iSet, false);
tut es aber gerade auch schon.

Dankeschön

von ??? 0.o (Gast)


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Das R. schrieb:
> Am primitivsten wäre immer kurz zu unterbrechen und die Leerlaufspannung
> zu messen. der V_mpp ist wohl so grob 83% von V0.

Leistungsanpassung heißt du schiebst die volle Energie vom Eingang auf 
den Ausgang solange durch, bis die Leistung ihr maximum vom Panel 
erreicht hat und wieder abfällt.

Vout = 30V max bei 5A als Beispiel = 150W

Vin = 24V max bei 6,5A             = 150W

Wenn du den Zenit überschrietest sinkt die Leistung wieder von 150W auf 
zb 100W ab damit auch die Spannung und der Strom. Vom Prinzip her 
brauchst du nix wegschalten sondern einfach nur den Eingang in 
Strom/Spannung messen ausrechnen ---> Vout erhöhen drausfolgt das sich 
Iout erhöht ---> darasu folgt das mehr Lesitung vom Eingang kommen muss. 
Reicht das nicht sinkt die Eingangsleistung ab und du musst nur deinen 
Regler mit dem DAC zurückfahren

von Das R. (Firma: Verliererland) (verlierer)


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??? 0.o schrieb:
> brauchst du nix wegschalten sondern einfach nur den Eingang in Strom/Spannung 
messen ausrechnen

Ein bisschen kurz gedacht. Wenn Die Leistung weniger wird kann das auch 
an einer Wolke liegen. Die Wolke könnte ich erkennen indem V_in sinkt, 
obwohl ich mit DAC höheres V_in eingestellt hab. Steigt aber V_in 
tatsächlich und sinkt I_out (* V_out), dann ist es besser über den DAC 
V_in wieder zu reduzieren.

Mir wurde gesagt dass alle großen MPPT einfach regelmässig V0 messen und 
dann V_in als Faktor davon einstellen, fertig.
Und wenn ich mal die bis zu 600 Watt sehr zappeligen Elektromotoren 
meines Solarmobils und mein neues 400 Watt PV-Modul anschließe, dann 
könnte es schwierig mit stabilem Regelkreis werden..

Ich nehme noch Vorschläge an, welche der Widerstände ich als Poti 
erhalten sollte. Ein Poti hat bestimmt noch auf der Platine platz.

von Michael B. (laberkopp)


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Das R. schrieb:
> Vielleicht mag mir jemand sagen wie ich das Ding verschalten muss

Gar nicht.

Ein LM358 liefert keine 3.3V, wenn er mit 3.3V versorgt wird, und kann 
keine 3.3V messen, wenn er mit 3.3V versorgt wird.

Man müsste ihn mit zumindest 5V versorgen, um solche Spannungen 
verarbeiten zu können.

Ausserden: Ein invertierender Verstärker verwandelt eine positive 
Eingangsspannung in eine negative Ausgangsspannung.
1
0..33V --100k--+-----10k--+
2
               |          |
3
GND/0V --------(--|+\     |
4
               |  |  >----+-- 0..-3.3V
5
               +--|-/
und natürlich braucht der OpAmp dazu eine NEGATIVE VERSORGUNGSSPANNUNG 
um dieses negative Ausgangsspannung liefern zu können.
1
                  +5V
2
                   |
3
0..33V --100k--+---(--10k--+
4
               |   |       |
5
GND/0V --------(--|+\      |
6
               |  |  >-----+-- 0..-3.3V
7
               +--|-/
8
                   |
9
                  -5V

Das R. schrieb:
> Für mppt muss aber die Eingangsspannung geregelt werden. Und zwar
> umgekehrt. Also wenn V_in sinkt, dann muss die Konverterleistung
> reduziert werden, damit das Solarmodul gegen Leerlaufspannung geht -
> also V_in wieder ansteigt.

Nein. MPP kann niemals über einen ivertierenden Verstärker 'berechnet' 
werden. MPP ist immer ein iterativer Prozess, bei dem der Wandlergrad 
(PWM Puls-Pausenverhältnis des Step down oder Step up Schaltwandlers) 
experimentiell nach oben oder unten verändert wird, und dann nachgeguckt 
wird, ob sich die Gesamtleistung erhöht (richtige Richtung) oder 
verringert (Richtungsumkehr beim nächsten Versuch). Da beim Laden eines 
Akkus die Akkusopannung hinreichend konstant istk, muss man dabei nur 
den Ausgangsstrom messen -> mehr Strom = besser.

Vergiss also deinen Ansatz.

Obwohl MPP Schaltungen auch nur mit Analogtechnik möglich sind, ist ein 
uC zu empfehlen. Der muss dann nur Analogspannungen (Spannungsabfall an 
einem Shunt um den Strom zu messen) messen können und darf direkt den 
Schalt-MOSFET steuern.

von Das R. (Firma: Verliererland) (verlierer)


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Michael B. schrieb:
> ...

Hi Hi, ich empfehle Dir Deinen Beitrag komplett zu löschen ;-)
Falls Du das jetzt nicht einsiehst, empfehle ich Dir, den Thread erst 
mal durchzulesen :-)

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

na hoffentlich ist das Gefährt nicht übermotorisiert, sonst könnte dem 
Stofftier da drinnen etwas passieren...
Mit den Seitenstrahlern macht es zumindest einen sehr sicheren Eindruck.

MfG

von ??? 0.o (Gast)


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https://de.wikipedia.org/wiki/Maximum_Power_Point_Tracking

siehe Methode der konstanten Spannung wohl nicht so effektiv

Das R. schrieb:
> Mir wurde gesagt dass alle großen MPPT einfach regelmässig V0 messen und
> dann V_in als Faktor davon einstellen, fertig.

mhhh warum sollte man das tun? Gerade bei großen MPPT-Reglern, wenn 
ordentlich Leistung abgegriffen wird. Hat den Nachteil das du starke 
Lastschwankungen hast und dies sich wieder auf den Verbraucher bzw 
Ladeleistung auswirken, weil die dann mal eben weggeschaltet wird aber 
im nachhinein wieder neu angefahren werden muss. Sehr harte Regelung.

Da ist das ständige anpassen die weichere Form. Nachteil eventuelle 
Oszillation.

http://www.tij.co.jp/jp/lit/an/slva446/slva446.pdf

https://www.google.de/search?client=firefox-b&q=funktionsweise+mpp+tracker&sa=X&ved=0ahUKEwiYoIqD3s7VAhVIaVAKHTZYDA8Q1QIIaCgB&biw=1920&bih=981

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