Guten Tag liebe Community, ich heiße Dennis, bin 30 und studiere Mechatronik. Wir haben dieses Semester ein Bachelorprojekt, in dem wir das erste mal wissenschaftlich an eine Aufgabe herangehen sollen. Unsere Aufgabe lautet wie folgt: Wir sollen mit einem Solarpanel und einer kleinen Steuerung, maximal 4 Handys gleichzeitig laden. Da ein Solarpanel in Abhängigkeit der Sonne eine variable Leistung X liefert, sollen wir unsere 4 DCDC-Wandler je nach verfügbarem Strom, zu und abschalten(Handy laden/nicht laden). Das Panel liefert 12V. Ein DCDC-Wandler inkl. USB-Buchse, soll ein Handy mit 5V und 1A laden. Zum zu und abschalten eines DCDC-Wandlers, verwenden wir einen PIC18f25k22, welche dann einen in die DCDC-Schaltung von uns integrierten MOSFET als Schalter ansteuert. Kommen wir zum Problem: Wir müssen dem Pic sagen, wie viel Leistung das Solarmodul gerade liefert, oder eben wie viel Ampere gerade zur Verfügung stehen, damit dieser entsprechend viele Handys lädt, oder wieder vom Ladestrom trennt. Haben wir etwas mehr als 1A , soll ein Handy geladen werden. Haben wir etwas mehr als 2A, wird ein weiteres Gerät versorgt usw... Geht der Strom runter, sollen auch weniger Handys geladen werden. Wir sind heute auf die Idee gekommen, dies mit einem sehr kleinen Widerstand zu realisieren. An dem Widerstand fällt ja nun eine gewisse Spannung ab, welche sich wieder auf den verfügbaren Strom umrechnen lässt. Und an der Stelle hängen wir auch schon. Wir sind uns nicht ganz sicher, wie wir den PIC anfahren sollen und wie wir es intern programmieren. Ich hoffe sehr ich konnte alles relativ plausibel erklären. Schaltungen kann ich euch nicht zukommen lassen, da wir diese auch von Extern zur Verfügung gestellt bekommen haben. Vielen Dank schonmal an alle!!! Gruß Dennis
Ihr habt einen MPPT-Tracker, um die Leistung zu maximieren? Der kann vermutlich sagen, welche Leistung im Augenblick tatsächlich zur Verfügung steht. Die hat weder eine feste Spannung, noch einen festen Strom - also muss dahinter ein Spannungsregler. Wenn ihr keinen MPPT-Tracker habt, braucht ihr erstmal den. Einlesen! Zur Strommessung nimmt man oft einen Widerstand (Shunt), aber damit misst man den real fließenden Strom, nicht den zur Verfügung stehenden. Heißt: Bei 1 A müsstet ihr schon das zweite Handy einschalten, feststellen, dass nur 1.3 A vorhanden sind, das zweite Handy wieder ausschalten. Am Ende sollte in den PIC eine zum Maximalstrom proportionale analoge Spannung reinlaufen, die mit einem ADC gemessen werden kann. Anhand des Messwertes werden dann die Transistoren ein- oder ausgeschaltet. Wenn man unbedingt will, kann man das auch mit Komparatoren machen, dann geht's primitiv auch ganz ohne Controller. Bonuspunkte gibt's, wenn ihr messt, welches Handy tatsächlich größere Mengen Strom aufnimmt (d.h. geladen werden kann) und nicht stupide das erste Handy einschaltet. Das ist dann aber nicht mehr ganz trivial, weil man im Betrieb Geräte ein- und ausstecken kann. Mehr Bonuspunkte gibt es, wenn der zur Verfügung stehende Strom pro Gerät einstellbar ist (z.B. wenn ein Gerät nur 100 mA braucht, weil der Akku bereits voll ist - dann kann man das ja aktiv lassen und den restlichen Strom sinnvoll verteilen). Apple-Geräte unterscheiden sich in der Ansteuerung von allen anderen Geräten. Für mehr als 500 mA müsst ihr euch damit auch befassen. Einlesen! Der wissenschaftliche Ansatz ist erstmal "Lesen, was es schon gibt", "Anforderungen definieren", "beide miteinander vergleichen" (und feststellen, dass das Problem schon gelöst ist). Dann "neue, bisher ungelöste Anforderungen definieren" und erst dann die Lösung erarbeiten.
Hallo, > Dennis schrieb: > Wir müssen dem Pic sagen, wie viel Leistung das Solarmodul gerade > liefert, oder eben wie viel Ampere gerade zur Verfügung stehen, damit > dieser entsprechend viele Handys lädt, oder wieder vom Ladestrom trennt. > Haben wir etwas mehr als 1A , soll ein Handy geladen werden. > Haben wir etwas mehr als 2A, wird ein weiteres Gerät versorgt usw... > Geht der Strom runter, sollen auch weniger Handys geladen werden. > Wir sind heute auf die Idee gekommen, dies mit einem sehr kleinen > Widerstand zu realisieren. An dem Widerstand fällt ja nun eine gewisse > Spannung ab, welche sich wieder auf den verfügbaren Strom umrechnen > lässt. Ja, der kleine Widerstand nennt sich Meßshunt. https://de.wikipedia.org/wiki/Shunt_(Elektrotechnik) Damit könnte man also die Lastrommessung realisieren. > Und an der Stelle hängen wir auch schon. > Wir sind uns nicht ganz sicher, wie wir den PIC anfahren sollen und wie > wir es intern programmieren. Das Programm ist erstmal nebensächlich. Ihr braucht zuerst ein Konzept für die Meßschaltung. > Ich hoffe sehr ich konnte alles relativ plausibel erklären. > Schaltungen kann ich euch nicht zukommen lassen, da wir diese auch von > Extern zur Verfügung gestellt bekommen haben. Hä? Und was ist jetzt an der Bachelorprojekt wissenschaftlich? Bevor man konkrete Schaltungen macht, kann man auch mit einen beiliegen Grafikprogramm oder auch mit dem Bleistift auf Papier ein Blockschaltbild mit den funktionsrelevanten Komponenten zeichen. Ich will jetzt nicht alle Lösunge vorweg nehmen, da wäre der Lerneffekt Null. Deshalb nur mal paar Hinweise. Überlegt doch mal, was passiert, wenn der Laststrom zu groß wird. Was passier da konkret und wie könnte man es erfassen. Ihr könnt es auch praktisch ausprobieren, indem ihr eine Solarzelle nehmt und diese unterschiedlich belastet. Überlegt ob man aus mehreren solcher Messungen eine Kennline aufnehmen kann, die man dann später zur Simulation des Lastverhaltens nutzen kann. Gruß Öletronika
S. R. schrieb: > Am Ende sollte in den PIC eine zum Maximalstrom proportionale analoge > Spannung reinlaufen, die mit einem ADC gemessen werden kann Das ist ein Denkfehler. Wenn ein Handy geladen wird, wird 1 A gemessen - woher soll der Controller wissen, dass 2 oder mehr A verfügbar wären? Einfach mal probieren? Das würde auf ständiges Stop and Go hinauslaufen. Georg
Alle paar Wochen versuchen hier Leute ihre Smartphones quasi direkt (nur DC/DC Wandler) an Solarzellen zu laden. Das ist ein sehr unzuverlässiges Konzept. Die Begründungen findest du in den bestehenden Beiträgen zum Thema. Auf jeden Fall solltest du mit dem Solarpanel erstmal einen potenten Puffer-Akku laden. An den Akku kannst du dann die Spannungswandler für die Lasten hängen (vorzugsweise welche mit Enable-Eingang). Um Wechselwirkungen zu vermeiden, und im Sinne der Robustheit, würde ich jedem Smartphone einen eigenen Spannungswandler spendieren. Die kosten ja nicht mehr viel. Am Ladezustand des Akkus erkennst du, ob die Solarzelle genug Energie nachliefert, oder nicht. Wenn der Akku entladen wird, hast du zu viel Last. Das Abwerfen bzw. Zuschalten von Lasten sollte sehr träge /z.B. mit einer Stunde Verzögerung) stattfinden, nicht das wegen jeder kleinen Wolke umgeschaltet wird.
georg schrieb: > S. R. schrieb: >> Am Ende sollte in den PIC eine zum Maximalstrom proportionale analoge >> Spannung reinlaufen, die mit einem ADC gemessen werden kann > > Das ist ein Denkfehler. Wenn ein Handy geladen wird, wird 1 A gemessen - > woher soll der Controller wissen, dass 2 oder mehr A verfügbar wären? > Einfach mal probieren? Das würde auf ständiges Stop and Go hinauslaufen. > > Georg Moderne Handys machen das so. Die erhöhen den Strom, bis die Spannung einknickt und laden dann mit Maximalstrom. Bei der Schaltung müsste es dann der PIC ein Dummy-Netzteil haben und der PIC probiert den Strom im Dummy-Netzteil so lange zu erhöhen, bis die Spannung einknickt. Wenn es mindestens ein Ampere ist, dann kann ein weiteres Handy zugeschaltet werden. Und sobald die Spannung auch ohne Dummy-Netzteil einknickt, muss ein Handy abgeworfen werden. Oder man montiert in unmittelbarer Nähe zur Lade-Solarzelle noch eine kleine Hilfssolarzelle und misst deren Kurzschlussstrom. Mit ein paar Versuchsreihen kann man dann bestimmt Rückschlüsse vom Kurzschlussstrom der Hilfszelle auf den max. Strom der Ladezelle schließen. Ansonsten in der Praxis würde man sich da vermutlich nicht drum scheren, denn die Handys kümmern sich von alleine da drum, dass sie mit maximal möglichem Strom laden. Edit: Ansonsten, was Stefan sagt. Akku dazwischen macht vieles deutlich einfacher.
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georg schrieb: > Das ist ein Denkfehler. Wenn ein Handy geladen wird, wird 1 A gemessen - > woher soll der Controller wissen, dass 2 oder mehr A verfügbar wären? > Einfach mal probieren? Das würde auf ständiges Stop and Go hinauslaufen. Darum schrieb ich "Maximalstrom", nicht "fließenden Strom". Mir geht es um die zur Verfügung stehende Leistung, nicht um die gerade abgenommene Leistung. Der MPPT-Tracker sollte in der Lage sein, so eine Information auszugeben. Alternativ nimmt man die aktuelle Spannung des Puffer-Akkus (wie von Stefanus vorgeschlagen) als Maßstab für die zur Verfügung stehende Maximalleistung.
ich hab gerade in einem meiner Prototypen einen INA219 Stromsensor mit I2C Schnittstelle verbaut . Der kann Spannung (32 oder 16V Highside), Strom und Power als Rohdaten oder fix und fertig kalibriert ausgeben. Ein Stm32L152 entscheidet dann, in meiner Anwendung, beim Softstart(PWM), ob ein Motor noch am Akku betrieben werden kann oder nicht. Hierzu wird u.a. vor dem Softstart die Batteriespannung (MCU_ADC 12Bit) gemessen. Bricht während dem Startvorgang des Motors die Spannung am Akku ein, so wartet der Mikrocontroller im Sleepmodus bis die Spannung etwas (1Volt bei 12 V BleiAkku) über der gemessenen Spannung vor dem Startvorgang liegt.Dies geschieht auch hier Tagsüber durch ein Solarpaneel. Der INA219 ist ein nettes Spielzeug. SOT23-8 Gehäuse was im Hinblick auf eine Analoge Lösung mächtig Platz, Zeit und mögliche Fehlerquellen erspart. Den Akku würde ich auf jeden Fall einplanen, schon allein deshalb weil ja nicht immer volle Leistung an Handys... abzugeben ist, Und über den Spannungszustand kann man sehr einfach auf den Ladezustand des Akkus Rückschlüsse ziehen.
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