Dynamo - Laderegler für 10F Supercapacitor

[Pietro M. (der_pete)]

Hallo, ich habe folgende Schaltung:
https://fahrradzukunft.de/12/minimal-lader/
nachgebaut.

Ich lade damit einen 10F 5.5v Supercapacitor auf. Das funktioniert 
soweit auch super.

Ich würde das ganze jetzt aber gerne noch um einen Über-Entladeschutz 
erweitern. Die Spannung sollte nicht über ~5V und nicht unter ~2.7V 
kommen.

Was würde sich da anbieten?

Könnte ein "Superviser"-IC das machen oder sollte ich den Weg über einen 
Comparator gehen oder gar was ganz anderes?

Ich habe keine externe Referenzspannung. Ich habe nur die Spannung aus 
dem Dynamo zur Verfügung.

Vielen Dank für jede Hilfe!

[MaWin (Gast)]

Pietro M. schrieb:
> Die Spannung sollte nicht über ~5V und nicht unter ~2.7V kommen.
> Was würde sich da anbieten?

ICL7665

https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.5

Statt Solarzelle den Dynamo mit Brückengleichrichter.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Pietro M. schrieb:
> habe folgende Schaltung: https://fahrradzukunft.de/12/minimal-lader/
> nachgebaut. ... Das funktioniert soweit auch super.
Gut, fertig. Nächstes Projekt.

> Die Spannung sollte nicht über ~5V
Dafür ist bereits die Z-Diode verbaut.

> und nicht unter ~2.7V kommen.
Mit welcher technischen Begründung?
Denn eine Entladung deutlich unter 2,7V wirst du bei den üblichen 
Selbstentladung solcher Kondensatoren sowieso nicht verhindern können, 
wenn dein Fahrrad mal ein paar Tage ungenutzt herumsteht. Ein 
zusätzlicher Verbraucher in Form eines Komparators samt Beschaltung wird 
das nicht besser machen...

[Pietro M. (der_pete)]

Hallo und danke für Eure Antworten.

Sorry, für das Fehlen der Randinfos. Der Dynamo ist nicht an einem 
Fahrrad verbaut sondern wird mit einer Handkurbel betrieben. Mit ~40 
sek. kurbeln lade ich den 10F Kondensator von Hand auf 5V auf. Ich 
möchte gerne einen ATTiny85 mit einem Temperatursensor und einem 
Luftfeuchtigkeitssensor mit einem i2c Display in einem Wetterfesten 
Gehäuse unterbringen das an einem Feld steht.

Danke für Eure Hilfe!

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Pietro M. schrieb:
> einen ATTiny85

Wie jetzt, das Dingens hat doch den Brownout Detector, den du bequem auf 
2,7V programmieren kannst.

[Harald W. (wilhelms)]

Pietro M. schrieb:

> Der Dynamo ist nicht an einem
> Fahrrad verbaut sondern wird mit einer Handkurbel betrieben. Mit ~40
> sek. kurbeln lade ich den 10F Kondensator von Hand auf 5V auf.

Und wie lange dauert es dann, bis dieser wieder leer ist?
M.E. wären da eher zwei "Powerbanks" geeignet. Eine an Deiner
Wetterstation und die zweite zuhause zum Aufladen.

[Pietro M. (der_pete)]

Hallo, diese Wetterstation soll Kindern Spaß bereiten. Es geht darum den 
eigenen Strom zu erzeugen um die Wetterstation zu benutzen. Das ganze 
läuft mit Hintergrundbeleuchtung etwa 5 Minuten.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Pietro M. schrieb:
> Ich würde das ganze jetzt aber gerne noch um einen Über-Entladeschutz
> erweitern. Die Spannung sollte nicht über ~5V und nicht unter ~2.7V
> kommen.

Nochmal: wozu? Ein Überladeschutz ist in Form der Z-Diode ohnehin schon 
vorhanden. Und so etwas wie Tiefentladung kennt ein Kondensator nicht. 
Der angeschlossene ATTiny85 wird bei (zu) niedriger Spannung vermutlich 
Mist bauen. Dagegen hilft der Brownout-Detektor. Siehe BOD Fuses.


PS: die Hintergrundbeleuchtung mit LED wird bei herkömmlicher Auslegung 
den Betrieb weit eher einstellen, als der ATTiny85. Außerdem wird sie 
wohl mit Abstand der größte Verbraucher sein. Wenn die ausgeht, reicht 
der Rest der Ladung im Kondensator wahrscheinlich noch eine Stunde.

[Pietro M. (der_pete)]

Hallo und danke für deine Hilfe!

Es geht mir viel mehr darum, eine Anzeige (LED) zu haben, die Anzeigt 
wann man genügend gekurbelt hat und die Station vollständig aufgeladen 
ist.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Pietro M. schrieb:
> Es geht mir viel mehr darum, eine Anzeige (LED) zu haben,
> die Anzeigt wann man genügend gekurbelt hat und die Station
> vollständig aufgeladen ist.

Nun, der zweite Teil ist einfacher als der erste. Sobald nennenswert 
Strom durch die Z-Diode (D5 im verlinkten Schaltplan) fließt, steigt die 
Spannung nur noch geringfügig und der Kondensator ist "voll".

Das mit dem "genug gekurbelt" läuft auf eine quantitative Betrachtung 
(genug für x Minuten Betrieb) hinaus. Im Prinzip kann man die Spannung 
dazu heranziehen. Die Energie im Kondensator ist E = ½·U²·C. Blöderweise 
ist der Stromverbrauch (und damit der Energieverbrauch) der Schaltung 
ebenfalls von der Spannung abhängig. Nur gibt es dafür keine so schöne 
Formel. Dafür müßtest du mal eine Meßreihe aufstellen.

Dann kann man das im µC implementieren: er mißt seine Betriebsspannung 
und rechnet daraus aus, für wieviel Minuten der Strom noch reicht.


PS: ich sehe gerade, der Artikel zum Minimallader hat sogar Diagramme 
für Strom und Spannung. Du mußt den Strom übrigens nicht direkt messen. 
Miß stattdessen einfach die Temperatur von D5.