Hallo, und ich hoffe ich bin hier im richtigen Forum. Ich habe derzeit folgendes Problem: Ich habe für meine Frau einen kleinen Brunnen zusammengebastelt. Der Brunnen speist sich aus einem Solarpanel/einer LiPo Batterie. der LiPo wird über ein TP4056 Board von den Solarzellen geladen(Siehe zeichnung, 4 zellen a 3V 0.3W, je zwei in Serie um auf 6V zu kommen, und beide Serien in Parallel). Der Batterie Ausgang geht vom TP4056 Board über einen Bosst-converter auf 5V and den ESP32, der Plus-Pol geht an eine 5V Pumpe. Die Pumpe wird via PWM(ich weiss, ist gar nicht ideal, konnte aber auf die schnelle keinen digital steuerbaren poti finden) über den ESP32 gesteuert. Zusätzlich habe ich zum Monitoring zwei Voltage-Divider in den Schaltkreis eingefügt, einmal 2x 47kO Widerstände zwischen + und - der Solarzellen, und das gleich zwischen + und - des Batterieausgangs des TP4056 Boards. Die halbierte Spannung wird über den ADC1 via GPIO 34/35 ausgelesen und vom ESP32 verarbeitet. Die ADC-Pins sind so weit von mir kalibriert dass die vom ESP32 gemessenen Spannungen bis auf <0.1V Schwankung(das ist die ungenauigkeit der ADC-Einheit des ESP) stimmen. Jetzt habe ich das folgende Problem: Beim Laden des Akkus via Solar bekomme ich aus den Solarzellen im Regelfall nur eine Spannung raus, die geringfügig höher ist als die gemessene Batteriespannung. Nachmessungen mit dem Multimeter bestätigen diese Werte, es handelt sich also scheinbar nicht um einen Messfehler des ESP. Bei Anschluss einer Powerbank über den USB-Port des TP4056 Boards zeigt der ESP eine korrekte Ladespannung von ca 5V an. Meine Theorie zur Ursache des Problems: Die Solarpanele dürften unter idealbedingungen 6V bei 0.2A abgeben(3V 0.1A pro zelle, je zwei in serie macht 6V 0.1A, zwei Serien in Parallel macht 6V 0.2A). Wird zu viel Strom gezogen, bricht die Spannung ein. Das würde erklären warum die Spannung an den Panelen "nur" knapp über der Batteriespannung liegt. Frage: Liege ich mit dieser Theorie richtig? Das TP4056 Board ist vom Hersteller auf einen Ladestrom von angeblich 1A maximal(gemessen mit der Powerbank ist das maximum 0.84A) konfiguriert. Unter Idealbedingungen sollten die Panele 6V / 0.2A, liefern. Ersetze ich den Widerstand auf dem Ladeboard durch einen grösseren(laut Datenblatt sollte der irgendwo zwischen 5 und 10kO liegen, um den Ladestrom auf 200mA zu begrenzen), würde das die Spannung ausreichend "hoch" halten? Idealer wäre jedoch für mich, wenn ich den Strom vor dem TP4056 begrenzen könnte, da ich damit den Akku via Powerbank mit voller Geschwindigkeit laden kann, falls nötig). Was kann ich hier als einfache lösung nutzen? Zusätzliche angabgen: Der LiPo hat eine nennkapazität von 3000mA. Gemessene Kapazität liegt bei ca 2700mA. Laut hersteller ist der Akku auf 1C ausgelegt, also max 3A Ladestrom. Verbrauch der Schaltkreise: Der ESP32 zieht im normalbetrieb zwischen 20 und 40 mAh(modem-sleep) Die Pumpe zieht zwischen 50 und 100mA(je nach eingestellter PWM Geschwindigkeit). Die Pumpe läuft nicht dauerhaft sondern wird via WLAN eingeschaltet/ausgeschaltet(und schaltet automatisch 30 minuten nach der letzten Aktivität ab).
Angehängte Dateien:
-
pump_circuit.jpg
120 KB -
Fountain_Control.png
250 KB
:
Verschoben durch Moderator
Das TP4056 Modul lädt normalerweise mit weit mehr als 0,2A. Wie viel deine Solarzellen liefern können, hängt von ihrer Größe und der Beleuchtung ab. Wenn sie weniger Strom liefern, als der TP4056 gerne hätte, bricht die Spannung ein. Alle Stromquellen verhalten sich so. Du hast Glück, dass der TP4056 damit überhaupt kein problem hat. Das ist nämlich nicht bei jedem Laderegler der Fall. > Idealer wäre jedoch für mich, wenn ich den Strom vor dem TP4056 > begrenzen könnte, da ich damit den Akku via Powerbank mit voller > Geschwindigkeit laden kann, falls nötig). Nee, damit gewinnst du aus Sicht des Akkus gar nichts. Wenn die Spannung nämlich höher ist, als die Spannung des Akkus, muss der Laderegler die Differenz verheizen. Das einzige was du damit gewinnst ist Wärme. Um den Akku schneller zu laden, brauchst du ein Solar Panel, das mehr Strom liefern kann.
Dein lipo hat 3.3V bis 4.2V, du brauchst KEINEN boost converter. Wenn dein board eine bat eingang hat verwende den, sonst der vin eingang, nicht den 3.3V eingang. Mein sat empfänger läuft genau so. Wenn stromverbrauch zu gross kannst du den esp32 beim flashen auf 80mhz stellen.
:
Bearbeitet durch User
John D. schrieb: > Jetzt habe ich das folgende Problem: > Beim Laden des Akkus via Solar bekomme ich aus den Solarzellen im > Regelfall nur eine Spannung raus, die geringfügig höher ist als die > gemessene Batteriespannung. Das ist beim TP54056 normal, er zwingt die Solarzellen runter so lange denen Strom nicht über 1A liegt. John D. schrieb: > Liege ich mit dieser Theorie richtig? Ja. John D. schrieb: > Idealer wäre jedoch für mich, wenn ich den Strom vor dem TP4056 > begrenzen könnte Unsinn, Solarzellen begrenzen als Stromquellen selbst den Strom (ihre Spannung ist belastungsabhängig wie du selbst gesehen hast) alles weitere wäre Verlust. Sogar der TP4056 ist Verlust, eine Diode von den Solarzellen zum LiIon Akku wurde reichen wenn der Akku einen Überladeschutz, z.B. per ICL7665 oder TL431 hätte. Ich würde mehr Solarzellen parallel anschliessen.
Hallo und Danke schoneinmal für deine Antwort. Mir ist natürlich bewusst dass der TP4056 intern einen (linearen) Spannungsregler hat. Die Geschwindigkeit mit der der Akku geladen wird ist eigentlich auch nicht unbedingt relevant. Meine beiden Hauptprobleme sind: 1. - Möchte ich den Akku natürlich nicht durch falsches laden beschädigen. Andererseits dürfte die Solarzelle(wenn ich das Richtig verstehe) bei einer Höheren Spannung um 6V zwar weniger Strom liefern, aber insgesamt doch mehr Leistung. Bei den Solarzellen handelt es sich um Amazonware, daher ist ein Datenblatt nicht vorhanden, aber ich gehe mal davon aus dass der Maximum Power Point(MPP) irgendwo um die 3V pro Zelle liegt(also insgesamt 6V bei dieser Verschaltung). 2. Die Niedrige Spannung hat noch einen anderen Effekt, den ich in meinem Eingangspost vergessen hatte zu schildern: In manchen Fällen(leicht wolkiger Himmel) kommt es vor, dass der TP4056 den Ladestatus als vollständig anzeigt, wenn die Sonne hinter einer Wolke hervorkommt und die Zelle damit mehr Strom produziert.(Blaue LED am Board leuchtet auf) Man sieht dann ensprechend in der Spannungshistorie des ESP ein kurzzeitiges anspringen der Spannung vom Solarpanel auf ca 7V(wahrscheinlich höher, da der spannungsteiler die Spannung nur halbiert, - korrekturfaktor beim ADC kommt dann wahrscheinlich 7V als maximalwert raus). Allerdings sollte ja der LiPo nicht als voll geladen betrachtet werden, wenn er z.b. nur eine Spannung von 3.9V hat. Anfangs dachte ich dass es sich um einen Messfehler handelt, Nachmessung mit Multimeter bestätigt das aber
John D. schrieb: > Die Pumpe wird via PWM ... gesteuert. > (ich weiss, ist gar nicht ideal, konnte aber auf > die schnelle keinen digital steuerbaren poti finden) Wie hättest du denn die Pumpe mit einem Digipoti steuern wollen, wenn du mehr Zeit gehabt hättest? > Der LiPo hat eine nennkapazität von 3000mA. Gemessene Kapazität liegt > bei ca 2700mA. Da fehlen zwei 'h'. Solche Nachlässigkeiten können den Projekterfolg gefährden und zeugen dann&wann auch von nicht zureichendem Wissen. > Angehängte Dateien: > Fountain_control Es wäre eine nette Idee, der Datei auch noch einen Nachmanem zu geben. Windows kann ohne Dateityp nichts mit dem Ding anfangen. > Jetzt habe ich das folgende Problem: > Beim Laden des Akkus via Solar bekomme ich aus den Solarzellen im > Regelfall nur eine Spannung raus, die geringfügig höher ist als die > gemessene Batteriespannung. Ja, da hast du das Problem eigentlich schon beim Namen genannt: die Solarzellen können nicht genug Strom liefern. Und da gibt es im Grunde nur 1 Lösung: du brauchst größere oder mehr Zellen.
Sebastion B. schrieb: > Dein lipo hat 3.3V bis 4.2V, du brauchst KEINEN boost converter. ESP32 heißt bei ihm bestimmt ein Dev-Board mit ESP32 und Spannungsregler drauf. John D. schrieb: > Der ESP32 zieht im normalbetrieb zwischen 20 und 40 mAh(modem-sleep) > Die Pumpe zieht zwischen 50 und 100mA(je nach eingestellter PWM > Geschwindigkeit). Die Pumpe läuft nicht dauerhaft sondern wird via WLAN > eingeschaltet/ausgeschaltet(und schaltet automatisch 30 minuten nach der > letzten Aktivität ab). Was denn nun Modem-Sleep oder WLAN an? John D. schrieb: > Die Pumpe wird > via PWM(ich weiss, ist gar nicht ideal, konnte aber auf die schnelle > keinen digital steuerbaren poti finden) hää? Was willst du mit einem "digital steuerbaren poti" machen?
Sebastion B. schrieb: > Dein lipo hat 3.3V bis 4.2V, du brauchst KEINEN boost converter. > Wenn dein board eine bat eingang hat verwende den, sonst der vin > eingang, nicht den 3.3V eingang. Mein sat empfänger läuft genau so. > > Wenn stromverbrauch zu gross kannst du den esp32 beim flashen auf 80mhz > stellen. Servus, ja du hast grundsätzlich recht. der ESP wird vom VIN gespeist, da ich mir anfangs nicht sicher war, ob der Dropout des verbauten Spannungsreglers nicht zu hoch ist, habe ich den Boost Converter eingebaut. Ich hatte beim zusammenbauen auch keinen low dropout Regler auf 3.3V da, habe daher den (etwas ineffizienten) Umweg über den Boost Converter genommen.
John D. schrieb: > Möchte ich den Akku natürlich nicht durch falsches laden beschädigen. > Andererseits dürfte die Solarzelle bei einer Höheren Spannung um 6V zwar > weniger Strom liefern, aber insgesamt doch mehr Leistung Woher sollte denn diese "Mehrleistung" kommen? Wenn die Zellen nicht genug Strom liefern können, dann kommt auch nicht die Spannung auch nicht "in die Pötte". Und "mehr Leistung" zu fordern bedeutet, "mehr Sonne" hineinzustecken. > (wenn ich das Richtig verstehe) Technisch gesehen ist eine Solarzelle im Grunde eine Stromquelle, deren Höchstspannung auf ca. 0,6V begrenzt ist. Da kannst du nicht vereinfacht sagen: "halber Strom = doppelte Spannung" oder "25% weniger Strom --> 25% mehr Spannung"... BTW: Weil deine Aufgabe trotz des µC eigentlich völlig analog ist, habe ich den Thread mal umplatziert.
:
Bearbeitet durch Moderator
John D. schrieb: > Möchte ich den Akku natürlich nicht durch falsches laden > beschädigen. Dafür sorgt dein Laderegler. Weniger Strom als max. schadet ihm nicht. Wenn du den Akku möglichst lange nutzen willst, wäre ein anderer Regler mit 4,0V oder 4,1V zielführender. Leider sind die nicht so handelsüblich. > ber ich gehe mal davon aus dass der Maximum Power Point(MPP) irgendwo > um die 3V pro Zelle liegt Um den MPP auszunutzen brauchst du einen wesentlich aufwändigeren Laderegler, der überschüssige Spannung nicht verheizt sondern transformiert. Das lohnt sich in dem kleinen Maßstab nicht. Denke immer daran, dass jedes weitere Bauteil nicht nur Geld kostet, sondern auch die Ausfallquote erhöht.
Lothar M. schrieb: > John D. schrieb: >> Die Pumpe wird via PWM ... gesteuert. >> (ich weiss, ist gar nicht ideal, konnte aber auf >> die schnelle keinen digital steuerbaren poti finden) > Wie hättest du denn die Pumpe mit einem Digipoti steuern wollen, wenn du > mehr Zeit gehabt hättest? Nach Recherche im Internet war die durchgängige Meinung, dass sich bei brushless dc-Motoren eine Reglung der Spannung über ein Potentiometer empfehle. Da ich keinen digitalen Potentiometer in passender Grösse vorrätig hatte, habe ich mich für eine Lösung via PWM entschieden. >> Der LiPo hat eine nennkapazität von 3000mA. Gemessene Kapazität liegt >> bei ca 2700mA. > Da fehlen zwei 'h'. Solche Nachlässigkeiten können den Projekterfolg > gefährden und zeugen dann&wann auch von nicht zureichendem Wissen. Mea culpa. da hast du natürlich vollkommen Recht. >> Angehängte Dateien: >> Fountain_control > Es wäre eine nette Idee, der Datei auch noch einen Nachmanem zu geben. > Windows kann ohne Dateityp nichts mit dem Ding anfangen. Hallo, es handelt sich um eine png datei. Beim Upload des Screenshots hat das Telefon in Google drive keine Dateiendung angefügt, das hatte ich erst nach dem Upload gesehen. Da ich nicht herausfinden konnte, wie ich einen Anhang löschen kann, habe ich die Datei daher umbenannt(endung hinzugefügt) und den Post bearbeitet und die Datei richtig angehängt. Wenn du als Moderator die Möglichkeit hast, wäre es natürlich wünschenswert die fehlerhafte Datei zu entfernen. >> Jetzt habe ich das folgende Problem: >> Beim Laden des Akkus via Solar bekomme ich aus den Solarzellen im >> Regelfall nur eine Spannung raus, die geringfügig höher ist als die >> gemessene Batteriespannung. > Ja, da hast du das Problem eigentlich schon beim Namen genannt: die > Solarzellen können nicht genug Strom liefern. Und da gibt es im Grunde > nur 1 Lösung: du brauchst größere oder mehr Zellen. Mir wäre es für sich lieber, die Zellen so bei zu behalten und lediglich den Ladestrom der in den Akku fliesst zu begrenzen. Dann sollte ja alles passen. Bei 0.2 Ampere Strom von den Zellen und einem Verbrauch des Schaltkreises zwischen 0.02 und 0.15 Ampere. Der ESP32 selbst legt sich ab 2 Uhr nachts in den Deep-Sleep modus und verbraucht damit so gut wie gar keinen Strom, die Solarzellen sollten also eigentlich ausreichend dimensioniert sein, um den Akku tagsüber aufzuladen.
John D. schrieb: > Nach Recherche im Internet war die durchgängige Meinung, dass sich bei > brushless dc-Motoren eine Reglung der Spannung über ein Potentiometer > empfehle. Bei bürstenlosen Motoren ergibt sich die Drehzahl aus der Frequenz der Spannung. Bürstenlose DC Motoren brauchen einen Wechselrichter (im Modellbau ESC genannt). Bürstenlose AC Motoren sind in der Regel für die Netzfrequenz (50 Hz) vorgesehen und haben eine feste Drehzahl. Die Kombination aus DC und PWM kenne ich nur von Motoren mit Bürsten. Wie dem auch sei, man schließt überhaupt keinen Motor direkt an ein Poti an. Wo gibt's denn sowas? (in Nähmaschinen, das ist aber die Ausnahme)
Andreas schrieb: > Sebastion B. schrieb: >> Dein lipo hat 3.3V bis 4.2V, du brauchst KEINEN boost converter. > > ESP32 heißt bei ihm bestimmt ein Dev-Board mit ESP32 und Spannungsregler > drauf. > > John D. schrieb: >> Der ESP32 zieht im normalbetrieb zwischen 20 und 40 mAh(modem-sleep) >> Die Pumpe zieht zwischen 50 und 100mA(je nach eingestellter PWM >> Geschwindigkeit). Die Pumpe läuft nicht dauerhaft sondern wird via WLAN >> eingeschaltet/ausgeschaltet(und schaltet automatisch 30 minuten nach der >> letzten Aktivität ab). > > Was denn nun Modem-Sleep oder WLAN an? Der ESP setzt beim Start die CPU Frequenz auf 80Mhz, zieht sich die Uhrzeit per NTP übers WLAN und startet einen Webserver zwecks Kontrolle. Dann setzt der Modem-Sleep ein(Light Sleep, das System wacht zu den WLAN-Beacon Intervallen auf und schaut ob neue Daten zur Verarbeitung da sind) Als Vorlage habe ich diesen Beitrag aus dem Internet genommen: https://www.mischianti.org/2021/03/10/esp32-power-saving-modem-and-light-sleep-2/ Das scheint soweit auch zu funktionieren, da die Leistungsaufnahme dadurch sinkt. > > John D. schrieb: >> Die Pumpe wird >> via PWM(ich weiss, ist gar nicht ideal, konnte aber auf die schnelle >> keinen digital steuerbaren poti finden) > > hää? Was willst du mit einem "digital steuerbaren poti" machen? Einen IC wie diesen hier: https://www.reichelt.de/digitalpoti-1-kanal-257-schritte-10-kohm-dip-8-mcp-4151-103e-p-p90084.html?PROVID=2788&gclid=CjwKCAjwgr6TBhAGEiwA3aVuIdd2guO4oFdBUQsBmKL0ucfXcaOn6NwNYk36SApPHTx01G4rnso4NhoCFHoQAvD_BwE in Serie mit der Pumpe schalten. Damit liesse sich die Spannung die an der Pumpe anliegt über den ESP steuern und damit die Pumpleistung regeln.
Nebenbei sei erwähnt dass der ADC des ESP32 ne bekannte Macke bezüglich Nichtlinearität hat, nicht dass bei dir hier die kritischen Werte deiner Spannungsmessung im betroffen Bereich liegen, Info z.B. hier: https://www.esp32.com/viewtopic.php?t=2881&start=30
Beitrag #7052435 wurde von einem Moderator gelöscht.
John D. schrieb: > die fehlerhafte Datei zu entfernen. Erledigt. MB schrieb: > Nebenbei sei erwähnt dass der ADC des ESP32 ne bekannte Macke bezüglich > Nichtlinearität hat Hast du die Beiträge gelesen? Die Werte werden eingelesen und der schlechte ADC linearisiert.
:
Bearbeitet durch Moderator
John D. schrieb: > (digitales Poti IC) in Serie mit der Pumpe schalten Nein, das geht nicht. Der Chip fackelt dir ab. So viel last-Strom verträgt er nie und nimmer. Nicht einmal 1/10 von dem was du brauchst.
John D. schrieb: > Damit liesse sich die Spannung die an der Pumpe anliegt über den ESP > steuern und damit die Pumpleistung regeln. Dieses Poti kann bestenfalls einen analogen Vorgabewert für einen Stelleingang eines Motorreglers liefern. Aber dieses Ding direkt vor einem Motor sorgt sicher dafür, dass der Motor nicht läuft. Denn da hat ja allein der Schleifer einen Widerstand von 75 Ohm.
:
Bearbeitet durch Moderator
John D. schrieb: > aber ich gehe mal davon aus dass der Maximum Power Point(MPP) irgendwo > um die 3V pro Zelle liegt Du hast aber keinen MPPT Regler. Dann müsstest du den TP4056 gegen einen CN3722 oder so ersetzen. Mit Linearregler gibt es nur Verluste. John D. schrieb: > Man sieht dann ensprechend in der Spannungshistorie des ESP ein > kurzzeitiges anspringen der Spannung vom Solarpanel auf ca > 7V Klar, plötzlich unbelastet. >. Anfangs > dachte ich dass es sich um einen Messfehler handelt, Es handelt sich UM DEINE Fehlanwendung, ein TP4056 ist nun mal kein Solarlader, der darf sich irritiert fühlen wenn plötzlich die Eingangsspannung wegbricht, der DARF die Ladekontrolle aufblitzen lassen weil er sie von absinkendem Strom abhängig macht. Herr Bauer, mein Pferd hupt ! Dann nehmen sie nächstes Mal halt kein Auto aus dem Stall.
MaWin schrieb: > Dann müsstest du den TP4056 gegen einen CN3722 oder so ersetzen. Faktisch richtig aber das macht bei der minileistung keinen sinn. OP's bild oben sagt der akku ist fast immer auf max ladung, die solarzellen also krass überdimensioniert. Ein lipo der duernd auf 4.2V ist hält nicht lange. Ich würde anzahl solarzellen halbieren und den booster rausschmeissen.
:
Bearbeitet durch User
Sebastion B. schrieb: > MaWin schrieb: >> Dann müsstest du den TP4056 gegen einen CN3722 oder so ersetzen. > > Faktisch richtig aber das macht bei der minileistung keinen sinn. > OP's bild oben sagt der akku ist fast immer auf max ladung, die > solarzellen also krass überdimensioniert. Ein lipo der duernd auf 4.2V > ist hält nicht lange. > > Ich würde anzahl solarzellen halbieren und den booster rausschmeissen. Danke, das werde ich beim Nächsten Anlauf so machen. Und ich möchte mich nocheinmal für die zahlreichen hilfreichen Kommentare und Antworten bedanken. Ich habe zwar ein bisschen was an Grundwissen, aber ich bin eben kein Fachmann, und habe mir mein Wissen aus Tutorials zusammengesucht. Und wie der ein oder andere richtig bemerkt hat, steht im Internet eben viel, aber nicht alles ist richtig.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Wenn du den Akku möglichst lange nutzen willst, wäre ein anderer Regler > mit 4,0V oder 4,1V zielführender. Leider sind die nicht so > handelsüblich. Die Halbleiterindustrie kann wegen der geringen Nachfrage Festspannungsregler nicht in 100mV-Abstufung anbieten, Laderegler noch viel weniger. Darum wurden welche mit einstellbarer Spannung entwickelt, bei denen die Ausgangsspannung über externe Widerstände festgelegt wird (Beispiel LM317). Wenn du ins Datenblatt vom TP4056 guckst, siehst du, dass der intern mit einer Referenz von 1.25V und einem Spannungsteiler R1/R2 arbeitet, um die Batteriespannung abzufragen.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.