Hallo zusammen, seit einigen Jahren lade ich mit einer Solarzelle über eine einfache Steuerung meine Kleingeräte per USB. Das Solarmodul (60W) hängt per PWM-Laderegler an einem 12V Akku. Am Akku hängt meine Arduino-Steuerung, die je nach verfügbarer Sonne 3 USB-Anschlüsse der Reihe nach an- oder abschält. Ich bau das System nun neu mit einem ESP32. Was mich immer störte, war die verzögerte Reaktion auf Stromänderungen durch die Sonne, da ich das nicht sofort, sondern nur alle 2 Minuten mache, um nicht ständig den Ladevorgang alle paar Sekunden umschalten zu müssen. Am liebsten würde ich die USB-Anschlüsse daher künftig nicht nur ein- und ausschalten, sondern nur soviel Strom durchlassen, wie gerade die Sonne hergibt. Bei der Suche nach ner Lösung stieß ich auf PWM-Regler, die man ja zum Dimmen von LEDs nutzt. Nun ist die Frage, ob ich damit auch den Strom an den USB-Ausgängen steuern/begrenzen könnte. Mir ist klar, dass die USB-Geräte das so nicht vorsehen. Aber wenn ein Handy statt 2A nur 0,5 oder 1A bekommt, lädt es ja trotzdem. Ist das eine (halbwegs) taugliche Lösung oder sollte ich doch wieder zur alten Steuerung übergehen, die Ports nur ein- und auszuschalten? Das Problem ist einfach: Kommt die Sonne gerade erst raus bzw. bei Bewölkung wechselt die Leistung ständig, dann übersteigt das zwar meine USB-Port-Einschaltschwelle, aber sobald dann das erste USB-Gerät Strom bekommt, zieht es natürlich alles, was es braucht und ich muss dann nach wenigen Sekunden wieder abschalten, weil der Akku dafür nicht ausgelegt ist. Der soll zudem immer voll bleiben, um im Notfall noch Strom zu haben. Ich würde vielleicht mal in einem Versuchsaufbau ausprobieren, ob das mit PWM wie gedacht funktioniert. Meinungen dazu? Danke schon mal.
Andreas F. schrieb: > Das Problem ist einfach: Kommt die Sonne gerade erst raus bzw. bei > Bewölkung wechselt die Leistung ständig, dann übersteigt das zwar meine > USB-Port-Einschaltschwelle, aber sobald dann das erste USB-Gerät Strom > bekommt, zieht es natürlich alles, was es braucht und ich muss dann nach > wenigen Sekunden wieder abschalten, weil der Akku dafür nicht ausgelegt > ist. Der soll zudem immer voll bleiben, um im Notfall noch Strom zu > haben. Dann wäre vielleicht ein dickerer Puffer-Akku die bessere Lösung?
Danke. Das wäre allerdings nicht die Lösung, die ich suche, denn so ist es ja schon im Moment. Davon will ich weg und tatsächlich nur den Sonnenstrom live verbrauchen.
Andreas F. schrieb: > Mir ist klar, dass die USB-Geräte das so nicht vorsehen. Aber wenn ein > Handy statt 2A nur 0,5 oder 1A bekommt, lädt es ja trotzdem. Der Unterschied ist das USB-Geräte (z.B. Handy) das anhand eines handshakes aushandeln und dann einfach nicht mehr Strom aufnehmen. Dieses Aushandeln kann mehr (USB-PD) oder weniger (z.B. Widerstand an Datenleitung) komplex sein. USB-Geräte die das nicht machen, dürfen nicht mehr als den in der jeweiligen USB-Spezifikation festgesetzten Grundstrom ziehen. Umgekehrt muss ein USB Port eben diesen Strom aber in jedem Fall liefern können. Solar ist eben nicht für direktes Laden solcher Geräte geeignet, du wirst immer einen Puffer brauchen. Andreas F. schrieb: > Ich würde vielleicht mal in einem Versuchsaufbau ausprobieren, ob das > mit PWM wie gedacht funktioniert. Meinungen dazu? Mach das mit einem Gerät dessen Verlust du nicht betrauern musst. Diese PWM Controller schalten einfach mit mehreren KHz die Versorgung ein und aus. Das Ergebnis kann von, wird vom Gerät gar nicht registriert bis zu es wird das Zeitliche segnen, alles beinhalten. In jedem Fall wird es nicht den von dir gewünschten Effekt erzielen, da die angeschlossenen Verbraucher so einfach nicht funktionieren. Das ist keine Glühbirne oder LED...
Andreas F. schrieb: > Am liebsten würde > ich die USB-Anschlüsse daher künftig nicht nur ein- und ausschalten, > sondern nur soviel Strom durchlassen, wie gerade die Sonne hergibt. Ich denke, das kann nicht funktionieren. USB Geräte haben Kondensatoren an Eingang. Wenn du sie pulsierend ansteuerst, hast du bei jedem Impuls einen Kurzschluss (begrenzt durch den Strom den die Solarzelle liefern kann, aber du wolltest je gerade verhindern, dass deren Spannung einbricht). Zweitens wird dein unbekanntes USB Gerät wohl kaum für eine pulsierende Versorgungsspannung ausgelegt sein. Wenn ich bei meinem Ladegerät lange genug am Stecker wackle, zeigt mein Smartphone "Ladegerät defekt" an und lädt nicht mehr. > Aber wenn ein Handy statt 2A nur 0,5 oder 1A bekommt, > lädt es ja trotzdem. Nein, es nimmt sich nur 0,5 oder 1 Ampere. Bei vielen Smartphones testet der Laderegler beim Einstecken an, wie hoch das Netzteil belastbar ist. Dabei wird es kurz überlastet. Letztendlich ist deine Frage die gleiche, die hier jede zweite Woche gestellt wird: Wie kann ich meine Solarzelle maximal belasten, aber ggf. Last abwerfen wenn sich ein Schatten darüber legt. Du brauchst einen Pufferakku zwischen Solarzelle und Verbraucher. Ja mir ist klar, dass du den gerade vermeiden willst, aber das geht in der Praxis nicht bzw. kostet mehr als es nützt.
Danke für die Einschätzungen. Dann werde ich es wohl wieder so ähnlich bauen wie bisher.
Wie wärs mit einem (oder drei) Step-Down der bei fallender Einstrahlung den Strom begrenzt?
Du meinst, der die Spannung senkt? Gibt es kleine PWM-gesteuerte DC-DC-Wandler?
A. H. schrieb: > Wie wärs mit einem (oder drei) Step-Down der bei fallender Einstrahlung > den Strom begrenzt? Und was soll das bringen? Der Wandler reduziert die Spannung und das USB Gerät (je nach dem was dran hängt) geht irgendwann in Unterspannung und zieht garkeinen Strom mehr. Dann wird der Wandler die Spannung nochmal erhöhen und der Spaß fängt von vorne an. Im schlechtesten Fall fängt das an zu oszillieren, was ebenfalls schädlich sein kann. Wenn das Gerät keine Unterspannungserkennung hat kann es zu einem Brownout kommen was zu undefiniertem Verhalten führen kann.
Andreas F. schrieb: > Du meinst, der die Spannung senkt? > > Gibt es kleine PWM-gesteuerte DC-DC-Wandler? Ich dachte eher an Strom. Aber die Spannungssenkung läßt sich einfacher umbauen. Vielleicht vorher testen ob Deine Geräte das vertragen. Meine sind da pragmatisch: weniger Spannung = weniger Ladestrom. Denkbar das ein neues "High Tek" versucht irgendwas auszuhandeln um dann total zu versagen. Alle Dc-Dc Wandler arbeiten mit PWM, jedoch machen die ihn selber intern. Einfluß hat man über den Sollwert Eingang. Am Ausgang hängt ein Kondensator damit da eine (leicht riblige) Gleichspannung anliegt.
A. H. schrieb: > Ich dachte eher an Strom. Niemand kann einem Verbraucher weniger Strom liefern, ohne die Spannung zu reduzieren. Das ist physikalisch unmöglich. Wenn der Verbraucher einen DC/DC Wandler enthält, kommt erschwerend hinzu, dass seine Stromaufnahme mit sinkender Spannung ansteigt. Da arbeiten dann zwei Regelungen gegeneinander.
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