Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Versorgung aus Goldcap


von Le Pietro (Gast)


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Hallo.

Angenommen ich möchte irgendeine Schaltung aus einem Goldcap versorgen. 
Wirklich Sinn macht das derzeit nicht, aber ich habe jetzt 3 Wochen 
Urlaub und möchte mich mit irgend etwas beschäftigen und preislich ist 
Goldcap und im Eskalationsfall eine kleine Solarzelle prima geeignet.
Rein aus Spaß an der Freud.

Angenommen mal ich hab ein Goldcap 5.5 V, 2 F.

Frage 1) Ist es sinnvoll den überhaupt auf die aufgedruckte Spannung von 
5.5 V aufzuladen? Bei Elkos würd ich immer so 20% Marge belassen.

Frage 2) Welche Spannungswandlertypologie würde ich anstreben? Boost 
oder Buck? Ein 3 V System sei mal zu speisen - Buck Typologie wäre etwas 
blöd, weil nicht wirklich weit zu entladen, Boost ebenso da kann man 
nicht ganz aufladen - also entsprechend z.B. lieber niedriegere Spannung 
bei merklich mehr Kapazität sollte es zu Boost gehen?

Frage 3) darf ich so kalkulieren? Angenommen U0=5V, U1=3V, also Q0= 10 C 
und Q1 = 6C, die Differenz 4 C könnte ich mir als 40 mA über 100 
Sekunden annehmen, eine runde Minute weil mein Schaltregler alles andere 
als perfekt werden würde?

Frage 4) Macht es Sinn, sich da mit einem mc34063 auseinanderzusetzen 
oder wie fange ich am besten an? Oder sogar diskret aufgebaut?

Habt ihr Ideen, Anregungen, eigene Erfahrungen oder interessante Links?


Peter

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Le Pietro schrieb:
> Welche Spannungswandlertypologie würde ich anstreben? Boost
> oder Buck? Ein 3 V System sei mal zu speisen
Der Ansatz ist falsch! Für eine solche Aufgabe würde ich einen uC 
nehmen, der von 1,8V bis 5V kann und dann ganz ohne Spannungswandler 
fahren...

> Macht es Sinn, sich da mit einem mc34063 auseinanderzusetzen
> oder wie fange ich am besten an? Oder sogar diskret aufgebaut?
Nein, der hat einen viel zu hohen Eigenbedarf für einen Betrieb aus 
einem Kondensator. Und zudem kannst du den nicht richtig abschalten.
D.h. dein uC schläft im SleepMode und der Wandler werkelt mit Vollgas 
vor sich hin...

von Martin (Gast)


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Was hällst du von einem Buck/Boost oder Sepic Wandler?

von Le Pietro (Gast)


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hallo, Lothar.

Leuchtet mir ein, aber wenn ich noch einen Sensor oder sonstwas 
versorge, der eine feste Spannung braucht? Oder falls ich mit dem 
Controller einen konstanten Pegel am io benötigt. Mir fällt gerade 
nichts anderes ein, als einen fet zu schalten.

Aber ganz interessant mal einen ganz spontanes Gedanken zu dem Thema zu 
lesen, der nun in eine völlig andere Richtung geht.

von Le Pietro (Gast)


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@Martin: ich habe keine Ahnung, ich kenne mich über kosmos ab 10 Jahre 
nicht so wirklich gut aus. Buck/Boost wären auch eher Schlagwörter. In 
dem Zusammenhang stieß ich auch auf den o.g. Regler.

Hast du nähere Information oder Links zu Datenblättern/Typen?

von Udo S. (urschmitt)


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Aufwärts-Wndler sind an einem Goldcap eher schlecht, da sie relativ hohe 
Impulsströme ziehen. Ein Goldcap hat aber einen ziemlich hohen 
Innenwiderstand und bricht dementsprechend bei den hohen 
Impulsbelastungen weiter ein. Das heisst du verheizt einen großen Teil 
der gespeicherten Energie im Goldcap statt im Verbraucher.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Le Pietro schrieb:
> Leuchtet mir ein, aber wenn ich noch einen Sensor oder sonstwas
> versorge, der eine feste Spannung braucht?
Da ist Pech, denn du hast nicht viel Energie in deinem Kondensator, und 
wenn du die auch noch mit einem Spannungswandler Buck oder Boost oder 
Buck-Boost oder Sepic oder WasWeißIchAuchImmer verbraten mußt...

Ein Kondensator hat die unangenehme Eigenschaft, dass das bisschen 
Energie in der Spannung steckt. Und wenn du Energie entnimmst, dann 
muß/wird die Spannung sinken. Ich würde also sagen:
Wenn ich eine konstante Spannung brauche, dann wird das ein Akku (da 
passt auch viel viel mehr Energie rein).
Und wenn ich einen weiten Spannungsbereich vertrage und mit wenig 
Energie auskomme, dann tut es auch ein Kondensator.

von (prx) A. K. (prx)


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Es gibt für Batteriebetrieb optimierte Switcher. Die sollten sich auch 
bei Goldcaps einsetzen lassen. Den Eingangsstrom eines Switchers fängt 
ohnehin der (normale) ausreichd dimensionierte Kondensator vor dem 
Switcher ab, das kann und wird der Goldcap nicht übernehmen, daher ist 
es aus dieser Sicht egal ob Buck oder Boost.

von Le Pietro (Gast)


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Hm das klingt dann eher so, als ob ich mir einen Handy Akku oder so 
besorge und mich lieber damit beschäftige, wie ich den z.B. über Solar 
laden kann.
Wenn der mögliche praktische Nutzen eines Goldcaps so bescheiden ist, 
lohnt sich das ja beinahe nciht mal aus Spaß.. :-(

Darf ich den Thread auf den Lipo Aspekt erweitern? In puncto Laden von 
Solar / usb?

von (prx) A. K. (prx)


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Le Pietro schrieb:

> Hm das klingt dann eher so, als ob ich mir einen Handy Akku oder so
> besorge und mich lieber damit beschäftige, wie ich den z.B. über Solar
> laden kann.

Das ist jedenfalls sinnvoller.

LiPo Akkus sind aber nicht grad die pflegeleichtesten Typen, weil nicht 
gänzlich ungefährlich. NiMH sind umgänglicher.

von Gästle (Gast)


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Der TPS6300X ist ein kompakter Buck/Boost-Regler, er ist aber nur im 
QFN-Gehäuse erhältlich, kann aber den Kondensator bis auf 1,8V leeren.
Hier geht es zwar nur um Boost-Regler, Dave Jones spricht aber ein paar 
Gemeinheiten an die auch dir begegnen werden: 
http://www.eevblog.com/2011/01/17/eevblog-139-lets-select-a-dc-dc-boost-converter/

von Gästle (Gast)


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Ups,
das entwickelt sich in eine ganz andere Richtung während ich hier 
schreibe. Ich bin gerade an einem LTC3108. Das ist ein Enery Harvesting 
IC. Mein Plan ist damit per Peltierelement gewonnene Energie in einem 
Doppelschichtkondensator zu speichern bis genügend vorhanden ist um 
irgendetwas sinnvolles damit zu betreiben. Damit kannst du auch einen 
Batterielader aufbauen, der mit einer einzigen Solarzelle auskommt.

von Le Pietro (Gast)


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Respekt habe ich vor den Lipos schon. In Bezug auf Gewicht und 
Energiedichte aber schon attraktiver.

Wäre so etwas:
http://www.ebay.de/itm/3-Volt-3-3AH-LiFePo4-H2OLE-Akku-Lotfahnen-Durchmesser-ahnlich-A123-/120780737459?pt=RC_Modellbau&hash=item1c1f17cbb3

dann für mich das Richtige? Zum laden sicherstellen, daß ich nicht mehr 
als 4V / Zelle anlege und 1C als Ladestrom einhalte (wobei Strom bei der 
Solarzellen ladung vermutlich eh nciht so viel ginge)
Zudem bei mehr als einer Zelle einen Balancer verschalten, d.h. eine 
Schaltung die ab einem Schwellwert (den 4 V) einen Parallelgeschalteten 
niederohmigeren Widerstand zuschaltet und den Ladestrom verheißt?

Stimmt das? Kann ich den Akku wie einen Bleiakku dauerhaft nachladen 
wenn Solarstrom da ist oder ist das wegen Lebensdauer nicht ratsam?
Hat jemand Weiteres dazu?

von Le Pietro (Gast)


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Korrektur: 3.7 V nicht 4 V

von Jonathan S. (joni-st) Benutzerseite


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Korrektur der Korrektur (;P): 4,1V, nicht 3,7V - man lädt die Dinger bis 
4,2V, die 0,1V sind zur Sicherheit.
Das mit dem Widerstand kannst Du so machen. Du musst halt aufpassen, 
dass deine Schaltung nicht schleichend den Akku "leerlutscht"...


Gruß
Jonathan

von Le Pietro (Gast)


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Ich würde das Thema gern noch mal anschubsen.

Ein LiPo- bzw. wohl lieber LiFePo4 Akku ist für meine Versuche angesagt. 
Da bin ich von überzeugt worden.
Zum Laden würde mir da eine Solarzelle vorschweben. Im Leistungsbereich 
von 1 oder 2 Watt sind die nach erster Recherche auch im Bezug auf Größe 
und Preis gut für so etwas geeignet.

Meine Frage: Welche Nennspannung ist da anzustreben? Eher etwas höher 
oder kommt man eher bei Spannungen um 1 V und entsprechendem Strom zum 
Ziel?
In dem Zusammenhang liest man "harvesting" mit ics, die ich aber z.B. 
bei Reichelt nicht finden konnte.
Könnt ihr mir da fertige ICs empfehlen oder Schaltungsansätze mit denen 
die Solarenergie in den Akku gebracht werden kann?

danke und schönen Tag allerseits

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Le Pietro schrieb:
> Meine Frage: Welche Nennspannung ist da anzustreben?
Am einfachsten eine, wo du nichts mehr "hochwandeln" mußt. Kauf dir mal 
im nächsten Baumarkt eine Solar-LED-Lampe. Du wirst sehen, da ist keine 
großartige Schaltungstechnik drin...  :-o
Kurz: besser als eine Zelle mit 1 V und 500mA sind fünf Zellen mit 
zusammen 5V und 100mA.

Le Pietro schrieb:
> In dem Zusammenhang liest man "harvesting" mit ics, die ich aber z.B.
> bei Reichelt nicht finden konnte.
Es gibt ja auch nicht die Harvesting-ICs mit den Namen H4RV35T3R oder 
so. Sondern es gibt ICs, die aufgrund ihrer Eigenschaften super geeignet 
sind, solche Energie-Ernter aufzubauen.

Probier mal das:
http://www.mikrocontroller.net/search?query=energy+harvesting
Und du siehst, dass immer mit ca. 2 Monaten Abstand das selbe kommt:
Beitrag "Li-Ion als Puffer, Solar Energy Harvesting"

von Le Pietro (Gast)


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ok danke dir mir war nicht klar, daß ich ein Thema angehe, was viel 
Nerv-Potential hat auch wenn das vielleicht zwischen den Zeilen von 
anfang an erkennbar sein konnte.

Hat für mich alles noch etwas von Voodoo, aber ich hoffe ich komme nun 
klar.

schönen Gruß, Peter

von (prx) A. K. (prx)


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Le Pietro schrieb:

> Stimmt das? Kann ich den Akku wie einen Bleiakku dauerhaft nachladen
> wenn Solarstrom da ist oder ist das wegen Lebensdauer nicht ratsam?
> Hat jemand Weiteres dazu?

Reicht das hier? Wikipedia: "Lithium-Polymer-Akkumulatoren reagieren bei 
Überladung wesentlich empfindlicher als andere Akkutypen (bis hin zur 
Zerstörung durch Brand) und werden dadurch meist unbrauchbar."

von Le Pietro (Gast)


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Ich hatte doch gar nicht von über-laden gesprochen. Sondern von geladen 
halten, permatentem minimalen nachladen...

Was mir bisher bei den Links von Lothar und den Folgelinks aufgefallen 
ist, ist daß der Nutzwert relativ gering ist. Zugegeben findet man in 
regelmäßigen Abständen das Thema, aber wirklich hilfreich sind die 
Antworten zum Großteil nicht. Das geht von Zynismus, möchtegern-Zynismus 
bis zu Dampf und Spam.
Unter dem Aspekt ist das Forum gar nicht SO voll von Infos, wie ich 
zuerst auf Lothars Antwort dachte.

von (prx) A. K. (prx)


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Le Pietro schrieb:

> Ich hatte doch gar nicht von über-laden gesprochen. Sondern von geladen
> halten, permatentem minimalen nachladen...

Wieder Wikipedia, diesmal die englische: "It is important to note that 
trickle charging is not acceptable for lithium batteries; Li-ion 
chemistry cannot accept an overcharge without causing damage to the 
cell, possibly plating out lithium metal and becoming hazardous."

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