Hallo zusammen, ich bräuchte Eure Meinung, was es im Falle meines Problems für eventuelle Lösungsmöglichkeiten gibt. Ich komme eher aus der Mechanikecke und habe bis auf etwas Microcontrollererfahrung nicht so tiefe Kenntnisse in Elektronik. Eine Schaltung bestehend aus einem Microcontroller, einem Sensor und einem Funkmodul (gesamt max. ca. 20mA Strom dauerhaft) soll über Energy Harvesting und Pufferakku mit Energie versorgt werden um "ewig" an ihrem Platz ihren Dienst zu verrichten. Als Energiequelle steht ein Rad zur Verfügung, welches sich regelmässig dreht und mehr als genug mechanische Energie zur Verfügung stellt. Meine Idee ist jetzt einen Generator ähnlich eines Dynamos mit dem Rad zu verbinden um damit nach Gleichrichtung und Glättung eine Ladeelektronik zu versorgen, die den Akku auflädt. Problematisch ist jetzt, dass sich das Rad die Hälfte der Zeit in die eine und die andere Hälfte der Zeit in die andere Richtung dreht, die Spannung sollte an der Ladeelektronik allerdings jeweils gleich gepolt sein. Dazu kommt die Unregelmässigkeit der Bewegung und die Stillstandzeiten dazwischen. Das Rad dreht vielleicht 10-30s, steht dann vielleicht eine Minute still und dann gehts in die andere Richtung. Der Akku wird also nicht dauerhaft geladen sondern immer nur Schubweise, was der Lebensdauer bestimmt nicht zuträglich ist. Ich dachte auch schon an Kondensatoren als Energiespeicher, die wohl nicht so empfindlich sind gegenüber schlechter Behandlung beim Laden, allerdings sollte die Schaltung einige Stunden durchhalten ohne Zwischenladung. Eventuell auch eine Kombination aus Akku und Kondensatoren? Wenn das Rad einige Zeit stillsteht, kann eigentlich alles aus der Schaltung in einen Sleep Modus versetzt werden, das würde die notwendige Kapazität des Akkus/Kondensators wohl so stark verkleinern, dass ein/mehrere Kondensatoren ausreichen? Wie könnte eine Schaltung aussehen, die die Gleichrichtung und Glättung übernimmt und wie würde eine Ladeeletronik aussehen? Fertige Bauteile/Platinen würden da natürlich einiges an Arbeit ersparen. Das Rad dreht dabei immer mit annähernd konstanter Geschwindigkeit, das ist vielleicht gut zu wissen. Was sagt Ihr zur Speicherproblematik? Halten Akkus (NiMh?) das aus oder müssen Kondensatoren oder eine Kombination herhalten? Einige Monate Lebensdauer sollten schon dabei rausspringen. Ich denke NiCd sind wegen dem Memoryeffekt nicht geeignet und Lipo/LiIon wollen zu pfleglich behandelt werden? Wie siehts mit LiFePo aus, die sollten doch recht robust sein? Ich bedanke mich schonmal im Vorraus für Eure Kommentare. MfG Manuel
was hältst du von solarzellen?
also, wenn du das mechanisch hinbekommst, ist der rest eigentlich kein problem. solange genug energie zur verfügung steht, kann man das ja überschlägig selber aus lade und stillstandszeiten berechnen. ein lipofe akku muss man dann natürlich so auslegen, dass er mit hohem strom geladen wird und die totzeit locker überbrücken kann. ob der das aber ewig durchhält, weiß ich auch nicht...evtl erstmal mit den deutlich unkomplizierteren NiMH versuchen? sleepmode wäre natürlich klasse, denn dann ist der stromverbrauch quasi =0. und - ein dynamo liefert eh AC, gleichgerichtet ist die drehrichtung damit egal :) Klaus.
Für das "Drehrichtungsproblem" gibt es doch Dioden, oder?
"ein dynamo liefert eh AC, gleichgerichtet ist die drehrichtung damit egal :)" wer lesen kann, ist klar im vorteil. Klaus.
Nur falls dieses Rad, nicht von einem Hamster, Esel, Dampfhmaschine, sondern elektrich angetrieben ist, koennte man die elektrische Leistung grad von dort nehmen...
Hi, schonmal danke für die Antworten. Solarzellen sind keine Option, es ist recht dunkel an dem Ort. Die Energie soll von dem Rad kommen und zwar mechanisch. Dass der Dynamo eh Wechselstrom liefert und damit die Drehproblematik keine mehr ist, das dachte ich mir schon. Danke für die Bestätigung ;) Mechanisch ist das kein grosses Problem, ihr könnt also davon ausgehen, dass der Dynamo (welcher Typ auch immer) wie beschrieben dreht/nicht dreht. Mein Problem ist eher die Auswahl/Anordnung der Bauteile zum Gleichrichten/Glätten und dann eben eine Ladeelektronik. Da bräuchte ich Eure Hilfe. Der Dynamo erzeugt z.B. hohe Spannungsspitzen, wenn keine Last anliegt wie ich gelesen habe. Wenn also das Rad dreht und die Schaltung im Sleepmode ist, gehts schief. Wie man solche Sachen elektronisch löst...? Tests werde ich mal mit NiMh Akkus vornehmen, also ist erstmal Gleichrichten/Glätten/Laden angesagt. Wie sich dann die Lebensdauer verhält, wird sich zeigen. Der verwendete Microcontroller hat übrigens noch einige I/O Pins frei, falls man den für die Ladesteuerung verwendet könnte? Welchen Teil der Zeit wir die Schaltung in einen sleep mode setzen können wird sich die Tage noch zeigen. Das wird je nachdem also nochmal viel Energie einsparen. Aber wie gesagt: mechanisch steht praktisch "unbegrenzt" Energie zur Verfügung, zumindest in Relation zu der Menge, die benötigt wird. Freue mich auf weiteren Input. mfg Manuel
Spannungsspitzen kann man mit einem Elko unterdruecken, nimm mindestens 1000uA pro Ampere, die der Dynamo liefern soll. Dann einen Festspannungsregler fuer die elektronik dahinter. Es muss ja nicht grad ein LM7805 sein. Fuer die 20mA wuerd ich einen LP2951 empfehlen, falls der nicht zuviel verheizen muss. Sonst etwas mit einm dickeren Gehaeuse.
So kompliziert sin LiIonen Akkus nicht. Wenn man sich damit zufrieden gibt, dass man nicht die volle kapazität ausnutzt, sondern vielleicht nur die Hälfte, dann sollte man mit einer obenen und unteren Schranke für die Spannung auskommen. Für die Lebensdauer sollte es sogar positiv sein, wenn man nie ganz voll oder ganz leer geht. Wenn es wirklich nur um maximal ein paar Stunden geht, wäre eventuell auch ein Superkondensator ausreichend. Bei etwa 1 F und 1 V Spannungshub hat man 1 As oder 20 mA für 50 Sekunden. Wemm man für Längere Pausen in den Speep Mode gehen kann sollte man den Stromverbrauch des µC in den Bereich 10 µA kreigen. Mit Regler wohl unter 0.1 mA. Dann sollte man wohl noch alleine mit Kondensatoren auskommen. Selbst mit 10 F wäre das wohl noch einfacher und günstiger als Akkus.
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