Hallo,
Ich verwende einen kleinen ATTiny 85 um die Temperatur an einem DS1820
auszulesen. Dieser wird von einer Stützbatterie und einer Solarzelle
gespeist. Der ATTiny soll seinen Strom aus der Solarzelle beziehen (das
Ding liefert genug Strom, ist etwas größer). Seitens der Controllerseite
ist mir alles klar, jedoch suche ich nun nach einer Möglichkeit, die
Batterie so wenig wie möglich zu belasten, also den Controller so lange
per Solar zu betreiben, wie diese Solarzelle genug Spannung liefert.
Sollte die Solarspannung zu gering werden, soll die Batterie weiter
Spannung liefern. Hat jemand eine Idee wie man das in einer Schaltung
lösen könnte? Für den einfachen Fall würde mir schon eine Umschaltung
für die Zustände "Strom auf Solarzelle" und "Kein Strom auf Solarzelle"
reichen, Also eine Umschaltung auf Batteriespannung bei abfall der
Spannung an der Solarzelle.
Schonmal vielen Dank für eure Antworten,
Gruß Jonas
Klassischer Anwendungsfall für einen Schmitt-Trigger.
Ein kleiner OPV mit ein paar Widerständen und evtl einem Trimmer reicht
aus.
Das Problem sehe ich nur bei der Umschaltung der Spannung. Da dürfen für
den MC keine Unterbrüche entstehen! Wenn du schnell genug schaltest (per
Transistor), kannst du die Spannung für die Schaltzeit einfach mit einem
Elko puffern. Bei Relais wird es schwierig, wenn der Elko nicht utopisch
gross sein soll.
Du könntest auch mit einem ADC-Kanal (falls einer frei ist) die Spannung
überwachen und dann umschalten wenn sie zu niedrig wird. Dann sparst du
dir ein paar Bauteile.
Gruss Stefan
zwischenpuffern mit goldcap, rest dann per adc und zeitschwelle (wegen
kurzer schatten etc), kleiner mosfet und zwei schottky dioden reichen
dann ja.
Klaus.
Hallo,
Danke für eure schnellen Antworten :-)
Akkupack liefert 4,8V (NiMH), Solarzelle 6V 0,3A.
Relais oder sowas ist nicht nötig, sind ja keine "Lasten" zu schalten.
Mir kommt es darauf an, dass die Schaltung im Batteriebetrieb nur
verschwindend gering Eigenbedarf an Strom hat. Was Bei Solarbetrieb
passiert ist schlichtweg egal, die Solarzelle liefert auch bei bewölktem
Himmel noch genug. Laden werde ich das Akkupack vom Controller gesteuert
- einfach einen transi zwischen Solarzelle und Akku und dann per
Impulsverfahren alle paar Sekunden die Zellenspannung abfragen bis die
Ladeschlussspannung erreicht ist.
Puffern werde ich sowieso, das umschalten kann gut und gerne eine
Sekunde beanspruchen ohne das die Kondensatorspannung zu niedrig wird,
bin also für alle Vorschläge offen.
Hat jemand etwas Literatur zu diesen Schmitt-Triggern? Habe mit sowas
noch nie gearbeitet, über einen Link würde ich mich sehr freuen.
Gruß Jonas
Hallo,
Ja den Wikipedia-Artikel blättere ich auch schon seit zwei stunden
durch. Im Prinzip verstehe ich es so, dass ich eine Spannungsgrenze
habe, an der der Schmitt-Trigger seinen Zustand verändert.
Der Trigger selbst verbraucht (so stand es in einigen Datenblättern) ja
nur wenige mikroampere, kann also ununterbrochen aus der Batterie
gespeist werden? Dann stelle ich nur noch die Schaltstufe bei 3V ein und
dann schaltet er bei unterschreitung der 3V ein.
Ich habe mit folgendes gedacht:
Man schalte die Solarzelle mit einer Diode dauerhaft auf den Eingang des
Mikrocontrollers, wenn nix kommt passiert auch nix. Und dann parallel
noch einen Schmitt-Trigger, welcher bei unterschreiten der 3V an der
Solarzelle über einen Transistor die Batteriespannung auf den Eingang
des MC gibt. Der MC-Eingang ist natürlich über einen GoldCap gepuffert.
Wäre das so zu realisieren?
Wenn ja, könnte mir jemand einen Schmitt-Trigger nennen, den ich bei
Reichelt bekomme, der ab 3V läuft und mir auch noch einen Tipp für die
Beschaltung geben? Der eine Eingang des Triggers bekommt dann ja, so
verstehe ich das, die 3V über einen Spannungsteiler (oder eine Z-Diode?)
und der andere liegt an der Solarzelle. Bei Spannungsabfall schaltet der
Trigger mit seinem Ausgang einen Transi durch welcher den MC mit
batteriespannung weiter versorgt.
Würde mich über Antworten sehr freuen
gruß Jonas
warum nicht beide Spannungsquellen mittels Dioden auf die Schaltung
loslassen. Wenn die Solarzelle die höhere Spannung hat, wird sie schon
den Strom liefern.
Die ganze Umschalterei wird nur Probleme machen und weitere Leistung
verbraten.
Axel
Je nach Größe des Akkus kannst du die Solarzelle auch direkt per Diode
auf die Batterie geben. µC dann direkt an den Akku.
Eine Überladung mit C/20 ist absolut unkritisch, mit C/10 auch nicht so
wild.
Ob geladen wird kannst du dann mit zwei ADC-Pins herausfinden, die per
Spannunsteiler die Spannung von Solarzelle un Akkupack messen.
Wie meine Vorredner schon sagten ist das auch eine gute Möglichkeit.
Das funktioniert dann wie im Auto mit Akku und Lichtmaschine
(/Alternator)
Solange die Solarzelle Strom liefert, wird der Akku geladen bis er voll
ist.
Danach wird der Strom soweit zurückgenommen, das der Akku sich durch die
Last nicht entlädt.
Wenn die Solarzelle keine Spannung liefert, werden die Verbraucher
direkt aus dem Akku versorgt.
Du müsstest also so etwas wie einen Laderegler bauen.
per ADC-Kanal die Akkuspannung und die Solarzellenspannung überwachen.
Die Akkuspannung darf, solange die Solarzelle was liefert, nicht
abfallen, muss also der Ladeendspannung entsprechen.
Zum Thema Schmitt-Trigger bzw. generell OPV's habe ich aus meiner Lehre
eine sehr gute Unterlage. Da ist alles sehr schön Erklärt! Ich habe sie
mal in den Anhang gepackt. Ist leider gedreht, stört mich persönlich
aber nicht^^
Der Schmitt-Trigger besteht im Wesentlichen aus dem OPV und 2
Widerständen.
Ein Widerstand (R1) vom Ausgang an den positiven Eingang.
Ein zweiter Widerstand (R2) vom positiven Eingang des OPV zu der
Spannung die du Überwachen willst.
Am anderen OPV-Eingang einfach ein Trimmer als Spannungsteiler. Dort
kannst du dann die Schaltspannung einstellen.
Das Verhältniss von R1 zu R2 bestimmt die Hysterese. Je hochomiger R1
ist (in Bezug auf R2), je kleiner wird die Hysterese.
Gruss Stefan
Hallo,
@Stefan: genau das habe ich gesucht - habe ich mir erstmal ausgedruckt
:-)
Also könnte ich es im Prinzip so lösen, dass die Solarzelle dauerhaft
mit einer Diode am VCC des Mikrocontrollers liegt und dann mit einem ADC
Pin die Spannung messe? Wenn die Spannung zu niedrig wird, über einen
Transistor die Spannung des Akkupacks zusätzlich anlegen. ADC Abgriff
natürlich vor der Diode für eine Korrekte Spannung der Solarzelle.
Das Laden des Akkupacks lasse ich hier einfach mal aussen vor, die
Schaltung steht schon ;-)
Ich habe meinen Schaltungsaufbau einfach mal als bmp angehängt - so habe
ich mir das gedacht. Klappt das so?
Hallo,
klingt doch sehr interessant. Die 5,6V brauche ich als Ladespannung? Ich
dachte es reichen auch 5V?
Wenn die Solarzelle mit 300mA in mein Akkupack reinhaut, habe ich Angst
dass der Ladestrom zu hoch sein wird ( ~ C/5 ). Habt ihr Erfahrungen
damit, auch in Bezug auf Überladung bei diesen Ladeströmen?
Also mein ATTimy verträgt 2,7-5,5V. Reicht es dann also eine 3V Z-Diode
in Reihe zu schalten? Ich denke dann kann er auch die vier Zellen im
Pack bis 0,75V leer ziehen, falls es mal lange dunkel bleibt.
Gruß Jonas
Ups, fehler selbst erkannt.
Klaus meinte den Spannungsabfall über der Z-Diode.
Aber wie sieht es aus wenn da 5,6V dem Akkupack einheizen und es
überladen wird? Könnte man den Ladestrom nicht mit einer Drosselspule
begrenzen?
ja ... was ist denn das jetzt mal für ein akkupack ?
nu sag doch mal
gruss klaus
p.s. wenn du was von 4,8 volt akkupack erzählst, gehe ich zwangsläufig
davon aus, dass es 4 stck nicad oder nimh sind. also veranschlage ich
schonmal mindestens 1,m35 volt je zelle .....
... das wären dann schonmal 5,4 volt.
.. gleichzeitig erwähnst du eine solarzelle mit 6 volt ... wobei
annehme, dass das der betriebswert und nicht die leerlaufspannung ist.
zudem verlieren wir beim laden durch die antiretourdiode auch noch so
0,2 bis 0,3 volt.
z-dioden gibt es ja nur in gewissen spannungen. etwas so um die 5,7volt
halte ich aber da ganz angebracht, da sich das mit der stromproduktion
der solarzelle und den akkus ganz gut einpendeln wird.
evt. macht es sinn sich eine einstellbare powerzener zu bauen
(schaltplan kann ich dir geben) damit bei abklemmen des akku die
zenerdiode und anschliessend der rest gegrillt wird.
gruss
Hallo Klaus,
Es ist ein eingeschweißtes Pack von vier NiMH und 1100mAh.
Solarzelle liefert im Leerlauf bis zu 11 Volt. Dauerstrom kann sie 300mA
bei 6V. Ich denke das Akkupack liefert auch ein wenig mehr, wie du schon
sagtest.
Denkst du / Denkt ihr eine normale 1,2W Zener hält der Belastung stand?
Der Schaltplan für eine Powerzener würde mich doch sehr interessieren.
Danke schonmal.
Gruß Jonas
hallo,
besser als die genannte zenerdiode ist tatsächlich die
powerzener-schaltun.
da ist man dann auf der sicheren seite und zudem ist die zenerspannung
genau einstellbar.
anbei die empfohlene schaltung.
gruss klaus
Hallo,
Erstmal danke für den Schaltplan, diesen werde ich so übernehmen :-)
Aber ich bin auf ein anderes Problem gestoßen:
Der DS1820 hat nur einen Toleranzbereich von 4,5-5,5V
Das bedeutet, ich muss noch einen Step-Up Regler nachschalten muss.
Kann mir jemand eine einfache Schaltung empfehlen, dessen Teile ich alle
bei Reichelt bekomme?
Ich bin mir unsicher, da ich ja einen großen Spannungsbereich habe, also
eine Eingangsspannung am Step-Up Regler von 3,5-5,5V schwanken kann. Ich
benötige aber meine 5V +-0,5V. Ein Starkes Ripple wird dem ATTiny recht
egal sein, ich denke für den DS1820 sollte aber eine glatte Spannung,
zumindest von Kondensatoren geglättet anliegen, damit die 1-Wire
Übertragung vernünftig funktioniert.
Danke schonmal für Tipps
Gruß Jonas
das hat ja lange in dir geköchelt, bis du mal dazu sagst.
zur beantwortung deiner neuen frage zitiere ich nochmal
meinen eigenen post vom 18.7.
wenn du die powerzener auf ladeschlusspannung (oder etwas darunter)
einstellst hast du eine maximalspannung am akku von etwa 5,4 volt.
deine minimalspannung ist kurz untehalb von 4.8V
eigentlich passt das ja zu deinem modul.
wenn du auf nummer "Sicher" gehen willst, knallst du halt noch eine
schottkydiode zwischen laderegler und schaltung und reduzierst damit den
spannungsbereich um jeweils 0,2 bis 0,35 volt.
deine idee mit dem spannungsregler ist eher kontraproduktiv, da diese
regler einen eigenstromverbrauch haben. (je nach typ einige
milliampere).
gruss klaus
ps.
hab gerade mal das datenblatt gelesen.
dein DS1820 kann sowieso in weitem spannungsbereich aebeiten und ich sah
keinen hinweis darauf, dass die messwerte eine abhängigkeit von der
versorgung haben.
also mach einfach die schottky an den ausgang , dahinter noch nen 100nF
und nen 10 bis 100 uF und gut ist.
Hallo,
Danke du hast recht. Der Sensor kann ja sogar bis 3V runter - ich hatte
4,5V im Kopf :-)
Dann passt es natürlich mit der Versorgung. Ich baue die Schaltung mal
auf und teste, ob das Akkupack die Dunkelphasen der Solarzelle
überbrücken kann. Aber ich denke, selbst wenn die gesamte Schaltung 60mA
zieht sollte es für die Dunkelphasen reichen. Tut sie nicht, ich weiß,
aber ich rechne gerne mit extrembeispielen :-)
Danke für deine Hilfe!
Hallo,
Ein anderes Problem, auf das ist gestoßen bin:
Ich versuche über einen ADC Pin des ATTiny den Ladezustand des Akkupacks
zu messen. Leider kann der ja nur bis zur Referenzspannung messen, und
mit dessen Erzeugung habe ich ein Problem, da die Referenzspannung ja
zugleich meine Eingangsspannung ist. Über einen Spannungsteiler mit
2x50kOhm habe ich schon nachgedacht, da ich dann die interne
Referenzspannung nutzen könnte. Problem: Verlustleistung.
Hat jemand eine bessere Idee zur Erzeugung einer Referenzspannung?
Gruß cmb
Wie reproduzierbar solls denn sein?
Wenns eine einmal-Geschichte ist, dann reicht eine Z-Diodenreferenz mit
hochohmigem Spannungsteiler (der kann dann ruhig ~1M sein), bei hoher
Reproduzierbarkeit und Stabilität solltest du über eine
Bandabstandsreferenz nachdenken. Ohne Spannungsteiler geht in beiden
Fällen nichts.
Zur Zusammenschaltung: Warum kompliziert, wenns auch einfach geht? Akku
und Solarzelle über je eine Schottkydiode ranschleifen, dahinter im
Notfall noch einen LDO zur Spannungsstabilisierung. Damit bist du immer
im grünen Bereich, der Aufwand an Bauelementen ist marginal, Schottkys
und LDOs gibts in jedem Krämerladen. Du brauchst 15V reverse-voltage,
also kannst du eine 10BQ015 dazu nehmen, die reicht völlig aus.
habe mal Reset-Bausteine gekauft. Die haben 3 Anschlüsse und es gibt
solche für viele Spannungen. Der o.Kollektor schaltet ab 0,? Volt nach
Masse und öffnet >= der angegebenen Spannung. Braucht sehr wenig Strom.
Könnte Dir auch mein Voltmeter verkaufen das hat 2 Eingänge
(Hauptbatterie/Nebenbatterie), braucht allerdings 100uA (ohne Anzeige
dann weniger), versorgt sich selbst und geht ab ca. 3 Volt. Ist Die
Ladespannung höher als XXX, dann schaltet ein Ausgang (zB. für Relais
150mA). Derzeit betreibe ich dieses mit 12 Volt. Eine kleine
Programmänderung und es macht 6Volt oder 4Volt, oder so.
Würde Dir aber obrige Lösung empfehlen, weil ich für das Ding immer
60,--Euro nehme. Abmessungen ca. 30x40x8mm
hallo cmb,
deine lösung ist einfacher als du denkst.
du musst die interne referenz des prozessors verwenden, da diese ja
einigermassen stabilisiert und damit unabhängig von vcc ist.
deine batteriespannung führst du dann über einen spannungsteiler an den
adc.
gruss klaus
