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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Solarspeisung/ Akkuladereglung


Autor: Andi K. (aykay90)
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Guten Abend
Ich habe ien Frage an euch... Würde diese Schaltung so funktionieren?
Den Teil mit de OP läuft schon, das habe ich getestet.
Aber beim Rest bin ich mir noch nicht so ganz sicher und fände es schön, 
wenn das mal jemand anschauen könnte.
Als Spannungsquelle dient ein Solarmodul. In der ersten Stufe wird die
Spannung auf diejenige des Speicherakkus angepasst (ich rechne mal mit
5*1,2V- Zellen). In der zweiten Stufe wird dann die Spannung des Akkus
auf 5V Betriebsspannung heruntergesetzt, sofern das geht, da ja nur eine
Differenz von 1V zwischen Aus- und Eingang herrscht. Ansonsten werde ich
noch eine Zelle mehr nehmen.
Die beiden MosFet- Transistoren (Q1, Q2) dienen der Ladungsabschaltung, 
bzw, der einspeisung ins Netz.
Der LDR (ich habe in der Datenbank keinen gefunden, desswegen übernimmt
das ein Widerstand auf dem Schema), ist an einem Komparatoreingang des
AVR angeschlossen und ist massgebend, ob die Schaltung direkt über die
Solarzelle betrieben- und zugleich der Akku aufgeladen werden kann,
oder ob die Spannung der Solarzelle nicht ausreicht und nur der Akku die
Steuerung betreiben kann.
Der dritte MosFet- Transistor (Q3) ist daszu da, die Akkuspannung über 
den Spannungsteiler in einen ADC zu speisen und somit lässt sich die 
Akkuspannung messen. Dies verhindert ein Überladen der Zellen.
Geladen wird mit konstantspannung, wie man das bei LiPo- Zellen machen 
kann.
Ich hoffe jemand kann mir hirbei helfen und sagen obs stimmt oder ob ich 
noch was ändern soll.

MfG

Andi

Autor: Gast (Gast)
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welche Schaltung?

Autor: Andi K. (aykay90)
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Hoppla, tut mir Leid... XD ist im Anhang...

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Könntest du noch die vielen fehlenden grünen Verbindungsknoten setzen?

Du hast zwei LM317 Regler in Reihe, um aus 9V 5V zu erzeugen. Wird das 
nicht ein wenig knapp?

Kai Klaas

Autor: Anja (Gast)
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Hallo,
ich würde auch statt IC3 einen LP2950/LP2951 einsetzen,
Ist low-Drop und braucht weniger Strom.
Der UC braucht ja sicher weniger als 30-50 mA.

Die Ansteuerung der 2N7000 verstehe ich noch nicht:
um Einzuschalten brauchen die doch mindestens ca 2Volt mehr am Gate als 
am Source. (also mindestens ca 10V bei bis zu 7,5V Akkuspannung).

Den LM324 könnte man durch einen LM358 ersetzen (hat nur 2 OPs) und 
braucht nur die Hälfte an Strom.
Am Atmega würde ich noch 10uF und 100nF jeweils an Digital-und 
Analog-Versorgung als Abblock-C spendieren.
Der Taster an PD5 benötigt wenn er an +5V geschaltet ist noch einen 
pull-down-Widerstand. (Bei Schaltung gegen Masse würde der interne 
Pull-up des Atmega reichen).

Autor: Andi K. (aykay90)
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Das geänderte Schema ist im Anhang.
Ja das kötte durchaus ein Problem werden.
Wenn ich das Datenblatt richtig verstehe, dann beträgt die minimale 
Spannungsdifferenz 1.3V max./LM. Ich weiss nicht ob das ausreicht.
Gäbe es noch eine andere Möglichkeit?

MfG

Andi

Autor: Andi K. (aykay90)
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@Anja
Schau dir mal Fig. 5 an. 
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/philips/...
Das ist nur die maximale Spannung am Gate, glaube ich zu verstehen.
schon bei 4,5 V am Gate und einer DS- Spannung von 2V lässt der 2N7000 
über 500mA durch.
Die Sache mit den Ic's finde isch gut, ich werde schauen ob ich solche 
auftreiben kann.
Ansonsten hätte ich noch 7805 aber die sind wohl auch nicht gerade die 
beste Wahl :D

MfG

Andi

Autor: Anja (Gast)
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Nachtrag:

Was für Zellen hast du eigentlich?
5 mal LIPO = 5*4,1..4.2V = 20,5 .. 21V
oder 5*NIMH = 5*1,2V..1,45V = 6V..

Bei LIPO:
Ein LM317 ist wahrscheinlich zu ungenau. Du mußt die Ladeendspannung auf 
50mV / Zelle genau treffen und das über Temperatur und Alterung.
Bei mehreren Zellen in Reihe brauchst Du wahrscheinlich auch eine 
Balancier-Schaltung. mit 9V Solar kannst Du maximal 2 Zellen (mit dem 
richtigen Spannungsregler laden).

Bei NIMH:
IC4 (also den 1. Spannungsregler) würde ich ganz weglassen (durch eine 
Diode ersetzen).
Die Solarzelle hat eine Konstantstrom-Kennlinie: NIMH wird mit 
Konstantstrom geladen. -> passt.
Wenn die Akkukapazität groß genug ist (>=2000mAH) braucht Du bei NIMH 
nicht zwingend eine Ladeendabschaltung bei 100mA Ladestrom.

Autor: Anja (Gast)
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>Das ist nur die maximale Spannung am Gate, glaube ich zu verstehen.
>schon bei 4,5 V am Gate und einer DS- Spannung von 2V lässt der 2N7000
>über 500mA durch.

1. nicht 4,5V am Gate gegenüber deiner Schaltungsmasse sondern zwischen 
Gate und Source mußt Du die Spannung anlegen.
2. Das Diagramm gilt nur für kurze Impulse. bei 190-300mA Dauerstrom 
stirbt der Transistor den Wärmetod. (siehe Maximum Ratings etwas weiter 
vorne).

Autor: Anja (Gast)
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>Ansonsten hätte ich noch 7805 aber die sind wohl auch nicht gerade die
>beste Wahl :D

Bringen gegenüber LM317 keine Verbesserung von Eigenstromverbrauch und 
Mindest-Spannungsabfall. (Einziger Vorteil in dieser Anwendung: die 
beiden Widerstände fallen weg).

Autor: Andi K. (aykay90)
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Oke, also dann nimm ich die NIMH- Zellen. Wenn es jetzt etwas bewölkt 
ist, dann wechselt der Strom der Solarzelle doch, oder?
Wenn ich also den 1. Spannungsregler weglasse, soll ich dann den 
Transistor auf die Minusseite des Akku Machen, sodass ich ihn zumindest 
abschalten kann?
Und soll ich für die positive Seite der Zellen ein Relaiskontakt 
dazwischen schalten? oder gibt es da noch eine Stromspaarendere Lösung?

MfG

Andi

Autor: Anja (Gast)
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Hallo,

ich weiß immer noch nicht was du genau mit den Transistoren machen 
willst.
nur Schutz vor überladen, Schutz vor Tiefentladung oder was auch immer.

mit einem Transistor in der Masse, kannst Du nur das aufladen 
verhindern. Über die Rückwärtsdiode im FET ist die Richtung fürs 
Entladen immer frei.

Ein Schalter der in in beide Richtungen sperrt benötigt 2 antiseriell 
geschaltete FETs.
Bei bis zu 9V Spannung kannst du entweder 2 N-Kanal in die Masse 
schalten oder 2 P-Kanal mit zusätzlichem Ansteuertransistor und 
Gate-Source Widerstand in die positive Versorgung.

Das Solarpanel hat im Dunkelfall Leckströme -> Üblicherweise wird eine 
Diode in Vorwärtsrichtung benötigt um ein Entladen des Akkus zu 
verhindern.

Autor: Andi K. (aykay90)
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Ich habe gerade gemerkt, dass das keinen Sinn ergibt, da ja diese 
Rücklaufdiode da ist.
Ich habe in Eagle den 2N7000 nicht gefunden und daher einen normalen 
Transistor genommen, welche diese Diode nicht besitzt. Da hab ich das 
übersehen. Die Idee war allersings, dass der eine Transistor da ist zum 
Laden, und der andere zum den Akku einspeisen (angenommen diese 
Rücklaufdiode wäre nicht vorhanden).
nun gut, mit dem Transistor geht das ja ohnehin nicht.
Ich hab mich jetzt entschlossen einen NiMh- Akku zu nehmen, der über 2Ah 
hat.
Und IC3 werde ich durch einen LP2950 ersetzen. Wenn ich jetzt einen 
5*1,2V Akku habe, also 6V, sind dann die 9, bzw. die 8,3 V nicht zu 
gross um den Akku zu laden?
Und wie messe ich jetzt die Akkuspannung, wenn der immer mit dem 
Solarmodul verbunden ist?

MfG

Andi

Autor: Anja (Gast)
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>Wenn ich jetzt einen
>5*1,2V Akku habe, also 6V, sind dann die 9, bzw. die 8,3 V nicht zu
>gross um den Akku zu laden?

Nee das Panel hat Konstantstromcharakteristik. Die Spannung wird durch 
das Aufladen begrenzt.

>Und wie messe ich jetzt die Akkuspannung, wenn der immer mit dem
>Solarmodul verbunden ist?

So zum Beispiel:
R1 und R2 teilen die Spannung am ADC auf max ca 2V.
Bei 5V Gatespannung bleiben immer noch ca 3V Gate-Source für den 2N7000 
übrig.

Autor: Andi K. (aykay90)
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Okay, soweit habe ich das begriffen. Aber da der Akku dauerhaft an der 
Solarzelle angeschlossen ist, kann es doch auch sein, dass ich die 
Spannung der Solarzelle und nicht die des Akkus messe, oder gleicht sich 
das irgendwie aus? oder mess ich dann nur den Spannungsabfall über dem 
Akku?

MfG

Andi

Autor: Andi K. (aykay90)
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Mein Schema sieht jetzt so aus. Als Akku werde ich 5*1,2V NiMh- Zellen 
nehmen.
Kann ich das so machen, oder habe ich noch was vergesse/ übersehen?

MfG

Andi

Autor: Anja (Gast)
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Q3 läßt sich mit 5V nicht durchschalten bei 6-7V Akkuspannung
R15 ist im Verhältnis zum Leckstrom 1uA relativ hoch. ich würde auf max. 
100k gehen falls der Taster keinen Reinigungsstrom braucht.

Den Spannungsabfall an R12 solltest Du bei der Spannungsmessung mit 
berücksichtigen (ist aber kein Problem da der Strom eh gemessen wird.)

Die Spannung am Solarpanel ist im Ladefall immer ca 0,7V höher als die 
Akkuspannung. (Bei Abschattung auch kleiner als die Akkuspannung).

Autor: Andi K. (aykay90)
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Aber Source ist doch auf GND geschalten und somit bträgt die 
Spannungsdifferenz GS 5V. Wenn ich jetzt den Tr vor den Akku geschalten 
hätte, dann würde ich das ja verstehen, aber so sollte das dch gehen?
Oke, werde R15 verkleinern.
Was ist denn genau ein Leckstrom? Und was ein Reinigingsstrom?

MfG

Andi

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