Hallo mein Name ist Michael und ich bin 15 Jahre alt.
Da mein Pappa bald Geburtstag hat wollte ich ihm was elektronisches
basteln:
Undzwar: er hat ein großes Windrad selber gebaut und rennt jeden Tag hin
und misst die Spannung seiner 12V Batterien.
Es ist mir zwar schon fast peinlich das hier zu veröffentlichen aber ich
habe ja das Recht auf Bildung^^
Im Anhang meine Idee, ich wollte eine Ref. Spannung an einem OP AMP
einstellen, der mir bei Überschreitung die Verbindung zur Batterie
kappt.
Kann das Funktionieren?
Danke für eure Antworten.
mfg
Michael
Ja, aber .... als Vorschlag folgendes Schaltbild.
Als Referenzspannung muss die Spannung am -Eingang auf zehntel mV genau
sein.
Sonst wird der Akku schnell über- bzw. unterladen. Solch eine genaue
Referenzspannung bekommt man z.B. mit einem IC LM341. R6/R7 bestimmen
dabei die Höhe der Referenzspannung. (Vorschlag: die Hälfte von UBatt)
R6 oder R7 sollte ein Trimmer sein, zum genauen Einstellen des Sollwerts
der Spannung.
R2/R3 teilt den Istwert auf einen dem Sollwert vergeleichbaren Wert
herunter (z.B. 1/2 UBatt ). Das herunterteilen von UBatt ist notwendig,
damit der Komparator richtig arbeitet.
Die Komparatorschaltung sollte eine Hysterese haben, dh. einen
Unterschied zwischen Ein- und Ausschaltpunkt. Dafür sorgt R4, er sollte
etwa das hundertfache von R2 oder R3 haben.
Das Relais sollte man nicht direkt aus einem OpAmp betreiben, ein
Treibertransistor sollte dazwischen liegen.
Das Relais sollte eine Schutzdiode für das Abschalten haben.
Das Relais sollte bei Überspannung anziehen (wegen des Stromverbrauchs)
und bei Unterspannung den Generator zuschalten dadurch dass es stromlos
ist.
Parallel zu R3 sollte noch ein Elko mit großem C (ein paar tausend uF)
liegen, damit die Schalterei nicht zu schnell abläuft (Flattern des
Relais).
> Kann das Funktionieren?
Nein, wird der Akku abgeklemmt, läuft das Windrad frei. Das mögen die
nicht.
Richtige Windräder drehen sich aus dem Wind bzw.
verstellen die Blätter damit sie sich nicht mehr drehen, wenn man ihre
Energie nicht braucht.
Wenn dein Windrad nur eine bestimmte maximale Leistung liefert (z.B.
1kW) kannst du diese auch verheizen wenn der Akku voll ist.
Deine Schaltung ist im Prinzip richtig, doch die 18V müssen genau sein,
und wenn es knapp an der Grenze ist, schaltet das Relais immer ein und
aus.
Du brauchst eine Referenzspannung und eine Hysterese.
Beides liefert der ICL7665, schau mal in sein Datenblatt, das du
findest, wenn du seine Nummer in Google eingibst.
Wenn ihr viel vom Schrott holt, in einem Lichtmaschinenregler vom Auto
ist auch eine Schaltung drin, die man zweckentfremden kann.
also der optimale Laderegler für ein Windrad besteht eigentlich ganz
einfach aus einer Schottkydiode in Reihe zum Akku, und einer
leistungsfähigen Zenerdiode parallel zum Akku, diese natürlich diskret
aufgebaut. Simpler geht es eigentlich nicht, der Akku ist dabei
geschützt, und das Windrad hat allzeit (fast) die gleiche Drehzahl, ob
bei schwachem, oder starkem Wind...
Also abgeklemmt bzw. abgeschaltet wird der Generator nie. Eher wird der
Akku bei drohender Überspannung künstlich belastet, um die Spannung auf
dem gewünschten Niveau zu halten...
Schaltungen zu diskret aufgebauten Z-Dioden gibt es viele, und es ist
ziemlich einfach. Nur der Leistungstransistor sollte stark genug
(gekühlt) sein (z.B. ein IGBT-Modul, die erlauben tausende Watt
Verlustleistung). Man kann natürlich auch was Schaltendes mit einem
Lastwiderstand aufbauen, aber das ist Geschmacksache...
Meine Mini-Windräder haben einen Tiny13 dran, der bei Erreichen der
Ladeschlußspannung eine Glühlampe per PWM zuschaltet und so das Windrad
belastet, während die Akkuspannung konstant bleibt.
Danke für eure vielen Antworten.
Ich habe mal die Schaltung von Peter R. geklaut und abgeändert.
So müsste ich doch einen Verbraucher für überschüssige Energie
anshcließen können,oder?
(Das Schaltbild zeigt den Fall: Spannung zu hoch)
Den Zeichenfehler hast Du leider prompt übernommen: es fehlt die
Verbindung Pin3 zur Referenzspannung.
Auch stimmen die Bedingungen nicht ganz, bei denen der Verbraucher
eingeschaltet wird.
-Bei Überspannung am Akku wird der Verbraucher an den Generator
geschaltet, und der Akku nicht mehr geladen, soweit richtig.
-Bei normaler Spannung am Akku wird der Akku geladen, aber die Last ist
abgeschaltet. Ist das erwünscht?
Es fehlt noch eine zweite Schaltung (mit Komparator und Relais):
Bei Unterspannung am Akku muss die Last vom Akku getrennt werden, sonst
kann die Tiefentladung den Akku beschädigen.
Dazu kommt u.U. eine dritte Bedingung : wenn der Generator weniger
Spannung liefert als der Akku, darf kein Strom vom Akku in den
Generator fließen.
Bei einem Drehstromgenerator mit Gleichrichter passiert das nicht, wenn
aber ein DC-Motor als Generator benutzt wird, würde aus dem Windrad ein
Lüfter werden.
Das mit dem Verbraucher ist schon Richtig, das ist dann nur eine Art
"Verbrater" der die überschüssige Energie verbläst (wenn Akku voll),
oder an den evtl. ein 2. Akku angeschlossen wird.
Das mit dem Zeichenfehler ist mir klar, Pin3 muss noch zwischen R6 und
R7.
Wegen dem dritten Fall hat mein Papa schon was gebastelt, da sich bei
Windstille das Teil wirklich selbst Wind gemacht hat, hehe.
Soweit ist mir alles klar, doch was ist dieses VR2?
Ich hätte das weggelassen und R7 und R5 zusammengeführt?
mfg
michael
>Das mit dem Zeichenfehler ist mir klar, Pin3 muss noch zwischen R6 und>R7.
Ich meine, er muss zwischen R5 und R7!
Du kannst natürlich R7 durch einen Draht ersetzen und R6 weglassen, dann
aber ist die Referenzspannung eben die 1.25V oder 2.5V, je nach Typ der
VR. Eine Anpassung von R2, R3 und R4 wäre dann notwendig.
Durch die geringere Referenzspannung wird allerdings die Empfindlichkeit
der Spannungsüberwachung geringer, denn du musst ja mit R2 und R3 die
UBatt weiter herunterteilen und in gleichem Maß werden auch deren
Änderungen geringer.
Da Widerstände (fast) nichts kosten, würde ich sie drin lassen.
VR2 ist ein Spannungsregler-IC, das mit R6 und R7 auf eine genaue
Spannung einstellbar ist und diese dann recht genau einhält (TL431).
Komparatoren arbeiten in einem eingegrenzten Spannungsbereich, der
Abstand zur kleinsten und zur größten Versorgungsspannung haben muss.
Wenn mit 0V und +12,6 V versorgt wird, sollte die Spannung an den
Eingängen größer als etwa 2,0V und kleiner als 10,6V sein( genauer Wert
siehe Datenblatt des Komparators). Sonst arbeitet der Komparator u.U
nicht richtig.
5V , also mit R6 = R7 ist insoweit optimal, dass damit nicht zu weit
heruntergeteilt wird, und damit leichter genau eingestellt werden kann.
Auch der Offsetfehler des Komparators wirkt sich bei hoher Spannung
weniger aus.
R5 muss den Arbeitsstrom durch den TL431 bestimmen, der sollte 0,2....1
mA sein, 10 kOhm sind für R5 wohl ganz gut. R7,R6 sollte etwa je 47 kOhm
betragen.
Anstelle des VR2 eine Z-Diode zu verwenden ist zwar auch eine
Möglichkeit, da würden sogar R6 und R7 entfallen, aber bei Z-Dioden ist
die Temperaturabhängigkeit und Spannungskonstanz deutlich schlechter als
bei einem TL431.
Du wirst sehen das du um eine PWM nicht herum kommst.
Macht sich halt doof wenn das Windrad bei voll geladener Batterie
immer steht weil der Lastwiderstand ja so ausgelegt sein sollte, das er
mindestens die Generatorleistung vertragen kann also sehr niederohmig
ist.
Nimm dir einen TL072, bau dir Sägezahn damit und Vergleiche die
Batteriespannung und den Sägezahn über einen Komparator miteinander und
fertig ist die PWM und damit auch der Überladeschutz.
Gruß Knut
Hallo Michael,
lass Dir bitte nichts aufschwatzen oder erzählen! Du brauchst lediglich
die Schottkydiode in Reihe zum Akku, damit der Generator bei Windstille
nicht als Motor arbeitet (normal)...und dann noch die Z-Diode direkt
überm Akku.
Das ist das beste und sicherste Verfahren, alles Andere ist Bastelei für
laaange Abende, und praktisch alles unzuverlässiger, teilweise
gefährlich.
Diese Power-Z-Diode besteht im einfachsten Fall nur aus einer echten
Z-Diode mit nachgeschaltetem Bipolartransistor. Solcher Schaltungen gibt
es haufenweise im Netz, möchte Dir nur jetzt keine Spezielle empfehlen,
sondern die solltest Du selbst je nach Generatorleistung bzw.
technischer Machbarkeit auswählen. Falls Du Dich ein wenig mit
Operationsverstärkern auskennen solltest, nimm einen solchen, und regle
damit ein dickes IGBT-Modul nebst kräftigem Kühlkörper. Du brauchst in
dem Fall nicht mal ne +- Spannung, kannst praktisch jeden OP hernehmen.
Das mit dem geschalteten Lastwiderstand ist das normale Prinzip. Hierbei
musst Du aber erstmal einen geeigneten Widerstand finden, der darf
nämlich weder zu klein, noch zu groß sein (im Hinblick auf den
Widerstandswert). Und falls Du zum Schalten ein Relais nimmst, solltest
Du gleich einige als Ersatz kaufen (und einen Austauschzyklus einhalten,
denn einen Defekt sollte es hier besser nie geben)... Also das Prinzip
ist eher was für grobe Hände, aber das funktioniert wenigstens noch
(macht dann Tag und Nacht halt immer "Klick-Klack"...so wie in den 50er
Jahren...;-)
Aber auch wenns hier anders empfohlen wird, trenne bitte auf keinen Fall
und niemals (außer bei Windstille) den Generator vom Akku!! Kein Relais,
Schalter o.ä. zwischenschalten, lediglich die Schottkydiode!
So, also ich hab´ jetzt zweimal gesagt wie es geht (und üblich ist).
Möchte mich jetzt auch nicht mit den anderen Versionsverfechtern
rumschlagen, werde daher vermutlich nicht mehr hier reinschauen. Es ist
auch zu einfach, als das man dazu noch mehr schreiben sollte. Wünsche
Dir viel Erfolg, und natürlich allen einen guten Rutsch!
> und dann noch die Z-Diode direkt überm Akku.> Das ist das beste und sicherste Verfahren,
Michael, lasst dir von Tiesto nichts erzählen,
es gibt keine Z-Dioden die herstellungstechnisch genau genug sind,
um dafür zu taugen, selbst wenn man sie per OpAmp und Transistor
verstärkt und damit zumindest leistungsfähig genug macht.
Da hab ich ja was losgetreten...
Ich werde mal die Schaltung probieren, die hier schon als Plan verfügbar
ist.
Man könnte sogar darüber nachdenken, noch eine zweite Schaltung hinten
dran zu hängen:
Erster Akku voll => zweiter wird geladen.
Zweiter Akku voll => Überschüssige Energie wird verbraten
(Hochlastwiderstand)
Das sollte Funktionieren^^
Ich bin einfach mal objektiv und probiere alles mal aus, hehe.
µC wäre ja auch ne Idee, aber da fehlt es mir an Erfahrung... ich hab
aber hier USB Progger und ATMega8 liegen^^
(A/D Wandler -> Vergleichen mit Referenzwert -> Entscheiden ob Laden
oder nicht, ist klar aber wie ich das genau mache... puh)
mfg
vincent
...die Z-Diode als 12 oder 13V ausgeführt, der Widerstand vielleicht 100
Ohm. Der Transistor könnte bei etwas stärkerer Z-Diode auch einstufig
sein, also kein darlington. Bei darlington kommen zur Zenerspannung noch
ca. 1,3V hinzu, einstufig vielleicht 700mV. Daher auch nur 12 oder 13v
Zenerspannung...eine gewisse Feinabstimmung der Spannung kannst Du auch
noch mit dem Widerstand vornehmen.
Die Zenerspannung ändert sich bei allen normalen Betriebsbedingungen
vielleicht um 50mV, was so dermaßen egal bei einem Akku ist...
Natürlich ist das die allereinfachste Schaltung, die aber 100 Jahre
hält!
Mit OPs und integrierten Spannungsreferenzen wäre die Spannungssteilheit
auch ganz perfekt und hochgenau hinzubekommen, aber ich gehe davon aus,
daß es sehr einfach sein soll. Zumindest ist dies alles deutlichst
besser als das was Dir hier empfohlen wird. Aber siehe selbst...
In Deinem Alter erkennt man leider noch nicht, wer wirklich kompetent
ist (und vor allem, wer nicht!), daher sage ich Dir ausnahmsweise, daß
ich seit Jahren elektronische Schaltungen entwickele, und ausschließlich
damit meine Brötchen verdiene. Sehr viele "Fachleute" bzw.
"Spezialisten" zahlen mir gutes Geld, um sehr viel kompliziertere
Schaltungen entwerfen zu lassen! Dieses Vorhaben hier ist so ziemlich
das Einfachste, was man sich nur vostellen kann, daher sollten wir hier
langsam auch mal zum Ende kommen...würde Dir ggf. aber auch nochmal
dieses Schaltprinzip, nur mit hochgenauer Regelung skizzieren. Sind
vielleicht 5-10 Bauteile mehr...
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