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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik NiMH AA per Solarzellen laden und überwachen


Autor: hpete (Gast)
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Hallo werte Internetgemeinschaft,

ich möchte eine kleine Schaltung bauen, mit der man einen AA NiMH Akku 
per Solarzellen laden und (ganz grob) überwachen kann und wollte mal in 
die Runde horchen, ob meine naiven Überlegungen einigermassen hinkommen:

1 AA Akuu, NiMH 1100mAh
4 Solarzellen, 0.5V 200mA

Ich würde die Solarzellen in Reihe über eine Diode den Akku laden 
lassen. Das egibt dann 2.0V bei 200mA maximalen Ladeleistung. Die 
Besonderheit meines Projekts: Die Solarzellen sollen überwiegend mit 
künstlichem Licht versorgt (Kaltlichtröhren) werden.

Der Akku (bzw. bei Licht auch die Solarzellen) versorgen über einen 
Stepup auf 3.3V einen Attiny. Der UC soll die aktuelle Ladeleistung und 
den Batteriestand über LEDs ausgeben. Ausserdem sollte der Akku von der 
Solarzelle getrennt werden, wenn die Maximalladung erreicht ist. (Es 
muss nicht so supergenau / supereffektiv sein, deshalb wird es wohl 
reichen, wenn man bei allem über 1.2V am Akku das Laden beendet).

Ich habe mal eine Skizze angehängt wie ich mir die abstrakte Schaltung 
vorstelle. PB1 kann über einen Optokoppler die Solarzellen mit der 
Batterie verbinden. Diese Verbindung würde dann zum auslesen der 
aktuellen Batterie- / Panelspannung unterbrochen werden. Wenn die 
maximale Ladespannung erreicht ist, sollte die Verbindung dauerhaft 
unterbrochen werden.

Kann das so funktionieren? Wo gibt es Optimierungsbedarf?

Vielen Dank für eure Zeit,
Hans

Autor: ... (Gast)
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hpete schrieb:
> künstlichem Licht versorgt
und
> 2.0V bei 200mA

Das würde ich mal stark anzweifeln.

Vielleicht auf dem Fensterbrett in der Mittagssonne.

Autor: hpete (Gast)
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Richtig: 200mA bei 2.0V ist die Leistung laut Spezifikation der Panels.

Was da genau rauskommt in Kunstlichtumgebungen muss ich noch testen, 
aber ich vermute mal, dass es genug sein wird um Step-Up (MAX1947, min. 
0.8V, 70uA) und ATtiny zu versorgen.

Autor: ... (Gast)
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Ich hab hier 5 Solarzellen die auf dem Fensterbrett des nachmittags
in Sonnenrichtung liegen. Dahinter ein Sperrwandler der als
Stromquelle meine Akkus mit etwas mehr als der Erhaltungsladung füttert.

Ein kleiner Zappelmax zeigt orientierungsweise den Ladestrom.
(Endausschlag 20 mA)

Durch den Sperrwandler lassen sich viele™ Akkus einfach in Reihe
geschaltet am Akkuleben halten.

Und das alles ohne uC...


Mit Kunstlicht wirst Du Tage brauchen um eine Zelle voll zu bekommen.

Eine Abschaltautomatik ist da prinzipiell entbehrlich.

Viel wichtiger wäre eine Überwachung auf Unterspannung.

Autor: Flip B. (frickelfreak)
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Du musst mit sehr sehr wenig Strom rechnen. Durch die an der Diode und 
am Optokoppler abfallende Spannung wird zu hoch sein, um damit überhaupt 
etwas laden zu können. Allein die Ansteuerung des Optokopplers wird mehr 
strom verbrauchen, als die Solarzellen unter Kaltlicht liefern 
(Solarzellen in der Größenordnung >10cm^2 bringen 1m unter 100W 
Leuchtstoff nur etwa 50ma, normalerweise ~5A. Grob herunter geschätzt 
hast du etwa 0.5-4ma zur Verfügung.
Damit muss dann auch der Stepup Wandler zurechtkommen. Auch die Spannung 
wird keine 2V betragen. Wenn man überhaupt einen Akku laden will, könnte 
man mit 1-2 µC Ausgängen und mit Dioden und Kondensatoren auch einen 
Kaskade aufbauen, mit der man das Gate eines Fets bedient. Den Stepup 
könnte man ganz eliminieren, indem man einen Controller verwendet, der 
weniger als 1V braucht, oder, wenn man mehr Solarzellen verwendet und 2 
Akkus in reihe anschließt (von den Atmels gibt es auch welche bis 1.8V. 
Mit dem alles kann der µC noch nichts anderes, als einen Akku laden 
(wenn überhaupt). Kommerzielle Solargartenlampen haben ihren Akku direkt 
an 4-5 Stücken Solarzellenbruch hängen und diese Nickelakkus halten auch
  >5Jahre. das beste wäre wohl ein Ultrastromsparender µC mit 
eingebautem MPP-Lader für 1-2 Nickelzellen. Gibt es aber (noch) nicht.
Bei 1.2V kannst du keinen Nickelakku laden. Beim laden liegen bis zu 
1.6v an.

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