Hallo erstmal, ich möchte einen Laderegler für einen Akku bauen. Mit dem Akku soll ein Motor betrieben werden, welcher per Funk angesteuert werden soll. Es wird angenommen, dass der Motor höchstens 5 Minuten am Tag laufen soll. Folgendes ist vorhanden: -Motor: U=12V +-10% I=1,4A P=17W t=5min=5/60h W=Pxt=17Wx(5/60h)=1417mWh am Tag -2-Kanal Funkemfänger: U:12V I1:180mA wenn beide Relais angezogen sind (Betrieb) I2:10mA im Standby t1:5min=5/60h Betriebszeit t2:23 55/60h Zeit im Standby elektrische Arbeit im Betrieb am Tag: W1=UxI1xt1= 12Vx180mAx(5/60h)=180mWh elektrische Arbeit im Standby am Tag: W2=UxI2xt2= 12Vx10mAx(23+55/60)h=2870mAh Benötigte Gesamtarbeit am Tag: Wges=Wmotor+W1+W2=1417mWh+180mWh+2870mWh=4464mWh Um Verluste mit einzurechnen gehe ich von einem Gesamtverbrauch von 5000mWh aus. Der Verbrauch eines Ladereglers ist dabei noch nicht berücksichtigt da es diesen ja noch nicht gibt -Solarzellen: Es sind 14 dieser Module vorhanden. Pro Modul: Pmax:686mW Umax:24,5V Imax:49mA Impp:38mA Umpp:18V A:140,3cm2 Laut Herstellerangaben ist bei einer mittleren Sonneneinstrahlung mit folgender Energieerzeugunng pro Tag zu rechnen: Dezember(schwächster Monat): 2,4mWh/cm2 bei 14 Panels: 3732,4mWh Juni(stärkster Monat):14,1mWh bei 14 Panels: 27694,8mWh Um die schwachen Wintermonate zu puffern soll folgender Akku dienen: -Bleiakku 12V 10Ah Ladespg: 14,4V-15V Max. Ladestrom: 3A Nun möchte ich für diese Anlage einen Laderecger bauen. Ich habe mir dazu auch schon ein paar Gedanken gemacht. Allerdings habe mitt elektronischen schaltungen in der Praxis noch nicht viel zu tun gehabt und bitte deshalb um eure Hilfe. Die Panel sollten parallel geschaltet werden. Somit würde eine Maximalstrom von Imaxges=49mA x 14=686mA fließen. Also gehe ich davon aus, dass eine Strombegrenzung nicht nötig ist. Um die Spannung konstant zu halten könnte ich eine Z-Diode nutzen. Allerdings verheize ich ja dann die restliche Spannung an dem Vorwiderstand. 1) Habt ihr eine bessere Lösung? Ausserdem bräuchte ich vermutich noch eine Diode damit kein Strom zurück in das Panel fließen kann. Das zweite große Thema ist der Teifentladeschutz. 2)Wie könnte ich den realisieren? Ich hoffe ich konnte euch einen guten Überblick verschaffen. Falls noch nötige Informationen fehlen trage ich diese gerne nach. Ich hoffe ihr könnt mir helfen. Gruß Maik
Hallo, was du benötigst ist eine gesteuerte Stromquelle. Wenn viel Sonne da, dann kannst du auch viel Strom in den Akku schieben. Wenn wenig Sonne, dann kannst du auch nur ein wenig Strom in den Akku laden. Als Ansatz würde ich einen Schaltregler nutzen und einen µC der die Eingangsspannung überwacht. Der µC erhöht solang den Ladestrom bis die Solarzellenspannung anfängt zusammen zubrechen. Bei diesem Punkt hört er auf. Dann würdest du das max. aus der Solarplatte ziehen. Tiefentlade-Schutz macht dann ebenfalls der µC wenn Akkuspannung zu klein, dann nicht einschalten. MFG Mathias
Zur Laderegelung gibt es mehrere Möglichkeiten: * Schaltregler mit maximum power tracking: Betrieb der Solarmodule bei der Kombination aus Strom/Spannung, bei der die Leistung maximal ist * Spannungsbegrenzung mit Z-Diode: Verheizung überschüssiger Energie nach Erreichen der Ladeschlussspannung * Abschaltung nach Erreichen der Ladeschlussspannung (und Wiedereinschalten bei Sinken der Akkuspannung unter einen Schwellwert). Vorteil: Man muss nicht die Maximalleistung der Solarmodule verheizen. * Keine Laderegelung: Je nach Akkutyp und Maximalstrom der Solarmodule kann man auf die Laderegelung auch völlig verzichten. Für die 700 mA der Solarmodule müsste der Akku dafür aber etwas größer werden. Bei Wartungsfreien Akkus ist das wegen der Gasung eher nicht zu empfehlen. Es gibt übrigens auch eine Menge relativ günstiger fertiger Laderegler. Denke auch an eine Diode, die ein Entladen des Akkus über die Solarmodule bei Nacht verhindert. Bei manchen (aber nicht allen) Solarmodulen ist die Diode integriert. Zur Einsparung von Energie könnte man überlegen, ob man nicht den Funkempfänger nur zeitweise (z.B. alle 5 Minuten für 10 Sekunden) anschaltet. Denke auch an die Selbstentladung des Akkus (siehe Datenblatt) sowie einen Tiefentladeschutz.
Vielen Dank erstmal für eure Antworten. Ein fertiger Laderegler kommt nicht in Frage aber Danke trotzdem für den Tip. Es ist eine Überlegung wert es mit einem µc zu realisieren. Momentan hab ich überlegt ob ich eventuell mit einer ZDiode eine Spannungsreferenz für einen Komparator erzeuge. wellcher bei 10,8V Tiefentlagespannung einen MOSFET abschaltet der dann die Last vom Akku trennt. Ich hoffe ihr versteht wie ich das meine :) Der akku hat einen Max Ladestrom von 3A die werde ich ja nie erreichen, aber wie kann ich es am besten realiesieren dass der Akku nur so lange geladen wird bis er voll ist? Habt ihr da eventuell eine Idee? Am liebsten wäre es mir die Sache mit einer kleinen anallogen Elektronik zu lösen... ausser ihr ratet mir davin ab :)
Deinen Gedanken mit dem Abschalten des Funkempfängers verstehe ich nicht so ganz.... Wie sollte das funktonieren? Wenn ich den Motor dann ansteuern will müsste ich jja in deinem Beispiel genau in den 10 sekunden die fernbedinung drrücken...
Ja. Man kann die Sache natürlich mit halbwegs genauen Uhren auf beiden Seiten so machen, dass man weiß, wann man die Signale senden muss. Man kann das natürlich auch nur als Notlösung verwenden, wenn im Winter die Energie knapp wird. Noch ein Hinweis zu den Solarmodulen: Im Winter ist eine steilere Ausrichtung der Module als im Sommer optimal. Da im Sommer sowieso genug Energie verfügbar ist, kann man ganzjährig eine für den Winter optimierte Ausrichtung verwenden.
> Um die Spannung konstant zu halten könnte ich eine Z-Diode nutzen. > Allerdings verheize ich ja dann die restliche Spannung an dem > Vorwiderstand. Nein, macht man anders: http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.5 Diode +--------+--|>|---+-----------+-------+ | | | | | | | +-------+ | Verbraucher Solarmodul I|---|ICL7665|---+ Akku | | S| +-------+ +---(------|I MOSEFT | | | | | +--------+--------+-----------+-------+ MOSFET Der ICL7665 maht beides, Ladekontrolle und Tiefentladeschutz, weil er 2 Spannungswächter enthält sogar mit einstellbarer Hysterese (ausschalten des Akkus wenn er unter 11V fällt, einschlten erst wenn er wieder 12V erreicht hat).
Ne das mit den Uhren ist auch zu stressig ;) Ich werd vermutlich für den Winter eine Notversorgung einebaun so dass man mit einem Netzteil den Akku laden kann. Allerdings ´gehe ich nach den berechnungen nict davon aus, dass man es brauchen wird. der Akku ist ja recht groß gewählt und man könnte somit zur Not ein paarr Tage überbrücekn... Die Panels werd ich wohl im 30° Winkel montieren dass soll die optimale Ausrichtung sein...
Die 30° sind dann optimal, wenn man den gesamten Jahresertrag maximieren will. Bei den ganzen Anlagen mit Netzeinspeisung ist die Vergütung ja unabhängig davon, wann im Jahr man den Strom einspeist und man muss im Winter keine autarke Versorgung sicherstellen. Da die Sonne im Winter tiefer steht, ist ein größerer Winkel (60-70 Grad) da besser. Das senkt zwar den Ertrag im Sommer aber das spielt ja bei so einer autarken Anlage keine Rolle, da man im Sommer sowieso genug Strom hat und überschüssiger Strom nicht verwendet werden kann.
@ MaWin: Sorry hatte deinen Post errst übersehn :) Sehr hilfreich so ungefähr hatte ich mir das vorgestellt... ich denke dass ich es so machen werde... ich halte euch auf dem laufenden... Danke @ Jakob: Das stimmt natürlich... Es ist wirklich eine Überlegung werd den Winkel so anzupassen. Danke.
Je nach Umgebung und Wetter kann ein verschneiter Boden auch was beitragen
Also ich habe mich nun mal mit dem ICL7665 beschätigt und bin mir noch nicht ganz schlüssig wie es funktionineren soll. Laut Datenblatt hat der ICL7665 einen invertierten Ausgang und einen nicht invertierten. Ich habe den ICL hier mal in deine Schaltung eingebaut. Laut Datenblatt wäre genau die Abbildung 5 für mich zutreffend. 1) Da der eine Eingang invertiert ist, schaltet der Mosfet doch genau umgekehrt als ich es benötige oder? Sprich das Panel wird zugeschaltet wenn die Ladeschlussspannung des Akkus erreicht ist. wenn ich mir die Schalthysterese in Figure 5 anschaue... 2) Da mein Panel eine Leerlaufspg. von bis zu 24,5 V liefert, wird doch der ICL7665 immer davon ausgehen dass die ladeschlussspannung meines Akkus erreicht ist!? Oder habe ich da jetzt einen Denkfehler drin? Wenn ja bitte mit Begründung ;) Danke schonmal
> Da der eine Eingang invertiert ist, schaltet der Mosfet > doch genau umgekehrt als ich es benötige oder? Wenn du den falschen Ausgang verwendest, ja. Nicht /OVERVOLTAGE sondern /UNDERVOLTAGE. Der Ausgang braucht noch einen Pull-Up (so lange die Akkuspannung unter 20V und damit der erlaubten Ugsmax bleibt) Der MOSFET zum Verbraucher sollte plus abschalten, ein P-Kanal MOSFET, hatte ich falsch gezeichnet. +--------+--|>|--+------+-------+---+-------+ | | 10k | 10k | |S | | | +-------+ +---(------|I P-MOSEFT Solarmodul I|------+--|ICL7665|---+ Akku | | S| Out2+-------+Out1 | Verbraucher | | | | | +--------+--------------+-----------+-------+ Klarer ?
Nur nochmal verständnishalber, wenn die Ladeschlußspannung erreicht ist schaltet "OUT2" auf High und schließt über den N-Kanal MOSFET das Panel kurz. Wenn die untere Spannung am Akku erreicht ist (z.B. 10,8V) schaltet der P-Kanal Mosfet aus, da ein High Signal vom Ausgang "OUT1" kommt. Ich hoffe es ist so richtig :) "Der Ausgang braucht noch einen Pull-Up (so lange die Akkuspannung unter 20V und damit der erlaubten Ugsmax bleibt)" da verstehe ich dich noch nicht so ganz... Wieso sollte die Akkuspannung überhaupt >20V werden? Vielleicht kannst du mir nochmal erklären wie du das generll mit dem Pulup meinst!? Besten Dank
> Ich hoffe es ist so richtig :) Ja. > Wieso sollte die Akkuspannung überhaupt >20V werden? Wenn du die Schaltung für einen 24V Akku verwenden willst.
Die Schaltung soll einen 12V Akku laden. Was meinst du zu meinen Bedenken wegen der Spannung der Panels? Kann es passieren dass der Komparator Den Akku abschaltet weil mein Panel 18V liefert? Die Angaben von meinen Panels stehen im ersten Beitrag. Sollte ich nicht vielleicht die Spannung vom Panel begrenzen?
> Kann es passieren dass der Komparator Den Akku abschaltet > weil mein Panel 18V liefert? Nein, dein Panel kann nicht mehr liefern, als die Ladeschlusspannung des Akkus, also 13.8 (oder 14.4) V. Darüber wird es kurzgeschlossen. > Sollte ich nicht vielleicht die Spannung vom Panel begrenzen? Nein, genau das tut der laderegler, wäre also doppelt gemoppelt.
Ok soweit wirklich erstmal vielen Dank für die Hilfe... aber ich habe da noch ein paar Fragen... 1) Wenn Usolar=18V, dann liegen am ILC7665 doch 18V an. Somit schaltet der ICL7665 doch den MOSFET welcher das Panel kurzschließt oder? Also würde der Akku nie laden, weil das Panel immer kurzgeschlossen ist oder bricht die Spannung des Panels auf die Akkuspannung zusammen bis die Ladeschlussspannung erreicht ist? Ansonsten hätte ich noch das Problem, dass der IC7665 mit V+ bis 16V arbeitet, aber das Pane Umpp= 18V liefert!? 2)Die angegebene Ladespannung vom Akku beträgt 14,4V-15V, nun bin ich mir nicht sicher wie hoch ich die Ladeschlusshystterese wählen soll. 15V Ladeschlussspannung ist schon recht hoch oder? Dann nochmal interessehalber eine andere Frage 3) Wieso schließt man ein Solarpanel kurz und schaltet es nicht einfach in Leerlauf?
> 3) Wieso schließt man ein Solarpanel kurz und > schaltet es nicht einfach in Leerlauf? Weil man dann Promle mit den 18V und mehr haben würde. Das Ergebnis (0A viel V oder viel A 0V) ist gleich: 0 Verlust. > Wenn Usolar=18V, dann liegen am ILC7665 doch 18V an. Nein. Am ICL7665 liegt immer die Akkuspannung an, also maximal 13.8, 14.4, 15V. Nie mehr. Dazu ist er ja da, zu verhindern, daß mehr Spannung am Akku ankommt. Jedoch liegt an deinem Panal nie die Leerlaufspannbung von 18V, denn entweder es ist belastet durch den Akku und kann nur die Akkuspannung (+0.7V wegen der Dioe) liefern, oder es ist kurzgeschlossen. > 2)Die angegebene Ladespannung vom Akku beträgt 14,4V-15V, nun bin ich > mir nicht sicher wie hoch ich die Ladeschlusshystterese wählen soll. 15V > Ladeschlussspannung ist schon recht hoch oder? Zu hoch. Da es eher ein Dauerladen ist bei dem der Akku immer voll sein sollte, sind 13.8V das höchste der Gefühle. Bei 14.4 gast der Akku, verliert Elektrolyt und Kapazität und man müsste ständig nachkippen. 14.4 macht man nur, wenn er schnell voll werden soll.
Hallo mal wieder... ich habe da noch eine Frage zu dem Pullupwiderstand. Welche Funktion hat dieser genau? Und wie muss ich ihn dimensionieren? Sind die 10K ein Standartwert der bei meiner Schatung auch passt?
Die Ausgänge schalten nur nach Masse. Damit der abgeschaltete Ausgang eine definierte Spannung bekommt, braucht es einen Pull-Up Widerstand. Die Schaltung hab ich so gezeichnet, daß im Moment wo der Akku sowieso leer ist, kein Strom durch die PullUps fliesst, also dürfen sie sichere 10k haben ohne daß der Stromverbrauch der Schaltung eine zu hohe Belastung wird. 100k gehen aber auch. Selbst 1M wird funktionieren, die Verlustleistung an den MOSFETs wird dabei nicht zu hoch, vorausgesetzt du hast den Unterspannungssensoren eine gewisse Hysterese gegeben.
Danke... Ich brauche für meinen MosFet IRFP9140 ja min. 2V Uth damit er durchschaltet, damit er aber sicher komplett leitend wird brauche ich doch ca.5 V!? Ich hoffe ich interpretiere deine Aussage nun richtig :) Also... Über den Pullup widerstand darf doch nur eine gewisse Spannund abfallen sodass noch genügend Gatespannung anliegt damit der mosfet durchschaltet. Wenn nun der ICL den OUT1 auf Masse zieht dann fällt die komplette Spannung am Pullup widerstand ab und das Gate hat keine Spannung mehr, somit sperrt der MosFet. So ist es doch oder?
> Ich brauche für meinen MosFet IRFP9140 ja min. 2V Uth damit er > durchschaltet, damit er aber sicher komplett leitend wird brauche ich > doch ca.5 V!? Wie kommst du auf das dünne Brett ? Schwierigkieten, das Datenblatt zu lesen ? Vgs @ -10V nicht verstanden ? Du brauchst 10V. Das ist ein uralter MOSFET als es LogicLevel noch nicht mal gab.
MaWin schrieb: > Schwierigkieten, das Datenblatt zu lesen ? Ja hab ich leider... :) Also ich bin davon ausgegangen dass meine Ugs(th) die Thresholdspg ist also Schwellwert spg. ab dem der Mosfet schaltet. Laut datenblatt min. -2v und max -4v. Belehre mich eines besseren....
MaWin schrieb: > Schwierigkieten, das Datenblatt zu lesen ? Ja hab ich leider... :) Also ich bin davon ausgegangen dass meine Ugs(th) die Thresholdspg ist also Schwellwert spg. ab dem der Mosfet schaltet. Laut datenblatt min. -2v und max -4v. Belehre mich eines besseren
Bei Uth verlässt er grade eben den Sperrberich, aber lässt erst wenige Mikroampere durch. Uth ist NICHT die richtige Spannug ab der er leitet.
Gut soweit sind un die Unklarheiten beseitigt. Der Laderegler ist nun aufgebaut und funktioniert einwandfrei. Nun kommt aber auch schon das nächste Problem... Wenn ich zur Simulation als Verbraucher eine Glühlampe anschließe funktioniert alles bestens. Allerding möchte ich ja einen 12V 17W Gleichstrommotor damit betreiben. sobald ich diesen einsschalte fängt dieser an zu brummen und bewegt sich nicht. Den Motor habe ich natülich auch schon seperat getestet und er funktioniert eiinwandfrei. Benötige ich eventuell irgendwo einen Entstörkondensator oder so? Es kommt mir so vor als würde irgendetwas zu schwingen anfangen wenn ich den Motor einschalte... Danke schonmal
Es würde mich nicht wundern, wennn der Anlaufstrom des Motors einfach viel zu hoch ist, z.B. für den P-MOSFET aber auch für den Akku (Einschalten des Motors = hohe Belastung, Akkuspannung bricht ein = Schaltung glaubt der Akku wäre schon tiefentladen und schaltet ab). Was hat denn der Motor für einen Innenwiderstand ? 12V/r = Strom, und dann mal ein Blick ins Datenblatt des MOEFSTs bei 12V Ugs. Wenn der MOSFET reicht, ein Kondensator von Set1 nach Masse von -keine Ahnung wie viel, du hast die Widerstandwerte NATÜRLICH nicht hingeschrieben- 470nF könnte helfen.
Also der Innenwiderstand ist 1,65 MOhm. Laut Hersteller 17W 12V 1,4A im belasteten Betrieb. Bei meinem Test war der Motor natürlich unbeastet und dann fließen 0,25 A. Ich habe zwar versucht mit meinem Multimeter den Spitzenwert des des Anlaufstroms zu messen allerdings scheint es zu träge zu sein.
Wohl eher 1.65 Ohm und dann 7.2A Anlaufstrom was noch recht harmlos wäre, je nach MOSFET. Versuche es mit dem Kondensator.
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