Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Nachführung von Solarmodul


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von nosynonyme (Gast)


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Guten Tag,

Ich plane momentan eine Nachführung für ein Solarmodul als 
Abschlussprüfung im Fach Technik.

Vier LDR's sollen dabei über dem Solarmodul angebracht werden (Die LDR 
vierer Vorrichtung dreht sich mit dem Solarmodul). Diese LDR's sollen 
miteinander verglichen werden.
Dabei soll nur eine, und zwar die LDR, deren Widerstand am geringesten, 
also auf die am meisten Sonnenlicht trifft, durchgeschalten werden.

Eine weitere, 5. LDR, soll direkt beim Solarmodul angebracht werden. Der 
Wert dieser LDR soll nun mit der zuvor ausgewählten LDR verglichen 
werden. Ein Motor dreht dabei die Vorrichtung, so lange die beiden Werte 
unterschiedlich sind. Erst wenn die Werte annähernd ähnlich (mit ner 
Tolleranz) sind, bleibt die Vorrichtung stehen für etwa 5min.


Meine Frage: Wie kann ich diese Nachführung möglichst einfach 
durchführen, dabei ohne Mikrocontroller, nur Analogelektronik?

Mir gehts in erster Linie nur darum die LDR, deren Widerstand am 
geringesten, also auf die am meisten Sonnenlicht trifft, durchzuschalten 
und den Wert mit der 5. LDR zu vergleichen.
Diese beide Fragem konnte ich mir (auch beim Googlen) nicht 
beantworten). Meine Elektronisches Wissen beschränkt sich auf 
Grundkenntnisse, die man in der Realschule lernt.


Danke.

von Wer suchet der findet (Gast)


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Suchfunktion?

von MaWin (Gast)


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> als Abschlussprüfung im Fach Technik.
> Vier LDR's

Durchgefallen.
Die Sonne bewegt dich quartzuhrgenau.

> Wie kann ich diese Nachführung möglichst einfach
> durchführen, dabei ohne Mikrocontroller, nur Analogelektronik?

Ganz primitive Servotechnik, mit einem L272 oder wie viel Strom der 
Motor auch immer braucht, Schaltung wie alle analogen Servos:


TLE4206 und TDA3629 geht bis 0.8A, MC33030
bis 1A, DRV590/591/593/594 bis 3A per PWM.

von Martin (Gast)


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nosynonyme schrieb:
> Meine Frage: Wie kann ich diese Nachführung möglichst einfach
> durchführen, dabei ohne Mikrocontroller, nur Analogelektronik?

Bei perfektem Sonnenschein ist eine Analogelektronik, die nur 
Helligkeitsunterschiede deiner 4 LDRs (Stichwort Brückenschaltung) kein 
Problem.
Sobald Wolken mit im Spiel sind, tut man sich mit einem Mikrocontroller, 
der das Panel der berechnete Sonnenposition nachführt, deutlich 
leichter.

von Tim T. (tim_taylor) Benutzerseite


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von nosynonyme (Gast)


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Danke.

> Bei perfektem Sonnenschein ist eine Analogelektronik, die nur
> Helligkeitsunterschiede deiner 4 LDRs (Stichwort Brückenschaltung) kein
> Problem.
> Sobald Wolken mit im Spiel sind, tut man sich mit einem Mikrocontroller,
> der das Panel der berechnete Sonnenposition nachführt, deutlich
> leichter.

Nun ja, dei Nachführung soll nur als Versuchsobjekt diehnen. Wolken und 
weitere Umwelteinflüsse können dabei außer Acht gelassen werden.

> Sonnenfolger / Heliostat
Gefällt mir. Welche der beiden Varianten könntet ihr empfehlen bzw. kurz 
die Schaltung erklären?

Wenn ich mich nicht täusche enthalten beide Varianten keine der 
genannten Bauteile?

> Ganz primitive Servotechnik, mit einem L272 oder wie viel Strom der
> Motor auch immer braucht, Schaltung wie alle analogen Servos:
> TLE4206 und TDA3629 geht bis 0.8A, MC33030
> bis 1A, DRV590/591/593/594 bis 3A per PWM.

... und nur 2 Fotowiderstände, also nur der Neigungswinkel und nicht die 
komplette Position wird verändert.

von Martin (Gast)


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nosynonyme schrieb:
> Welche der beiden Varianten könntet ihr empfehlen bzw. kurz
> die Schaltung erklären?

Da es bei dir ohne Mikrocontroller laufen soll, kommt für dich nur die 
erste Version in Frage. Mit Grundlagenkenntnissen über Spannungsteiler 
und OP als Komparator ist die Schaltung eigentlich selbsterklärend. Die 
beiden LDRs bilden einen Spannungsteiler, dessen Ausgangsspannung mit 
einstellbaren Referenzwerten für die Aktivierung des Motors verglichen 
werden. Da die Sonne normalerweise (tm) nur in eine Richtung läuft, läßt 
sich das Grundprinzip schon mit einem OP demonstrieren.

von Michael K. (charles_b)


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nosynonyme schrieb:

> Nun ja, dei Nachführung soll nur als Versuchsobjekt diehnen. Wolken und
> weitere Umwelteinflüsse können dabei außer Acht gelassen werden.

...also eine reine Gedankenspielerei für Laborverhältnisse. In der 
Realität wird das Dingens bei Wolken wie wild hin- und herfahren und den 
kostbar gewonnenen Solarstrom gleich vor Ort "verbrauchen".

von nosynonyme (Gast)


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> Sonnenfolger / Heliostat
Habe mir die Analoge Schaltung noch einmal genauer angesehen.
Dabei dreht sich die Vorrichtung theoretisch immer.
Die größere Spannung wird immer durchgeschalten und wenn die Werte 
gleich sind eigentlih auch. Auch wenn wie von Michael K-punkt gut 
beschrieben die Nachführung "nur" eine Gedankenspielerei für 
Laborverhältnisse ist, sollte sie sich nicht uunterbrochen drehen.

Ich will die best mögliche Leistung der Solarzelle (Solarmoduls) 
erreichen und das kann auch nur Sinn machen, wenn man die aktuelle 
Leistung mit der potenziell größten Leistung (eine der 4 
Himmelsrichtungen - 4 LDR's) vergleicht. der Koperator soll also nur 
dann durchschalten, wenn z.B. am nicht-invertierenden Eingang (positiv - 
die 4 LDR's) mehr Spannung anlieht wie am invertierenden Eingang 
(negativ - die LDR, die die Aktuelle Leistung "anzeigt").
Wenn die Werte nahezu identisch sind oder was eigenlich relativ 
unglogisch ist, am invertierenden Eingang mehr Spannung anliegt wie am 
nicht-invertierenden Eingang, wegen den 4 LDR's, dann soll der 
Komperator sperren.

Und genau das kann der analoge Lichtfolger (siehe Link oben) nicht, oder 
sehe ich das falsch?

aus Wikipedia:
> Am Ausgang des Komparators steht ein Signal zur Verfügung, das
> anzeigt,welche der Eingangsspannungen höher ist. Wenn die Spannung am
> positiven, nicht-invertierenden Eingang höher ist als die Spannung am
> negativen, invertierenden Eingang, so nähert sich die Ausgangsspannung
> der positiven Versorgungsspannung. Bei umgekehrten Verhältnissen geht
> die Ausgangsspannung gegen die negative Versorgungsspannung.

http://de.wikipedia.org/wiki/Komparator_%28Analogtechnik%29

Wenn ich das richtig verstanden habe, sind die von MaWin vorgeschlagene 
Bauteile in IC's "integrierte" Komparatoren (Operationsverstärker).

MaWin schrieb:
> Ganz primitive Servotechnik, mit einem L272 oder wie viel Strom der
> Motor auch immer braucht, Schaltung wie alle analogen Servos:
> TLE4206 und TDA3629 geht bis 0.8A, MC33030
> bis 1A, DRV590/591/593/594 bis 3A per PWM.

von MaWin (Gast)


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> Dabei dreht sich die Vorrichtung theoretisch immer.

Nö.
Klarer Fall von nicht verstanden.

> Ich will die best mögliche Leistung der Solarzelle (Solarmoduls)
> erreichen

Und wie kommst du darauf, daß sie diese hat, wenn sie frontal bestrahlt 
wird ?  Der Winkel hängt immer noch von der Solarzelle ab.

> sind die von MaWin vorgeschlagene
> Bauteile in IC's "integrierte" Komparatoren

Im Prinzip ja, daher unterscheidet sich die äussere Beschaltung nicht 
wesentlich von einen L272.

von oszi40 (Gast)


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1.Versuche erst mal den Lauf der Sonne an der Sonnenuhr 
nachzuvollziehen. Je nach Jahreszeit und Tageszeit ist der Sonnenstand 
etwas anders. Das haben schon die alten Römer genutzt.

2.Wenn Du mit einem Komparator Deine Vergleiche anstellst, wird bei 
jedem Regentropfen, Blatt oder Wölkchen ein wilder Aktionismus 
stattfinden. Du brauchst eine geeignete Hysterese dazu. Wahrscheinlich 
ist die Steuerung nach der Uhr sinnvoller, solange die Module nicht auf 
einem Fahrzeug benutzt werden.

von nosynonyme (Gast)


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MaWin schrieb:
> Nö.
> Klarer Fall von nicht verstanden.

Schön zu wissen :)

> Und wie kommst du darauf, daß sie diese hat, wenn sie frontal bestrahlt
> wird ?  Der Winkel hängt immer noch von der Solarzelle ab.

... eine reine Gedankenspielerei für Laborverhältnisse, wei schon einmal 
erwähnt ...
"Der Winkel, der immer noch von der Solarzelle ab hängt", ist von 
minderer Wichtigkeit, wie die konkrete Ausrichtung nach 
Himmelsrichtungen.
Dies kann z.B. bei einem Solarmodul, welches z.B. auf einem Fahrzeug, 
also einem in Bewegung bleibenden Objekt, montiert ist, von 
vergleichsweise größerer Wichtigkeit sein. Wenn das Solarmodul für einen 
festen Standpunkt konzipiert ist, würde deine Aussage zu treffen, bei 
dieser Gedankenspielerei für Laborverhältnisse jedoch nicht.
Tut mir leid für das Missverständnis.

Ich wäre sehr dankbar, wenn mir jemand den klarer Fall von nicht 
verstanden, konstruktiv erläutern würde. Bitte.

von Heinz (Gast)


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> Durchgefallen.
> Die Sonne bewegt dich quartzuhrgenau.

Die Sonne bewegt sich? Selber durchgefallen.

von Düsendieb (Gast)


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Heinz schrieb:
>> Die Sonne bewegt dich quartzuhrgenau.

Na ja, durch das Analemna Verhalten geht eine Sonenuhr mit geraden 
Linien auf dem Ziffernblatt bis zu 15min falsch, verglichen mit einer 
Atomuhr.

von nosynonyme (Gast)


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Heinz schrieb:
>> Durchgefallen.
>> Die Sonne bewegt dich quartzuhrgenau.

> Die Sonne bewegt sich? Selber durchgefallen.

Düsendieb schrieb:
> Heinz schrieb:
>>> Die Sonne bewegt dich quartzuhrgenau.

> Na ja, durch das Analemna Verhalten geht eine Sonenuhr mit geraden
> Linien auf dem Ziffernblatt bis zu 15min falsch, verglichen mit einer
> Atomuhr.


Danke für die Antworten.
Die Pseudowissenschaft der Sterndeuterkunst, die Astrologie, spielt bei 
meinem doch sehr technischen Aspekt wohl eine sehr geringe Rolle.
Mich quält jedoch immer noch eine Frage, die sich mit der Funktion des 
Analog Sonnenfolgers beschäftigt.
Sonnenfolger / Heliostat

Eventuell muss ich zu geben, meine Grundkenntnisse im Bezug auf die 
Elektrotechnik überschätzt zu habe.
Ich erwarte lediglich eine ausführliche und einleuchtende 
Schaltungserklärung, natürlich nur, wenn es euch keine all zu sehren 
Umstände bereitet.

von Düsendieb (Gast)


Angehängte Dateien:

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Da ist die Schaltung her:

von Düsendieb (Gast)


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In der Schaltung befinden sich zwei Spannungsteiler. Zu einen die 
Reihenschaltung aus den beiden LDR´s. Werden beide gleichmäßig 
beleuchtet, teilt sich die Spannung gleichmäßig auf.
Die Spannung Vcc teilt sich an der Reihenschaltung der Widerstände in 
drei Teile auf:
Spannung U1 über Poti R1 und R3, Spannung U2 über Poti R2 und die 
Spannung U3 über R4.

Die Spannung U2 ist die Hysterese bei der sich beide Ausgänge auf 0 V 
Potential befinden.
Die Spannungen U1 und Vcc-U3 sind die Schaltpunkte.

von zensor (Gast)


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Jetzt kommen sicher bald die Admins und löschen die Buchseite. Ging mir 
auch mal so.

von nosynonyme (Gast)


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Das war das entscheidene Puzzleteil.
Danke Düsendieb.

von nosynonyme (Gast)


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Eine Frage noch:
Gibt es eine Alternative für DRV590/591/593/594. Multisim kennt keine 
DRV's.

> TLE4206 und TDA3629 geht bis 0.8A, MC33030
> bis 1A, DRV590/591/593/594 bis 3A per PWM.

von MaWin (Gast)


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> Multisim kennt keine DRV's.

Tja, das Leben ist hart, und besteht aus EIGENER Arbeit.

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