Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DC-DC Wandler mit 100mV Eingangsspannung


von John (Gast)


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Hallo liebe Community,
Weil ich das Thema in einer Vorlesung an der Uni interessant fand hab 
ich mir vor wenigen Tagen ein kleines Peltier-Element gekauft 
(TES-12704).

Nun wollte ich auch mal ein bisschen mit dem Seebeck-Effekt spielen 
(Spannung/Strom durch Temperaturdifferenz erzeugen), allerdings sind die 
Spannungen die man auf einfachem Wege mit der Körpertemperatur erzeugen 
kann nicht größer als 150mV. Ich fände es cool wenn ich wenigstens eine 
rote LED zum leuchten bekommen würde (also 1700mV) - es muss also ein 
Spannungswandler her... aber leider arbeiten die ja mit Dioden und 
brauchen somit (selbst Germaniumdioden) min. ca. 400mV. Eine Idee von 
mir wäre es jetzt die ersten paar Takte im Wandler mit einem Taster zu 
erzeugen und ihn dann über die Ausgangsspannugn "am Leben" zu erhalten, 
aber ich habe ein Video von TXL (der Name sagt mir nichts) gesehen wo es 
scheinbar auch ohne mechanische Teile geht: 
http://www.youtube.com/watch?v=IvMeGX0aI08

Was meint ihr dazu? Habt ihr 'ne Idee wie man sowas realisieren könnte 
oder glaubt ihr dass hier ein bisschen gemogelt wurde?

MfG
John

von gnd3 (Gast)


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Hallo,

es gibt einen ganz einfachen Trick, ganz ohne Schummeln: 2 solche 
Elemente in Reihe; dann reicht ein normaler Step-Up-Wandler, z.B.
http://www.linear.com/product/LTC3105

Eigentlich gibt's schon für jeden Geschmack das passende IC, man achte 
auf die Spalte "Vin Min"
http://parametric.linear.com/energy_harvesting

von John (Gast)


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Danke für deine Antwort.
Die Wandler die man auf der von dir geposteten Website finden kann sind 
ja echt erstaunlich (z.B. LTC3109 - der arbeitet schon mit 30mV). Solche 
Wandler konnte ich nur leider nicht bei Reichelt finden (ich schätze die 
sind zu exotisch für den normalen Markt).
Leider ist die Schaltung im Datenblatt 
(http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3109fb.pdf Seite 8) auch etwas 
zu kompliziert für mich um sie zu verstehen. Ich sehe aber dass 
Schmitt-Trigger (statt Dioden?!) verwendet wurden, aber selbst die 
brauchen ja min. 0,8V Versorgungsspannung - oder gibt es da auch exoten?

Weiß vielleicht jemand auf welcher Idee ein solcher Wandler beruht? Ist 
es irgendwie möglich mit weniger exotischen Bauteilen einen Wandler 
selbst zu basteln? (er muss auch keinen hohen Wirkungsgrad haben ;) )

von stumpi (Gast)


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kann man nicht einfach die 100mV an die Primärseite eines Trafos hängen? 
Dadurch entsteht an der Sekundärseite ein kurzer Spannungspuls 
ausreichender Höhe um seinerseits ein Relais (irgendwas mit sehr kleiner 
Leistung) zu schalten, welchens den Kontakt der Primärseite unterbricht, 
wodurch sich das Spiel dann wiederholt...

von Markus (Gast)


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von John (Gast)


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Oha ok. Bei Farnell und Co.hab ich nicht geguckt, aber 9Euro für ne 
kleine Spielerei sind mir n bisschen zu happig. Aber Danke für die Info!
Das mit dem Trafo ist allerdings gar keine so schlechte Idee. Wobei ich 
das Relais eher mit nem Transistor oder Optokoppler ersetzen würde. Ich 
glaub da hab ich jetzt 'ne Grundlage zum experimentieren, danke. Ich 
meld' mich wieder, wenn es Neuigkeiten gibt!

von Harald W. (wilhelms)


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John schrieb:

> Wobei ich das Relais eher mit nem Transistor oder Optokoppler
> ersetzen würde.

Relais können im Gegensatz zu Transistoren oder Optokopplern
grundsätzlich auch mit sehr kleinen Spannungen arbeiten.
Siehe auch Zündsicherung in Gasherden. Allerdings ist die
erzeugte Leistung bei Dir wohl auch ziemlich gering. Bei so
kleinen Spannungen ist es m.E. das beste, man schaltet soviele
Elemente in Reihe, bis man eine brauchbare Spannung von m.E.
mindestens 1V erhält. Die lässt sich dann wesentlich einfacher
weiterverarbeiten.
Gruss
Harald

von Timm T. (Gast)


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Die Wandler sind ja ganz nett, aber ich hab immer noch nicht verstanden, 
wie die starten.

Am Anfang ist der Mosfet gesperrt, also kann kein Strom durch die 
Primärwindung fließen. Wie soll dann sekundär eine Spannung induziert 
werden, um die Schaltung erstmal "hochzuziehen"?

Selbst wenn der Mosfet leitend wäre, bräuchte man für die Induktion der 
Sekundärspannung einen Spannungssprung auf der Primärseite. Eine 
Solarzelle oder ein Thermopile liefern aber eine eher langsam steigende 
Spannung, nichts was eine ausreichende Sekundärspannung induzieren 
könnte.

Die Solarzelle im Betrieb anklemmen, um einen ausreichenden 
Spannungssprung zu erhalten kann ja nicht die Lösung sein.

von Dieter P. (low_pow)


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Es dürfte mehrere ICs geben die so kleine Spannunungen können.
Von z.B. LTC oder TI, was nicht geht, etwa Startspannung,
sollte im Datenblatt stehen.Habe damit auch keine eigenen Erfahrungen.
Klassisch mit GE-Transistoren geht wohl auch.
Die Angaben von Thermalforce mit 80% Wirkungsgrad und 10mV Start glaub
ich aber nicht, vormessen..
Preiswert nur wenn die GE-Transistoren da sind und selber löten.

von Helge A. (besupreme)


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In den Bausteinen werkeln Mosfets, die sich mit Spannungen um 0V 
ansteuern lassen. Im Anlauf ist der Wirkungsgrad dann die ersten paar 
Takte grottenschlecht, bis sich eine höhere Spannung am Ausgang aufbaut. 
Das macht aber nichts, solange das Teil überhaupt anfängt zu 
oszillieren.

von Texti (Gast)


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Ich habe irgendwo mal nen Paper dazu gelesen.
Such einfach mal bei IEEE.

Ich meine die starten starten irgendwie durch rauschen im JFet den die 
oft am Eingang haben.

Aber ließ mal richtig, die meisten können runter bis 30mV aber benötigen 
erstmal 150mV zum starten..

Brauchst dafür auch meißt spezielle übertrager gibts von würth..

von Alexander (Gast)


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Texti schrieb:
> Ich habe irgendwo mal nen Paper dazu gelesen.
> Such einfach mal bei IEEE.
Aus Interesse:
Suche wonach? Welchen Begriff hast du angegeben?

> Ich meine die starten starten irgendwie durch rauschen im JFet den die
> oft am Eingang haben.
Klingt spannend.
> Aber ließ mal richtig, die meisten können runter bis 30mV aber benötigen
> erstmal 150mV zum starten..

von Texti (Gast)


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Ich finde es nicht mehr.... irgendiwe untergegangen sonst hätte ich 
direkt was hochladen können.

Aber meist musst du noch nach low voltage step up bzw boost & energy 
harvesting oder so suchen dann findet sich was..

von batman (Gast)


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Wenn nach der Wandelei überhaupt noch Energie übrig bleibt.
Für 1 Watt bei 100 mV muß man erstmal 10 A anliefern. Man schaltet ja 
auch keine Solarzellen parallel, die solche Minileistungen abliefern, 
sondern aus irgendeinem Grund in Reihe.

von oszi40 (Gast)


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John schrieb:
> nicht größer als 150mV

Dafür gab es im letzten Jahrtausend (als noch Germanium Mode war) eine 
NF-Generator-Schaltung von Herrn Jakubaschk. Wenn man diese noch ein 
wenig vervollständigt, könnte man evtl. die Verschiebung der Frequenz 
auswerten?

von Timm T. (Gast)


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batman schrieb:
> Für 1 Watt bei 100 mV muß man erstmal 10 A anliefern.

Man soll damit auch keine Taschenlampe betreiben. Da geht es eher um mW.

Natürlich kann man auch 10 Peltiers in Reihe schalten, damit die statt 
300mV dann 3V liefern. Aber irgendwann passen die nicht mehr auf die 
Handfläche... ;-)

oszi40 schrieb:
> Dafür gab es im letzten Jahrtausend (als noch Germanium Mode war) eine
> NF-Generator-Schaltung von Herrn Jakubaschk.

Wow, sogar im Original-Grau der damaligen Buchseiten. Das waren noch 
Zeiten.

Wenn ich mich recht erinnere, war die Induktivität des Hörers 
erforderlich für den Betrieb, also nicht einfach einen Widerstand 
reinhängen. Und die Schaltung lief ab 300mV an, oder? Was sagt DAS BUCH?

von Dieter P. (low_pow)


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Wahrscheinlich werden Hochschulen alt-Germanium nicht mögen.
Aber es gibt auch anderes.

Thermowandler für batterielose Funksensoren

http://www.enocean.com/de/enocean_module/ect-310-perpetuum/

Die Preise ...

von Ulrich (Gast)


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Es gibt auch noch Joule Thief Schaltungen mit JFETs als Aktives Element. 
Die sind nicht unbedingt so effektiv (weil der Strom eher nicht aus 
geht), aber dafür geht es auch mit sehr kleiner Spannung. Hilfreich wäre 
ein Typ mit geringer Abschnürspannung, etwa ein 2SK117.  Für mehr 
Leistung ggf. ein depletion mode MOSFET.

von Sean G. (atmega318)


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Hier noch ein Video von einer diskreten Version, welche auch etwa 24mv 
kann:
http://www.youtube.com/watch?v=Fzww6yPQMrg

von Harald W. (wilhelms)


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Timm Thaler schrieb:

> Natürlich kann man auch 10 Peltiers in Reihe schalten, damit die statt
> 300mV dann 3V liefern. Aber irgendwann passen die nicht mehr auf die
> Handfläche... ;-)

Nun, ein 12V-Pelztier, wie es z.B. in Kühlboxen verbaut wird,
passt problemlos auf eine Handfläche.
Gruss
Harald

von Jörg E. (jackfritt)


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Und man spart sich das lästige Hanteltraining wenn eins in jeder Hand 
hält.
;)

von Falk B. (falk)


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@ Jörg Esser (jackfritt)

>Und man spart sich das lästige Hanteltraining wenn eins in jeder Hand
>hält.

Ich glaube die Energieausbeute und Ergonomie einer Kurbel oder eines 
Quetschhebels ist Dutzendfach höher als ein Peltier, das einem die Hand 
kühlt.

OK, nicht so schön, geht aber.

http://www.pearl.de/a-NC5026-5532.shtml?vid=918&wa_id=2&wa_num=124&gclid=CL7F-IeFxLsCFUNe3godnksAIw

OK, nicht so schön, geht aber.

http://www.idealo.de/preisvergleich/Liste/9949334/handy-ladegeraet-kurbel.html

Oder lieber schütteln?

http://www.schuettel-lampe.de/

Oder quetschen?

http://www.conrad.de/ce/de/product/572417/LED-Taschenlampe-Ampercell-Klick-Klack-dynamobetrieben-89-g-Blau-04997/?ref=detview1&rt=detview1&rb=1

Oder, oder, oder.

Thermogeneratoren sind für sowas nicht sonderlich geeignet.

von Falk B. (falk)


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Oder so. Wenn man der Werbung glauben darf, ist die Effizienz hier 
deutlich höher. 1 Minute Kurbeln bringt 30 minuten Licht.

http://www.conrad.de/ce/de/product/563251/LED-Taschenlampe-Varta-Dynamo-Light-LED-dynamobetrieben-150-g-SilberSchwarz-17680101401/?ref=detview1&rt=detview1&rb=1

von Jörg E. (jackfritt)


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Schüttellampe... Habe ich hier noch rumliegen.
Was war wohl nach 8 Jahren hin? Nicht die LED..
Alles quatsch ;) da man akkus tauschen kann.
Den Ultracap aber leider nicht.

von oszi40 (Gast)


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Timm Thaler schrieb:
> Und die Schaltung lief ab 300mV an, oder? Was sagt DAS BUCH?

Was das Buch sagt weiß ich jetzt nicht, mein Aufbau lief damals mit 2 
verschieden Drähten im Apfel oder beim Verfasser wenn ich mich so 
erinnere mit einem Hering auf dem Zink-Fensterblech.

von Marc P. (marcvonwindscooting)


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oszi40 schrieb:
> Dafür gab es im letzten Jahrtausend (als noch Germanium Mode war) eine
> NF-Generator-Schaltung von Herrn Jakubaschk. Wenn man diese noch ein

Waren bei den Germanium-Transistoren so riesiges Rauschen, so riesiger 
Reststrom oder so eine riesen Kapazit"at (C-E) vorhanden das sowas 
anschwingt?? Oder blick ich's einfach nicht. Die Kollektorseite kommt 
mir schon arg 'offen' vor!???

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