Hallo,
Ich möchte mit einem Solarpanel 12V / 1,1A einen Bleiakku laden.
Dabei soll sichergestellt werden, dass der Akku auch bei hoher
Einstrahlung nicht überladen wird.
Die Laderegelung soll durch einen Mikrocontroller ATtiny85 der einen
IRLML2502 Logic-Level-Mosfet ansteuert realisiert werden.
Dabei binn ich mir noch nicht sicher ob die gezeigte Schaltungsvariante
funktioniert.
So sollte der IRLML2502 mit 5V des uC eingeschaltet werden können.
Doch wie sieht es aus wenn er grade nicht leitend ist.
Wenn der Akku oder das Solarpanel Spannung verliert.
Würde er dann leitend werden?
Wenn ja, wie kann das Schaltproblem einfach mit wenigen teilen gelöst
werden?
Ein P-Fet kann so wohl nicht eingesetzt werden, da der uC keine
Open-Collector-Ausgänge hat.
Danke für eure Ideen.
Matze schrieb:> Würde er dann leitend werden?
GND liegt doch am FET immer an. Und die Leitung von µC an das Gate des
FET ebenfalls. Weshalb sollte er nicht leitend werden? Voraussetzung ist
immer eine Spannung zwischen Source und Gate.
@Matze:
- Der MOSFET ist falsch gepolt (D und S vertauscht).
Zum Rest der Schaltung (das war allerdings nicht Deine Frage):
- Der RESET sollte nicht fest auf +5V gelegt werden. Entweder offen
lassen oder mit 10k an Vcc
- Wie die Akkuspannung gemessen werden soll ist mir nicht klar.
Gruß Dietrich
Matze schrieb:> Ein P-Fet kann so wohl nicht eingesetzt werden, da der uC keine> Open-Collector-Ausgänge hat.
Wäre allerdings mit einem NPN Kleinleistungstransistor einfachst
nachzurüsten. Nur wenn du die Highside zum Akku schaltest, könntest du
die Zellenspannung messen, mit der derzeitigen Schaltung kommt da nichts
brauchbares raus - wie Dietrich schon bemerkte.
Dietrich L. schrieb:> - Der MOSFET ist falsch gepolt (D und S vertauscht).
Ja ntürlich, ich wusste dass da was nicht stimmt, war mir aber nicht
sicher was.
Dietrich L. schrieb:> er RESET sollte nicht fest auf +5V gelegt werden. Entweder offen> lassen oder mit 10k an Vcc
Das ist ja keine große Sache.
Dietrich L. schrieb:> - Wie die Akkuspannung gemessen werden soll ist mir nicht klar.
Wenn der FET durchgeschalten ist, kann sie über den Spannungsteiler an
PB2 gemessen werden, wird eine vom uC gemessene gesamtspannung von 13,7V
@ 25°C erreicht, wird der Transistor abgeschaltet.
Auch war geplant die Temperaturkompensation darüber vorzusehen, doch das
wird vermutlioch über die definierten 5V eines uC-Ausgangs besser gehen.
Dann kann z.b. einmal pro Minute gemessen werden.
Je Kelvin mehr wird die Abschaltspannung um 18mV abgesenkt.
Wenn der Akku auf die Ladeendspannung geladen wurde und die Solarzelle
beschienen wird, soll eine LED die Volle-Ladung anzeigen.
Matthias S. schrieb:> Nur wenn du die Highside zum Akku schaltest, könntest du> die Zellenspannung messen, mit der derzeitigen Schaltung kommt da nichts> brauchbares raus - wie Dietrich schon bemerkte.
Würde do wie beschrieben funktionieren, 13,7V Ladeentstannung.
Habe nun auch das Layout fertig.
Es wird eine 47*18mm große 1-lagige Platine ohne Durchkontaktierungen.
Sollte in eine Aufputz-Verteilerdose passen.
Vielen Dank.
Bei 13,7V ist der Akku allerdings nicht zu 100% voll geladen.
Erst wenn auch der Ladestrom unter C 1/100 gefallen ist
hat der Akku seine volle Ladung.
Und Du verschenkst auch viel Energie von der Solarzelle.
Den Sonnenschein sollt man gut ausnutzen.
Ich würde eine höhere Ladeschlussspannung wählen und dann den Zeitfaktor
ins Spiel bringen.
Dann Solarzelle trennen und warten bist die Akkuspannung einen
bestimmten Wert unterschritten hat, und dann die Solarzelle wieder
zuschalten.
Gruß
Thomas
Edit:
ich würde den µC über den Akku mit Strom versorgen.
Thomas B. schrieb:> Bei 13,7V ist der Akku allerdings nicht zu 100% voll geladen.> Erst wenn auch der Ladestrom unter C 1/100 gefallen ist> hat der Akku seine volle Ladung.
Der Strom kann so nicht gemessen werden,
ich würde den Transistor einschalten wenn die Modulspannung > 14 ist.
x-Minuten Warten
Dann die Akku-Spannung messen.
Ist sie > 13,7V
Transistor abschalten
x-Minuten warten
Wenn Modulspg > 14V, Transistor ein
Wenn Akku-Spg > 13,7V
--> Transistor wieder Aus
--> Sonst Transistor Ein
x-Minuten Warten
Wenn Modulspg > 14V, Transistor ein
Wenn Akku-Spg > 13,7V
--> Transistor wieder Aus
--> Sonst Transistor Ein
x-Minuten Warten
...
Thomas B. schrieb:> Dann Solarzelle trennen und warten bist die Akkuspannung einen> bestimmten Wert unterschritten hat, und dann die Solarzelle wieder> zuschalten.
Der zeitfaktor ergibt sich aus den x-Minuten, zugeschaltet wird wieder
wenn Akku-Spannung < 13,7V & Modulspannung > 14V
Thomas B. schrieb:> Und Du verschenkst auch viel Energie von der Solarzelle.> Den Sonnenschein sollt man gut ausnutzen.
Warum verschenke ich Energie?
Thomas B. schrieb:> ich würde den µC über den Akku mit Strom versorgen.
Warum? Um Energie zu verschenken?
Matze schrieb:> Dabei binn ich mir noch nicht sicher ob die gezeigte Schaltungsvariante> funktioniert.
Die Schaltung macht keinen Sinn,
Versorge deine uC aus dem Akku, dauernd, und schlate nur das Solarpanel
weg, was man übrigens durch Kurzschliessen macht. Dein Transistor taugt
nur als Tiefentladeschutz.
Eine Rückstromdiode fehlt deiner Schaltung auch.
MaWin schrieb:> Versorge deine uC aus dem Akku, dauernd, und schlate nur das Solarpanel> weg, was man übrigens durch Kurzschliessen macht. Dein Transistor taugt> nur als Tiefentladeschutz.
Warum sollte der uC aus dem Akku versorgt werden, es reicht doch wenn er
bei ausreichend Sonne betrieben wird, wozu immer?
Wenn ich die Solarzelle kurzschließe schädige ich über lange Zeit das
Modul, da ich eine Zelle als Verbraucher betreibe.
Warum taugt er nur als Tiefentladeschutz?
Er kann den Stromkreis trennen und schließen.
Warum soll es so nicht möglich sein, den Stromkreis bei voller Batterie
aufzutrennen?
MaWin schrieb:> Eine Rückstromdiode fehlt deiner Schaltung auch.
Der Transistor soll die Funktion der Rückstromdiode übernehmen, nur dass
er etwa 100mV bei 1A statt 0,7V verbraucht.
Erklärt doch bitte genauer warum die Schaltung keinen Sinn macht.
Matze schrieb:> Erklärt doch bitte genauer warum die Schaltung keinen Sinn macht.
Sie ist nicht in der Lage, bei vollem Akku die Solarzelle abzuklemmen
und bei leerer werdenden wieder anzuklemmen, weil sie sich selbst vom
Akku abgeklemmt hat und damit nicht mehr messen kann.
Produziert die Solarzelle zu wenig Spannung, leiten die Dioden in deinem
MOSFET wieder, so daß der Akku doch den uC versorgt und auch Strom durch
die Solarzelle fliesst die den Akku entladen. Das kann man natürlich
durch noch einen antiseriellen MOSFET verhindern.
Matze schrieb:> Wenn ich die Solarzelle kurzschließe schädige ich über lange Zeit das> Modul, da ich eine Zelle als Verbraucher betreibe.
Im Gegenteil. Eine Solarzelle im Leerlauf produziert auch Strom und der
fliesst wo lang ? Genau, durch die Solarzelle (die besteht ja aus Dioden
in Leitrichtung, wenn man sie schwarz lackieren würde). Und produziert
somit Abwärme durch die Verluste a) in den Leiterbahnen b) im
Halbleitermaterial bei ca. 0.7V Vorwärtsspannung. Ist sie extern
kurzgeschlossen, entstehe die Verluste den Strom nach draussen zu leiten
in den Leiterbahnen nach wie vor, aber keine weiteren Verluste im
Halbleiter und damit keine so hohe Wärme. Und Wärme schädigt au Dauer
(Arrhenius).
Matze schrieb:> Ein P-Fet kann so wohl nicht eingesetzt werden, da der uC keine> Open-Collector-Ausgänge hat
Eine exakte solche Schaltung arbeitet bei mir seit Monaten auf dem
Fensterbrett. Du kannst einen ProFet mit Ladungspumpe verwenden, der 5V
kompatible Eingänge hat. Und als 5V Regler nimmst Du einen Low Drop
Regler mit 30uA Ruhestrom. Ladung erfolgt einfach 2 Takt mässig. Bei mir
pendelt er zwischen 14.3 und 13.7V. Glaube das sind nur 8 Bauteile +
LEDS, codiert auf einem Attiny84 mit Arduino IDE.
Christian J. schrieb:> Eine exakte solche Schaltung arbeitet bei mir seit Monaten auf dem> Fensterbrett.
Da ist aber dein µC über den Akku mit Strom versorgt.
Und die BAT41 hast Du auch noch drin (sinnvoll).
MaWin schrieb:> Sie ist nicht in der Lage, bei vollem Akku die Solarzelle abzuklemmen> und bei leerer werdenden wieder anzuklemmen, weil sie sich selbst vom> Akku abgeklemmt hat und damit nicht mehr messen kann.
Dass ist kein Problem, warum sollte auch was gemessen werden, wenn das
Modul keine ausreichende Spannung hat.
MaWin schrieb:> Produziert die Solarzelle zu wenig Spannung, leiten die Dioden in deinem> MOSFET wieder, so daß der Akku doch den uC versorgt und auch Strom durch> die Solarzelle fliesst die den Akku entladen. Das kann man natürlich> durch noch einen antiseriellen MOSFET verhindern.
Stimmt, die Body-Diode leitet, so müsste man wohl doch eine Seriendiode
vorsehen.
Was ist ein Antiserieller Mosfet ?
Ein P-Mos in Reihe zum N-Mos?
MaWin schrieb:> Im Gegenteil. Eine Solarzelle im Leerlauf produziert auch Strom und der> fliesst wo lang ? Genau, durch die Solarzelle (die besteht ja aus Dioden> in Leitrichtung, wenn man sie schwarz lackieren würde).
Dass verstehe ich nicht, wie soll inerhalb einer Reihenschaltung die
keinen vollständigen Stromkreis bildet Strom fließen?
Meinst Strom durch Rekombination in PN-Übergang?
--> Der ist wohl immer da.
MaWin schrieb:> st sie extern> kurzgeschlossen, entstehe die Verluste den Strom nach draussen zu leiten> in den Leiterbahnen nach wie vor, aber keine weiteren Verluste im> Halbleiter und damit keine so hohe Wärme. Und Wärme schädigt au Dauer> (Arrhenius).
Zum einen, wenn ich das Modul wirklich auf 0V kurzschließe, habe ich in
der Zelle die den niedrigsten Strom liefern kann eine negative Spannung.
Zum anderen, wenn ich nicht auf 0V sondern z.b. auf 10V halte, benötige
ich einen dicken Kühlkörper.
Wenn ich also nicht kurzschließe, sondern auftrenne netnehme ich keine
Leistung (--> keine Wärme) und zwinge auch keine Einzelzelle eine
negative Spannung anzumehmen.
Christian J. schrieb:> Eine exakte solche Schaltung arbeitet bei mir seit Monaten auf dem> Fensterbrett. Du kannst einen ProFet mit Ladungspumpe verwenden, der 5V> kompatible Eingänge hat.
Danke für die Idee, Fet's mit interner Ladungspumpe kannte ich noch
nicht.
Christian J. schrieb:> Und als 5V Regler nimmst Du einen Low Drop> Regler mit 30uA Ruhestrom.LP2950 hat ca 200uA Stromaufnahme, habe jedoch keinen besseren mit
mindestens 15V Eingangsspannung gefunden.
Matze schrieb:> Dass verstehe ich nicht, wie soll inerhalb einer Reihenschaltung die> keinen vollständigen Stromkreis bildet Strom fließen?> Meinst Strom durch Rekombination in PN-Übergang?> --> Der ist wohl immer da.
Die Solarzelle bildet in sich bereits einen vollständigen Stromkreis,
daher steigt die Leerlaufspannung auch nicht über Zellenanzahl*0.7V.
Man kann sich das vorstellen, als ob die durch Photonen stromliefernde
Batteriezelle parallel zur Diode ist aus der die Solarzelle=Photodiode
zwangsweise intern besteht, beides findet natürlich in derselben
Sperrschicht statt. Daher kann aus einer Solarzelle nur Strom angezogen
werden, wenn die externe Spannung des Verbraucher kleiner ist als die
Diodenflusspannung, also eher 0.5V beträgt.
1
Diode
2
+--|<|--+
3
| |
4
| | |
5
+--| |--+
6
|
7
Photostrom
> Zum einen, wenn ich das Modul wirklich auf 0V kurzschließe, habe ich in> der Zelle die den niedrigsten Strom liefern kann eine negative Spannung.
Nein. Jede Zelle liefert Strom, ausser es ist ganz dunkel.
> Wenn ich also nicht kurzschließe, sondern auftrenne netnehme ich keine> Leistung (--> keine Wärme)
Du solltest dich noch etwas über Solarzellen schlaulesen.
MaWin schrieb:>> Zum einen, wenn ich das Modul wirklich auf 0V kurzschließe, habe ich in>> der Zelle die den niedrigsten Strom liefern kann eine negative Spannung.>> Nein. Jede Zelle liefert Strom, ausser es ist ganz dunkel.
Nein, eine Reihenschaltung von Stromquellen, meinetwagen 3 Stück wird
Kurzgeschlossen. Jede reale Stromquelle hat einen Innenwiderstand.
Die 1. und 3. Stromquelle können 200mA liefern, Innenwiderstand = 1 Ohm
Die 2. nur 100mA , Innenwiderstand = 2 Ohm
--> je 0,2V an Zelle 1 und 3 = 0,4V
--> Theoretisch 0,2V an Zelle 2
Gesamtstrom der Reihenschaltung wurd jedoch durch 2. auf 100mA begrenzt.
--> je 0,1V an Quelle 1. und 3.
--> 0,2V an Quelle 2.
So nun liegen über Quelle 1 und 3 jeweils 0,1V @ 100mA
Über Quelle 2 liegen -0,2V @ 100mA
--> Somit verbraucht Quelle 2 Energie
--> Die Solarzelle die den geringsten Strom (aufgrund von
Fertigungstolleranzen) liefern kann hat den höchsten Ri und nimmt somit
im Kurzschluss Leistung auf.
Also ich verstehe gerade nicht so ganz wie mit der 12v Zelle überhaupt
der Akku auf 13.7V geladen werden soll. Zumal die spannung der Zelle bei
erwärmung noch weiter sinkt.
Wäre es nicht viel sinnvoller die Zelle mit mit zum bsp. Einem
boost-converter zu belasten? Das hat doch den Vorteil,dass man zum einen
die Zelle im MPP (maximal power point) betreiben kann und zum anderen
eine konstante Zwischenkreisspannung zum laden erzeugen kann. Würde nur
einen weiteren mosfet und ne induktivität benötigen.
Schaltung.png
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