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.
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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.
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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.
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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.
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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.
1 | Diode |
2 | +------+--|>|------+----------+--------+---+---+-----+ |
3 | | | | | | | | | |
4 | | | R12 | R23 10k | | |
5 | | | | +---------+ | | | |S |
6 | | | +-R13-|Out2 Out1|---)---+---(----|I P-MOSFET |
7 | | | N-MOSFET | | | | | | |
8 | + | I|----+-----(-----|Hys2 Hys1|---+ | | |
9 | Solarmodul S| | | | | | | + | |
10 | - | | | | | ICL7665 | R22 Akku | |
11 | | | | | | | | | - | |
12 | | | 10k +-----|Set2 Set1|---+ | | |
13 | | | | | +---------+ | | | + |
14 | | | | R11 | R21 | Verbraucher |
15 | | | | | | | | | - |
16 | +------+-----+-----+----------+--------+-------+-----+ |
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).
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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: > Danke für die Idee, Fet's mit interner Ladungspumpe kannte ich noch > nicht. Die sind rundum abgesichert und Du kannst im High-Side Strang schalten mit einer Spannung, die kleiner ist als die Schaltspannung. Entweder 5V auf Pin oder Pin nach Masse, es gibt beides. Natürlich gibts die auch als smd. Nachteil: Die Schaltgeschwindigkeit liegt im Bereich Millisekunde. Dürfte hier aber egal sein. Vorteil: Du hast nur eine Massenbahn, alles auf gleichem Potential. http://www.infineon.com/cms/de/product/power/smart-low-side-and-high-side-switches/high-side-switch/automotive-smart-high-side-switch-profet/BTS442E2/productType.html?productType=db3a3044252f0d6f01256e23fda4281e
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.
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