Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik NiMh mit Solarzellen laden - passende Schaltung gesucht


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von Frank S. (hobbyist)


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Ich bin auf der Suche nach einer Ladeschaltung, mit der es möglich ist, 
zwei in Reihe geschaltete AA-Eneloop-Akkus (NiMh) per Solarzelle zu 
laden, die aber gleichzeitig eine Schaltung versorgen.

Hintergrund ist die Idee, eine "Wetterstation" auf Basis eines ESP8266 
zu erstellen. Der ESP8266 soll in einem Abstand von 5, 10 oder 15 
Minuten (das muss ich dann austesten) die angeschlossenen Sensoren 
auslesen und die Daten per Wlan versenden. Da sich der ESP draußen 
befindet und ein Akkubetrieb auf Grund des Stromverbrauchs nur bedingt 
möglich ist, hatte ich die Idee, die Akkus über ein Solarmodul (oder 
mehrere) nachzuladen, so dass ein Dauerbetrieb ermöglicht wird.

Also Solarmodul habe ich etwas in der Art gedacht: ebay 281887031840
Etwas größer wäre auch so etwas möglich: 361678141288

Der ESP8266 soll über einen Stepup-Wandler mit 3,3V versorgt werden.
Gedacht habe ich an diesen: 
http://www.exp-tech.de/pololu-3-3v-step-up-spannungsregler-u1v11f3

Kennt jemand eine Schaltung oder einen Laderegler, der zu meinem Projekt 
passen könnte?

: Verschoben durch Moderator
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Mach Dir mal Gedanken darüber, wie du den Zustand "Akku ist voll" 
erkennen willst.

Das Problem ist, dass du eine stark wechselhafte Last und einen stark 
wechselnden Ladestrom hast. Zudem wird der Ladestrom zeitweise geringer 
als der Laststrom sein. Das Delta-U Verfahren kannst du dann vergessen 
und den Ladeschluss thermisch zu erkennen dürfte bei wechselhafter 
Umgebungstemperatur auch schiwerig werden. Außerdem halten die Akkus 
nicht lange, wenn sie beim Laden heiß werden.

Ich würde dazu raten, lieber LiIo (oder Bleiakkus) zu verwenden. Da 
würde der Ladestrom durch die Leistung der Solarzelle begrenzt werden 
und eine simple Schaltung mit TL431 kann die Ladespannung auf 4,1V 
begrenzen, indem sie die überschüssige Energie ggf. mit einem Transistor 
verheizt.

https://www.mikrocontroller.net/attachment/296847/laderegler2.png

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Chinesische Lösung: NiMh-Akkus sind ziemlich hart im Nehmen - da lohnt 
sich der ganze Zinnober nicht wirklich. Einfach einen Stepdown-Wandler 
mit Ausgangsspannung 0,1V über Ladeschluss zwischen Solarmodul und Akku 
- fertig (mein Solarmodul hat 12V Leerlaufspannung).

Funktioniert bei mir mit einer Arduino-Schaltung seit ca. 2 Jahren 
problemlos. Als Akkus benutze ich 4 x R6 Envelopes ... ok ok das ist 
weit entfern von jeder Optimierung (MPP usw.), reicht in meinem Falle 
aber vollkommen aus.

: Bearbeitet durch User
von batman (Gast)


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Beste Ladeschaltung wäre hier wohl eine Diode, um den Rückstrom zu 
sperren und die frißt schon genug von den zu erwartenden max. 1/2 Watt 
Ladeleistung weg. Warum nicht 3 Akkus in Reihe, das wäre bei den 
Spannungen viel effizienter.

von Frank S. (hobbyist)


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@Stefan,

genau die Gedanken habe ich mir gemacht. Nur bin ich leider zu keinem 
vernünftigen Ergebnis gekommen. Auch den Einsatz von LiIo (18650) hatte 
ich in Erwägung gezogen, aber auch dafür keine Schaltung gefunden, die 
zu dem Einsatzzweck passt.

Die von Dir verlinkte Schaltung ist so genial wie einfach. Danke für den 
Link. Damit sollte mein Problem gelöst sein, denke ich. Wobei ich 
gespannt bin, wie lange der LiIo Akku das mit macht. Aber da die ja 
nicht allzu teuer sind, wäre ein Verlust zu verschmerzen.

Eine Frage hätte ich dazu aber noch.
Zu R1 ist kein Wert angegeben. Welchen sollte man da nehmen? Oder ist 
der nur optional, für den Fall, dass die 1K von von P1 nicht ausreichen?

@Frank
Das wäre dann die Holzhammermethode als Alternative. Da aktuell noch in 
der Planungsphase bin, werde ich das mal als Alternative in Erwägung 
ziehen.

@Gast
Drei Akkus wären knapp außerhalb der Spezifikation des verlinkten 
Stepup/down Wandlers. Zwei Eneloops würde ich in der Kombination als 
optimal annehmen.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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LiIo Akkus sind sehr lange haltbar, wenn sie nicht knalle voll geladen 
werden. Deswegen hatte ich 4,1 Volt empfohlen. 4,0 Volt wären auch ok.

Achte darauf, dass die Akkuspannung beim Einbau geringer sein muss, als 
die durch den TL431 vorgegebene Ladeschlussspannung. Sonst bekommst du 
einen Kurzschluss.

Das ESP Modul betreibst du dann über einen LF33CV. Damit kannst du die 
Kapazität des Akkus nicht ganz ausnutzen, musst ihn halt passend zur 
Anforderun entsprechend größer dimensionieren.

: Bearbeitet durch User
von Sascha_ (Gast)


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Frank E. schrieb:
> Chinesische Lösung: NiMh-Akkus sind ziemlich hart im Nehmen - da
> lohnt
> sich der ganze Zinnober nicht wirklich. Einfach einen Stepdown-Wandler
> mit Ausgangsspannung 0,1V über Ladeschluss zwischen Solarmodul und Akku
> - fertig (mein Solarmodul hat 12V Leerlaufspannung).

Noch deutlich chinesischer sind die Solarlampen in Steinklotz-Optik im 
Baumarkt: Solarzelle an NiMH Zelle mit Lötfahne.

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