Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Solarzellen -> Akku -> ca. 3 V Mikrocontroller im Standby


von Info (Gast)


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Brauche ein bisschen Rat zur Stromversorgung: Controller kann zwischen 
1.8 - 3.6 V, wacht ca. 5x am Tag auf und braucht ein paar mA für ein 
paar Sekunden , sonst uA.

Also, welchen Akku wie laden?


- NiMH (1-1.2, 2-2.4, 3-3.6, 4-4.8 V) oder LiPo (3-4.2V), 
Tiefentladungsschutz
- Spannungsregler bei Akkuspannung > Versorgungsspannung: Linearregler 
(Eigenstromverbrauch fast ohne Last?) oder Schaltregler (muss dauernd 
laufen)?
- Solarzellen n*0.5 V >= Batteriespannung
- Ladeschaltung: begrenzt Spannung, Strom
- Direkte Sonneneinstrahlung (Akku-Temperatur)

KISS:

- NiMH Standardzellen auch mit geringer Selbstentladung (LSD) überall 
erhältlich ist mein Favorit. Alle paar Jahre mal die Akkus tauschen ist 
OK.
- Kein Regler macht keine Verluste
- Also 5 oder 6 PV Zellen (2 Dünnschicht-Arrays aus 1€ 
Garten-Solarlicht?) mit Schottky direkt an die Akkus?
- fahrlässige Tiefentladung kann der Mikrocontroller verhindern, in dem 
er die Spannung misst und ggf. nichts tut.

Plausibel?

von Stefan F. (Gast)


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Ich würde drei NiMh Zellen nehmen. Da der Laststrom gering ist, kannst 
du sie einfach ohne Laderegler an eine entsprechend kleine Solarzelle 
hängen. Für 3 Zellen in Größe AA würde ich eine 6V Solarzelle mit 
maximal 50mA verwenden. Diode gegen Rückstrom nicht vergessen.

von Baendiger (Gast)


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Guck dir mal Supercaps (Goldcaps) an. Wenn der Controller wirklich nur 5 
mal täglich wenige mA benötigt, sollte das reichen. Sind quasi sehr 
leistungsfähige Kondensatoren.

von MWi (Gast)


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Info schrieb:

> - fahrlässige Tiefentladung kann der Mikrocontroller verhindern, in dem
> er die Spannung misst und ggf. nichts tut.

paß halt auf, das die Spannungsmessung in Summe nicht mehr Strom braucht 
als der uC wenn er eingeschaltet ist... Widerstandspannungsteiler sind 
da nicht die beste Wahl, Dein Freund ist die RC-Zeitkonstante.

dazu gibts einige ANs von TI zu deren MSP430-Prozessoren...

>
> Plausibel?

Ja.

MiWi

von Info (Gast)


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Habe mal was von 1.45 V NiMH "Ladeschlussspannung" gelesen, das wären 
also max. 4,35 V. Falls (versehentlich) Batterien eingelegt werden 
sollten sind's auch deutlich über 3.6 V.
Goldcap gucke ich mir auch mal an, danke. Den Energiebedarf kenne ich 
noch nicht genau, evtl. kommt noch 'ne LED dazu (feature creep).

Der Gedanke, notfalls Batterien einlegen zu können würde mir aber 
gefallen.
Schaden den Alkali-Zellen ein paar mA Ladestrom? Ich habe mal gesehen, 
dass sie in Grenzen auch geladen werden könnten.

Naja, ich finde erstmal die Solarzellen und werde es ausprobieren.
Danke für die Unterstützung!

von Info (Gast)


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MWi schrieb:
> paß halt auf

Guter Hinweis. Ich dachte daran, dass beim Aufwachen die Spannung 
gemessen wird - ist es kritisch, wird der Aufwachinterrupt deaktiviert 
(vorher noch einen kleinen Flipdot umwerfen? eigentlich keine schlechte 
Idee .. :-).

von Stefan F. (Gast)


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> Habe mal was von 1.45 V NiMH "Ladeschlussspannung" gelesen

Das ist richtig, muss man im Schaltungsdesign berücksichtigen. Drei 
Zellen und eine Diode in Reihe sind eine einfache Lösung die oft (aber 
nicht immer) geeignet ist.

von Uwe B. (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)


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Bei wenigen mA für wenige Sekunden wenige Male am Tag, was spricht gegen 
eine CR3220?

von Info (Gast)


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Dass sie irgendwann leer ist :-)
Aber wie nachträglich erwähnt: es könnte noch eine LED dazukommen, dann 
brauch ich doch mehr Strom...

von batman (Gast)


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Anstatt nach 2 Jahren die Akkus zu wechseln, würde ich lieber nach 4 
Jahren die Primärzellen (Alkali) wechseln. Die sind auch überall 
erhältlich.

von Kai S. (kai1986)


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Hallo,

eine weitere Option wäre eine LiFePO4 Zelle (2,5V-3,6V). Die 
Standardzellen (18650er) haben normal alle höhere zulässige Ladeströme 
als ein kleines Solarmodul Kurzschlussstrom, von daher wird lediglich 
eine Überspannungsbegrenzung benötigt. Bei genügend Kapazität (üblich 
bei 18650er sind 1000-1500 mAh) kann man sich einen Tiefentladeschutz 
sparen, weil deiner Beschreibung nach die Zelle alleine mehrere Monate 
oder sogar Jahre halten würde.

Meine persönliche Rangliste:
- Primärzelle
- Supercap
- LiFePO4
- LiPo
-
-
- NiMH

Gruß Kai

von Manfred (Gast)


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Info schrieb:
> wacht ca. 5x am Tag auf und braucht ein paar mA für ein
> paar Sekunden , sonst uA.
Es würde es mal mit Rechnen versuchen, was ich neulich aufgrund eines 
ähnlichen Problems auch getan habe.

Annahme: 10 µA für 8000 Sekunden, dann 35 mA für 10 Sekunden
Mein Ergebnis: 470 mAh pro Jahr.

Mit drei Alkali-AA könnte man das drei bis fünf Jahre, da macht Solar 
keinerlei Sinn. Ich könnte auch eine 18650-LiIon dran packen.

Info schrieb:
> Habe mal was von 1.45 V NiMH "Ladeschlussspannung" gelesen,
Das ist Blödsinn - NiMH hat keine definierte Ladeschlußspannung. 
Erfahrungswerte sagen, dass man für den gewünschten Strom bis an 1,7 V 
pro Zelle braucht. NiMH ist sowieso Mist, weil die auf Überladung 
weitaus sensibler als NiCd reagieren und man den Ladezustand praktisch 
nicht messen kann. Bei unklarer Leistungsbillanz kommen nur Blei oder 
Lithium in Frage.

MWi schrieb:
> paß halt auf, das die Spannungsmessung in Summe nicht mehr Strom braucht
> als der uC wenn er eingeschaltet ist... Widerstandspannungsteiler sind
> da nicht die beste Wahl,
Guter Hinweis! In meinem Gebilde habe ich 12V-Blei, da schalte ich den 
Teiler mit einem P-FET an. Der FET war gerade vorhanden, ich brauche 
nach dessen Einschalten aber 2 ms Pause, bevor der Wert zuverlässig ist. 
Kann ich verschmerzen, ich brauche in Summe unter 5% meiner sonstigen 
Last und habe damit keinen Grund zur Hardwareoptimierung gesehen.

Zum Meßteiler: Bei dem geringen Strom sollte die Sättigungsspannung 
eines µC-Ausgangs doch zu vernachlässigen sein, könnte mir die Idee 
kommen, den Teiler aus einem Ausgang des µC zu speisen?

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Lithiumthionyl-Primärzelle, fertig. Läuft ein paar Jahre in deiner 
Anwendung.

von Manfred (Gast)


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H.Joachim S. schrieb:
> Lithiumthionyl-Primärzelle, fertig. Läuft ein paar Jahre in deiner
> Anwendung.
Bloß nicht: Die Dinger sind schweineteuer und mögen keinen Strom. Da 
Thema hat mich selbst schon gekniffen und war erst neulich irgendwo im 
Mikrocontroller.net thematisiert.

Tadiran sagt:

Spannungssack
Wenn eine Batterie zum ersten Mal nach längerer Lagerung belastet wird, 
fällt die Spannung von der Leerlaufspannung (OCV, open circuit voltage) 
auf den Wert der Betriebsspannung ab, der vom Entladestrom abhängig ist. 
Bei kleinen Strömen stabilisiert sich die Spannung sofort, s. Kurve A in 
Abbildung 2-2. Bei relativ hohen Strömen kann jedoch eine 
Übergangsperiode eintreten, in der die Spannung anfangs unter das 
Spannungsplateau absinkt, bevor sie sich wieder stabilisiert.

http://www.tadiranbatteries.de/pdf/technische-broschuere-ltc-batterien.pdf

von hinz (Gast)


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Uwe B. schrieb:
> Bei wenigen mA für wenige Sekunden wenige Male am Tag, was spricht
> gegen
> eine CR3220?

Du meinst wohl CR2320. Die hat wenig Kapazität fürs Geld. Ich würde ehr 
an CR123A denken.

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