Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Motor am Solarmodul / Zelle


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von Haar (Gast)


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Guten Tag,

mein Ziel ist es einen Motor mit Hilfe einer kleinen Solarzelle langsam 
zu drehen. Die Drehungen müssen nicht kontinuierlich sein. Es kann auch 
immer nur ein Stück gedreht werden.

Es handelt sich um einen kleinen Motor ( 3,3 V)


Der Motor benötigt einen etwas höheren Strom um zu starten. Da meine 
kleine Solarzelle bei diffusem Licht selbst nach dem Start nicht genug 
Strom liefert fällt ein kontinuierlicher Betrieb aus.

Es reicht wenn der Motor nach etwa 4 Sekunden einen kleinen Schub 
bekommt.

Dafür habe ich zwei Schaltungen entworfen.

Bei der einen Schaltung versorgt die PV-Zelle einen µC, unterstützt 
durch NiMH Batterien. Parallel dazu wird ein Kondensator geladen. Nach 
einer gewissen Zeit lässt der µC den Transistor leiten und der Motor 
dreht sich etwas.

Bei der anderen Schaltung habe ich darüber nachgedacht nach dem 
langsamen Laden eines Kondensators mit Hilfe von OPVs einen Transistor 
leitend zu machen, wodurch sich der Motor ebenfalls dreht, da sich ein 
Kondensator über den Motor und dem Transistor entladen kann.


Vielleicht habt ihr einige Tipps wie man so eine Schaltung korrekt 
aufbaut.
Danke :D

Gruß
Haar

: Verschoben durch Admin
von Haar (Gast)


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Hea die erste Schaltung ist aufm Kopf...
will hier keinen unnötigen Speicherplatz belegen und lade das erstmal 
nicht nochmal hoch.

von Haar (Gast)


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Und wegen dem Begriff Solarzelle / Modul.
Modul = mehrere Solarzellen
Also mein Modul hat mehr als nur 0,7 V, jedoch nicht bedeutend mehr als 
12 V

von THOR (Gast)


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Haar schrieb:
> Bei der anderen Schaltung habe ich darüber nachgedacht nach dem
> langsamen Laden eines Kondensators mit Hilfe von OPVs einen Transistor
> leitend zu machen, wodurch sich der Motor ebenfalls dreht, da sich ein
> Kondensator über den Motor und dem Transistor entladen kann.

Bis auf die Dimensionierung (die schwer zu beurteilen ist mit so wenig 
Infos) funktioniert die Schaltung anscheinend gut:

Der Kondensator am ersten OPV lädt sich auf, dann läuft der Motor 
irgendwann los. Die Spannung am 1000uF wird dann immer geringer, die am 
Spannungsteiler für den zweiten OPV damit auch. Für den + Eingang vom 
ersten OPV gilt das gleiche.
Der Motor dreht sich eine Zeitlang, geht dann wieder aus.

Das ganze ist ein Oszillator der um eine gewisse Spannung 
herumoszilliert. Nur mit welcher Frequenz ist so ne Frage.

Ich würds mal simulieren: www.falstad.com/circuit

Der Motor ist ein Lastwiderstand (aus Einfachheitsgründen, ggf. mit 
Widerstand parallel zu Reihenschaltung Widerstand + Kondensator für 
Modellierung des Einschaltstroms) und die Solarzelle ne Stromquelle mit 
antiparallelgeschalteter Diode (siehe Wikipedia) von 10V Flussspannung.

von THOR (Gast)


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Nachtrag: Der Motor geht erst aus, wenn die Spannung zu niedrig geworden 
ist.

Den Kondensator aktiv über den OPV zu entladen wäre besser.

von Haar (Gast)


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Ich werde das ganze mal mit einem NE555 probieren . Der soll einen 
Tranistor ansteuern der kurz leitet und dann wieder sperrt. in der Zeit 
wo der Sperrt lädt sich ein Kondensator auf. In der zeit wo er leitet 
entlädt sich der kondensator über den Transistor. Am Kollektor ist auch 
der Motor angeschlossen.

ma gucken.

Danke für den Tipp mit dem Simulationsprogramm. Das benutze ich seit dem 
ich das gelesen habe :D

Gruß
Haar

von Haar (Gast)


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Ok hier ist der Link zu der Simulation:


http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+1+0.000005+10.20027730826997+38+5+43%0A165+160+144+304+144+2+4.616196766040377%0Aw+288+208+512+208+0%0Ac+128+288+128+368+0+0.00001+2.065331158343924%0Aw+128+288+128+240+0%0Aw+128+240+160+240+0%0Aw+160+272+160+288+0%0Aw+160+288+128+288+0%0Ar+128+240+128+176+0+3000%0Aw+128+176+160+176+0%0Ar+128+176+128+96+0+5000%0Aw+128+96+304+96+0%0Aw+304+96+304+176+0%0Aw+304+176+288+176+0%0Aw+288+176+288+112+0%0Aw+288+112+224+112+0%0Ac+128+96+32+96+0+0.00001+4.616195389237968%0Aw+32+96+32+368+0%0Ag+32+368+32+416+0%0Ag+128+368+128+416+0%0Ar+288+112+512+112+0+1000%0Aw+512+112+512+208+0%0Aw+576+176+576+64+0%0Aw+576+64+224+64+0%0Aw+224+64+224+112+0%0Ag+576+336+576+416+0%0At+512+272+512+320+0+1+0.6265595806637818+0.6422226925176648+100%0Ag+496+320+496+448+0%0Ar+512+240+512+272+0+1000%0Aw+512+240+512+208+0%0Aw+528+352+672+352+0%0Aw+672+320+672+240+0%0Ac+736+160+736+368+0+0.000049999999999999996+3.936116539566963%0Aw+736+160+736+64+3%0Ag+736+368+736+432+0%0Ar+672+240+672+160+0+600%0Aw+672+160+672+96+3%0Aw+672+96+720+96+0%0Ad+624+64+704+64+1+0.805904783%0Aw+624+64+576+64+0%0Aw+720+96+720+80+0%0Aw+704+64+720+64+0%0Aw+720+64+720+80+0%0Aw+720+64+736+64+0%0Ai+544+240+544+176+0+0.01%0Ad+576+176+576+224+1+0.805904783%0Aw+544+176+576+176+0%0Aw+544+336+576+336+0%0Aw+576+256+576+272+0%0Aw+544+240+544+272+0%0Ad+576+240+576+256+1+0.805904783%0Ad+576+224+576+240+1+0.805904783%0Ad+576+272+576+288+1+0.805904783%0Ad+576+288+576+304+1+0.805904783%0Aw+544+272+544+304+0%0Aw+528+320+528+352+0%0Aw+672+352+672+320+0%0Aw+544+336+544+304+0%0Ad+576+304+576+320+1+0.805904783%0Ad+576+320+576+336+1+0.805904783%0A

von Haar (Gast)


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http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+1+1+32.755850052045055+38+5+43%0A165+160+144+304+144+2+4.816385933810871%0Aw+288+208+512+208+0%0Ac+128+288+128+368+0+0.001+1.2414298173181262%0Aw+128+288+128+240+0%0Aw+128+240+160+240+0%0Aw+160+272+160+288+0%0Aw+160+288+128+288+0%0Ar+128+240+128+176+0+1000%0Aw+128+176+160+176+0%0Ar+128+176+128+96+0+6000%0Aw+128+96+304+96+0%0Aw+304+96+304+176+0%0Aw+304+176+288+176+0%0Aw+288+176+288+112+0%0Aw+288+112+224+112+0%0Ac+128+96+32+96+0+0.000001+4.816381772001397%0Aw+32+96+32+368+0%0Ag+32+368+32+416+0%0Ag+128+368+128+416+0%0Ar+288+112+512+112+0+1000%0Aw+512+112+512+208+0%0Aw+576+176+576+64+0%0Aw+576+64+224+64+0%0Aw+224+64+224+112+0%0Ag+576+336+576+416+0%0At+512+272+512+320+0+1+0.6455458591189797+0.644364246617476+100%0Ag+496+320+496+448+0%0Ar+512+240+512+272+0+500%0Aw+512+240+512+208+0%0Aw+528+352+672+352+0%0Aw+672+320+672+240+0%0Ac+736+160+736+368+0+0.00009999999999999999+-0.5476628536414253%0Aw+736+160+736+64+3%0Ag+736+368+736+432+0%0Ar+672+240+672+160+0+600%0Aw+672+160+672+96+3%0Aw+672+96+720+96+0%0Ad+656+64+704+64+1+0.805904783%0Aw+720+96+720+80+0%0Aw+704+64+720+64+0%0Aw+720+64+720+80+0%0Aw+720+64+736+64+0%0Ai+544+240+544+176+0+0.01%0Ad+576+176+576+224+1+0.805904783%0Aw+544+176+576+176+0%0Aw+544+336+576+336+0%0Aw+576+256+576+272+0%0Aw+544+240+544+272+0%0Ad+576+240+576+256+1+0.805904783%0Ad+576+224+576+240+1+0.805904783%0Ad+576+272+576+288+1+0.805904783%0Ad+576+288+576+304+1+0.805904783%0Aw+544+272+544+304+0%0Aw+528+320+528+352+0%0Aw+672+352+672+320+0%0Aw+544+336+544+304+0%0Ad+576+304+576+320+1+0.805904783%0Ad+576+320+576+336+1+0.805904783%0At+256+400+368+400+0+-1+5.303084253947322+0.000004161759481924321+100%0Aw+368+384+368+176+3%0Aw+368+176+544+176+0%0Ar+256+304+256+368+0+1000%0Aw+256+400+256+368+3%0Aw+256+304+464+304+0%0Aw+464+304+464+224+0%0Aw+464+224+288+224+0%0Aw+288+224+288+208+0%0Aw+368+416+640+416+0%0Aw+640+416+640+64+0%0Aw+640+64+656+64+0%0A


In der Realität habe ich es schon fast geschafft...
Ich habe nur noch ein Problem mit nem gebrauchten pnp transistor.. wenn 
man an den Emitter eine Spannung legt kann man am Kollektor und an der 
Basis die gleiche Spannung messen! ?
Der ist evtl. defekt?

von batman (Gast)


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Oder auch nicht, je nach Spannung.

Er muß immer von P nach N leiten, also beim PNP Plus an Emitter oder 
Kollektor leitet zur Basis (N) durch. Umgekehrt sperrt er jeweils.

von Haar (Gast)


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naja das ding klappt jetzt zwar mit Batterie.
Aber wenn ich an den ne 555 mein schwaches Solarmodul anschließe bricht 
die spannung auf 2 v zusammen!

von Haar (Gast)


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http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/snt/snt_deu/sntdeu3.pdf
ob das jetzt was bringt ?
also natürlich wäre ein mpp sucher auch gut.

von S. (Gast)


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Haar schrieb:
> Aber wenn ich an den ne 555 mein schwaches Solarmodul anschließe bricht
> die spannung auf 2 v zusammen!

Der braucht evtl. zuviel Strom und ein festes Tastverhältnis ist auch 
nicht gut. Der Motor soll erst angehen wenn genug Ladung gespeichert 
ist.

Dein OpAmp-Ansatz ist schon ok, aber etwas undefiniert (je nach Offset 
ist bei 9,3V an + und - das Ergebnis 0 oder 9,3V oder irgendwas 
dazwischen). Braucht auch Rail2Rail-Opamps.

Ich würde da eher die alten CMOS4000 nehmen. Und auch einen Mosfet als 
Schalter. Etwa wie im Anhang. R4/R5 müssen dann noch an die 
Schaltschwellen angepasst werden (können auch entfallen: R4>Brücke, 
R5>offen)

von Haar (Gast)


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Ok Danke.  Das ist natürlich interessant.
Ein paar Fragen weil das noch nicht so kapier.

Dieser c3 kann sich aufladen. Kann der sich auch wieder entladen?

Wenn an dem ersten Schmidt trigger High anliegt kommt bei ihm los raus. 
Low am 2ten erzeugt ein high.
http://www.cmos4000.de/cmos/4093.html

C2 ganz rechts lädt sich am Anfang auf.
Dann steigt die Spannung am 1. Schmidt triggern
Dann liefert der 2te Schmidt triggern ein High Signal und der Transistor 
leitet.
C2 entlädt sich bis die Spannung an den Schmidt triggern so weit unten 
is bis der Transistor wieder sperrt.

Was bringt c3?


Vielen Dank :)

von Simpel (Gast)


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Die Schaltschwelle liegt (ohne Hysterese) bei 3 x V_ZD. Mit Hysterese 
verbreitert sie sich entsprechend nach unten und oben. Die Grösse der 
Speicher (Elko und NiCd), bestimmt (neben der aktuellen Solarleistung) 
die Taktung.

von Haar (Gast)


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Danke S.

von Haar (Gast)


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Habe das vom Handy hochgeladen. War bisschen schwer.

Ich habe die Version von S.(gast) teilweise vrstanden.
Jetzt muss ich nochmal simple (gast) verstehen.


Vielen Dank erstmal?

von Kurt B. (kurt-b)


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Haar schrieb:
> Danke S.

Funktioniert das wirklich?

Bedenken: (Versorgung des IC) wenn die Spannung sehr gering ist 
funktioniert ev. das IC nicht.
Was ist wenn der Ausgang den FET schaltet dann baut sich nie eine so 
grosse Spannung auf dass das Ganze in die Gänge kommt.

 Kurt

von Teo D. (teoderix)


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Ich will dir keinesfalls, das basteln mit Elektronik verhageln!
Aber für dein Vorhaben gibt's spezielle, nicht zu teure, Motoren.
zB: 
https://www.conrad.de/de/solarmotor-sol300-sol-expert-1371438.html?gclid=CNPepOeo-dQCFUFmGwod9WAEjQ&insert_kz=VQ&ef_id=WWCesQAAAPurKvYe:20170708085825:s

"Bereits ab 8 mA und einer Spannung von lediglich 180 mV startet dieser 
Motor seine Drehbewegung. Ermöglicht wird dies durch einen speziellen 
internen Aufbau, der ein leichtgängiges Anlaufen gewährleistet. Der 
Motor eignet sich daher optimal für Solarzellen und alle Applikationen, 
die mit wenig Leistung auskommen müssen. Trotz dem modifizierten Aufbau 
bietet der Motor reichlich Drehmoment (11.24 g/cm). Bei voller Spannung 
von 6 V wird eine Drehzahl von ca. 6000 pro Minute erreicht. Die Kabel 
sind ca. 12 cm lang und farblich gekennzeichnet."

von THOR (Gast)


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Teo D. schrieb:
> Ich will dir keinesfalls, das basteln mit Elektronik verhageln!
> Aber für dein Vorhaben gibt's spezielle, nicht zu teure, Motoren.
> zB:
> https://www.conrad.de/de/solarmotor-sol300-sol-exp...
>
> "Bereits ab 8 mA und einer Spannung von lediglich 180 mV startet dieser
> Motor seine Drehbewegung. Ermöglicht wird dies durch einen speziellen
> internen Aufbau, der ein leichtgängiges Anlaufen gewährleistet. Der
> Motor eignet sich daher optimal für Solarzellen und alle Applikationen,
> die mit wenig Leistung auskommen müssen. Trotz dem modifizierten Aufbau
> bietet der Motor reichlich Drehmoment (11.24 g/cm). Bei voller Spannung
> von 6 V wird eine Drehzahl von ca. 6000 pro Minute erreicht. Die Kabel
> sind ca. 12 cm lang und farblich gekennzeichnet."

Ich hatte mal son Knex Solarset, da war auch ein Solarmotor drin. Wenn 
die ähnlich sind: Das Drehmoment ist unterirdisch.

von S. (Gast)


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Haar schrieb:
> Was bringt c3?

C3 als Versorgung für den Schmitt Trigger.

Kurt B. schrieb:
> Bedenken: (Versorgung des IC) wenn die Spannung sehr gering ist
> funktioniert ev. das IC nicht.

Da hast recht. Vor allem das erste Hochfahren wird ein Problem, weil die 
Schaltschwelle bei geringerer Betriebsspannung auch niedriger liegt.
Dann müssen vor R4 noch 2-3 Dioden. Quasi in Analogie zur 
NE555-Schaltung mit Z-Diode.
Gegen ein Einschalten bei < 3V (Unterspannung am CMOS) könnte eine 2,7V 
Z-Diode in Reihe zu R3. Statt dem Mosfet dann ein bipolarer (BC547C oder 
so).

von Teo D. (teoderix)


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THOR schrieb:
> Das Drehmoment ist unterirdisch.

Na mehr raus holen, als man rein steckt, geht natürlich nicht. ;)

Egal, passt eh nich zu seinem Solarmodul.

Wie wäre es da mit dem TLV431 zu arbeiten.
Hier könnte man sich ein paar Anregungen holen.
https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved=0ahUKEwi1gfLlrfnUAhUE7RQKHZF9AkEQFgg9MAI&url=http%3A%2F%2Fwww.vicorpower.com%2Fdocuments%2Fapplication_notes%2FUV_OV_APPNote.pdf&usg=AFQjCNEg8Jhr2phqAk-7EzlDHZvICDwxtQ&cad=rja
https://forum.allaboutcircuits.com/threads/l431.100978/#post-759472

von Michael B. (laberkopp)


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Teo D. schrieb:
> Wie wäre es da mit dem TLV431 zu arbeiten.

Zwar Spannungsreferenz drin, aber keine ordentliche FlipFlop 
Funktionalität.

Ein ICL7665 bietet die auch nicht, hat aber genug drin um sie durch eine 
hohe Hysterese zu realisieren. Leider hat der keine hohe Schaltleistung, 
braucht also einen extra-MOSFET.

Teo D. schrieb:
> Trotz dem modifizierten Aufbau
> bietet der Motor reichlich Drehmoment (11.24 g/cm

Hmm, geschönte Werbezahlen durch ungewöhliche Masseinheiten ? 0.0011 Nm.

von Simpel (Gast)


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Als Anhaltspunkt zum Drehmoment des Solarmotors:

4 St. Würfelzucker enstpr. 11,4g... diese werden an einem Hebelarm von 
1cm Länge, bzw einer Rolle mit r=1cm hochgezogen. Das dürfte das max. 
Drehmoment bei U_nom. 6V und entsprechender Stromaufnahme sein. Soo mies 
ist das nicht.

Allerdings, bei 0,2V - 3V kann man damit keine Wurstscheibe vom Brot 
ziehen... :)   Aber es gibt ja auch noch die Motorsätze mit 
Untersetzung.


@Haar

Zur Funktion
Beim 555 gilt: Trig übersteuert Thres.

D.h. wenn Thres statisch an Vcc liegt, wird das FF auschliesslich über 
Trig gesetzt (U_trig < 1/3Vcc) und resettet (U_trig > 1/3Vcc). Folglich 
geht der Ausgang des 555 erst dann auf High, wenn die 
Versorgungsspannung Ucc größer als 3mal die Z-Diodenspannung ist. Und 
Ucc wird vom Ladezustand der Speicher bestimmt.

Über den Hysterese-Pfad wird an CV der Referenzspannungsteiler-Zweig der 
Komparatoren abhängig vom Ausgang des 555 angehoben bzw. abgesenkt, was 
einer  rückkoppelnden Verschiebung der Triggerschwelle entspricht, 
welche den Hystereseeffekt bewirkt.

von Teo D. (teoderix)


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Michael B. schrieb:
> Teo D. schrieb:
>> Trotz dem modifizierten Aufbau
>> bietet der Motor reichlich Drehmoment (11.24 g/cm

Würdest du bitte solch Unterstellungen/Falsch-Zitate unterlassen!

Michael B. schrieb:
> Teo D. schrieb:
>> Wie wäre es da mit dem TLV431 zu arbeiten.
>
> Zwar Spannungsreferenz drin, aber keine ordentliche FlipFlop
> Funktionalität.

"nimm2" da stecken angeblich die Vitamine drin.
Alternativ könnte man auch erst mal die gepolsterten Links ansehen....
Die sowie so nur als "Anregung" (selber denken) gedacht waren!

von S. (Gast)


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Kurt B. schrieb:
> Bedenken: (Versorgung des IC) wenn die Spannung sehr gering ist
> funktioniert ev. das IC nicht.

Oder das ganze diskret aufbauen. Die Teile liegen dann evtl. auch schon 
rum.

Grün ist ein Variabler Modulstrom je nach Licht und Blau die Spannung 
überm Kondensator.
R9 (1Ohm) war nur zum Strom messen und kann durch eine Brücke ersetzt 
werden.

von S. (Gast)


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S. schrieb:
> Oder das ganze diskret aufbauen.

Quelle dazu ist hier: 
http://solarbotics.net/bftgu/tutorials_schmitt.html

von batman (Gast)


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Meine Solardiscokugel läuft nun schon ein paar Monate am Fenster mit 
einer NiMH Mignonzelle.

Beitrag "Re: Trigger für Solardiscokugel"

Funktioniert sogar bei indirektem Sonnenlicht, nachmittags und bei 
bedecktem Himmel - da werden entsprechend lange Ladepausen gemacht. Bei 
direkter Sommersonne läuft sie ständig.

von Haar (Gast)


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blau ist der ausgang des schmittz triggers und grün der strom durch den 
motor

von Haar (Gast)


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saaa

von Haar (Gast)


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Habe das jetzt wenigstens mal selbst versucht. das klappt noch nicht so 
ganz...

Beitrag #5070350 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Haar (Gast)


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nochmal  mit einer "verbesserung"..
das kostet schon einige nerven^^
ich muss die schaltung erst mal in der realität aufbauen..
morgen muss ich das vorzeigen. aber ich glaube nicht dass ich irgendwas 
hinbekomme!

von Haar (Gast)


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rwexaa

von Haar (Gast)


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aber zum glück nur als geschenk abgeben :D

von S. (Gast)


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Haar schrieb:
> nochmal  mit einer "verbesserung"..
> das kostet schon einige nerven^^
> ich muss die schaltung erst mal in der realität aufbauen..
> morgen muss ich das vorzeigen. aber ich glaube nicht dass ich irgendwas
> hinbekomme!

Nimm meine Schaltung oben.

Dein Schmitt-Trigger ist viel zu niederohmig. Verbraucht vmtl. mehr 
Strom als die Zelle liefert.

Dein Schmitt-Trigger steuert bei geringer Betriebsspannung den 
Ausgangstransistor auf (deswegen wohl auch D3-D5). Eine sinnvolle 
Spannung wird so kaum erreicht.

Was sollen Q4 und R9? Kurieren auch wieder nur die Anfahrphase mit 
unpassendem Ausgangspegel... Weg damit!

Kurzum wegen dem falschen Pegel beim Startup machst du die Schaltung 
kompliziert und schlecht, statt die Ursache im Schmitt-Trigger 
anzugehen.

Und: Simulier das ganze nie mit einer Spannungsquelle sondern mit einer 
Stromquelle und auch mit sinnvollen Anstiegszeiten ab 0mA.
Deine Spannungsquelle versorgt die Schaltung mit stabilen 9V auch wenn 
der Kondensator leer ist.

von Haar (Gast)



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@ Gast S.
Ok habe das gerade mal in LT_SPice eingebenen.
Mit einem konstanten Strom 5 mA funktioniert das. (zumindest auf den 
ersten Blick)

ich werde das ganze mal in der realität aufbauen und testen .

Quote Gast S.
"Und: Simulier das ganze nie mit einer Spannungsquelle sondern mit einer
Stromquelle und auch mit sinnvollen Anstiegszeiten ab 0mA."

ok mache ich .

Vielen Dank.

Gruß Haar

von Haar (Gast)


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Funktioniert!

momentan habe ich nur 2mF . ich denke wenn ich morghen noch 2m dazu 
schalte wird der motor noch stärker.
(lädt momentan immer bis etwa 8,5 V, dann entladen die sich )
ich frage mich nur warum das bei meinem (5 V spannungsfestigkeit ) 1 F 
kondensator nicht möglich ist.
na gut ist ja nur auf 5 V ausgelegt,,, aber lädt trotzdem nur bis 0,16 v 
wenn ich den da anschließe.

------------------
danke Gast S. !!!!!!!!!!!!!
welchen namen soll ich dem gerät geben?

von Haar (Gast)


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egal ich nenn das ding G.S.1
(Gast S. Version 1 )

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