Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ESP8266 mit Solarstrom und Supercap versorgen


von André R. (andr_r619)


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Hallo zusammen,

ich möchte mir einen WLAN-Thermometer basteln. Die Idee ist, über einen 
ESP 8266 mehrmals die Stunde Temperatur, Luftfeuchte und -druck zu 
messen. Diese sollen zunächst über den internen RTC-RAM gepuffert 
werden. Ist der Puffer voll, soll das Ganze an einen Server geschickt 
werden. Zwischen den Messungen soll die Anlage schlafen. Über einen 
Taster soll es bei ausreichendem Ladezustand außerdem noch möglich sein, 
sich die aktuellen Werte auf einem OLED-Screen auszugeben.

Meine (laienhafte) Idee war es nun, zunächst zwei 
2,7-V-Superkondensatoren zu koppeln, um so bis 5,4 V laden zu können. 
Diese Beiden sollen über eine entsprechend dimensionierte Solarzelle 
geladen werden. Um meinen ESP und die Sensoren mit den benötigten 3,3 V 
zu versorgen, käme nach meiner Recherche der TPS61201 infrage. Dieser 
sollte die Kondensatoren bis auf 0,3 V entladen können, womit ich bis zu 
94,4 % der Gesamtkapazität nutzen könnte.

Nun habe ich von ein paar Fallstricken gelesen: Zum einen soll man wohl 
eine Diode verwenden, um ein Entladen der Caps über die Solarzelle zu 
verhindern. Was nimmt man da am Besten und welcher Spannungsabfall ist 
dann zu berücksichtigen? Reicht dann überhaupt noch eine 5-V-Solarzelle, 
oder sollte ich dann höher gehen?

Wie sieht es außerdem mit einer Schutzschaltung für die Supercaps aus? 
Ist diese immer erforderlich oder ginge das bei dieser primitiven 
Schaltung mit nur zweien und einer Solarzelle, die nie mehr V liefern 
kann, auch ohne?

Wie berechne ich denn, wie groß die Caps sein müssen, um durch die Nacht 
zu kommen? Eine synchronisierung zum Server soll nur alle paar Stunden 
erfolgen, in der Zwischenzeit läuft alles ohne WLAN. Ich habe gelesen, 
dass durch die Kopplung der Caps sich deren Kapazität in meinem Fall 
halbieren würde.

So ganz bin ich mit der Rechnung noch nicht vertraut. Ich habe gelesen, 
dass Farad eigentlich Amperesekunden sein sollen, sprich man könne es 
durch das Teilen durch 3600 in Ah umrechnen. Natürlich sei die Rechnung 
nicht ganz adäquat, da die Kondensatoren linear entladen würden, aber 
zumindest habe ich dann ja schon einmal einen Anhaltspunkt – und der 
läge bei 55,556 mAh. Zieht man die oben genannten 5 % und anschließend 
noch einmal die 10 % Verlust des Spannungswandlers ab, blieben nutzbare 
47,2 mAh übrig. Ist diese Rechnung korrekt?

Das angenommen, dürfte der Stromfluss bei der Messung inklusive Sensoren 
wohl um die 30 mA betragen. Beim Senden kann es wohl auch gut und gerne 
mal auf 300 mA hoch gehen. Darf ich dann einfach so exemplarisch 
rechnen: Datenerfassung alle 5 Minuten, also 288 Mal pro Tag 
entsprechend 1 s = 8.640 mAs = 2,4 mAh zuzüglich einmal pro Stunde 
WLAN-Sync 5 Sekunden = 24 Mal pro Tag * 300 mA = 36.000 mAs = 10 mAh? 
Dazu käme noch die Leistungsaufnahme des TPS, die nach meiner Rechnung 
1,2 mAh betragen dürfte. Also nur einen Tagesverbrauch von 13,6 mAh? Ist 
das korrekt? Da wäre ja dann noch reichlich Reserve vorhanden und ich 
könnte mir fast überlegen, auf kleinere Supercaps zu gehen. Oder habe 
ich da nen Wurm drin?

Das OLED-Display soll sich nur einschalten lassen, wenn auf der 
Speicherseite ausreichend Spannung vorhanden ist. Da bräuchte ich also 
noch einen Messpunkt, der auch mit den 5,4 V umgehen kann. Oder hat der 
Wandler dazu bereits einen Ausgang, der mir den aktuellen Eingangswert 
liefert?

Was meint ihr? Kann das so funktionieren oder habe ich da eklatante 
Fehler in meiner Rechnung? Nicht berücksichtigt habe ich natürlich, dass 
die Zelle tagsüber den Speicher wieder füllt! Die Rechnung oben bezieht 
sich immer auf 24 h Dunkelheit.

Habt ihr Tips, wie man das Ganze vielleicht ggf. noch verbessern kann?

Beitrag #5126335 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Stefan F. (Gast)


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> womit ich bis zu 94,4 % der Gesamtkapazität nutzen könnte.

Abzüglich dem Wirkungsgrad des Spannungswandlers. Buck/Boost Wandler 
haben in der Regel einen wesentlich schlechteren Wirkungsgrad auch reine 
Buck oder Boost Wandler. Nimm besser EINEN Super-Kondensator und einen 
Boost Wandler.

Schalte eine Diode in Reihe zum Solarpanel, vorzugsweise eine die 
möglichst wenig "Reverse Current" hat. Bis zu 200mA würde ich eine 
1N4148 nehmen.

Mach den Kondensator lieber so groß wie möglich, denn du wirst nicht 
jeden Tag genug Sonnenlicht haben. Der Kondensator sollte schon für 
einige Tage, besser Monate ausreichen. Deswegen würde ich auch eher 
einen NiMh Akku verwenden und den dann ggf. alle 2-3 Jahre auswechseln.

Die Leistung von Solarzellen wird in der Regel für den Besten Fall 
(Mittags 12:00 im Juli bis August) angegeben. Eine Solarzelle mit 1000W 
Nennleistung liefert pro Jahr bei optimaler Aufstellung ungefähr 1000 
KilowattStunden Strom.

Oder anders gesagt: Im Jahres-Durchschnitt liefert die Solarzelle die 
Nennleistung von 1000 Stunden.

Davon musst du noch die Verluste der Speicherung (z.B. im Akku, 
Spannungswandler und Diode) abziehen. Außerdem solltest du 
berücksichtigen, daß das Gerät eventuell im Dezember in Betrieb genommen 
wird. Dann könnte es sehr lange dauern, bis genug Energie für die erste 
Benutzung gesammelt wurde. Es könnte Sinnvoll sein, eine zusätzliche 
Ladefunktion mit Steckernetzteil vorzusehen. Bei Akkus hast kannst du 
das Problem elegant lösen, indem du sie vor der Inbetriebnahme auflädst 
und dann erst in das Gerät einsetzt.

von Wolfgang (Gast)


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Stefan U. schrieb im Beitrag #5126335:
> Die Leistung von Solarzellen wird in der Regel für den Besten Fall
> (Mittags 12:00 im Juli bis August) angegeben.

Nein, die Leistung von Solarzellen wird für eine Bestrahlungsstärke von 
1000W/m² angegeben. Das hat weder mit dem Kalender noch mit irgendeiner 
Uhrzeit zu tun. Gemessen wird das üblicherweise mit einem 
Sonnensimulator, i.e. sonnenähnlicher spektraler Verteilung.

von Stefan F. (Gast)


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Sehr schlau. Dann informiere Dich mal, wann denn diese 
Bestrahlungsstärke erreicht wird.

Nämlich wie gesagt im Hochsommer am Mittag.

von Jörg R. (solar77)


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Stefan U. schrieb:
> Sehr schlau. Dann informiere Dich mal, wann denn diese
> Bestrahlungsstärke erreicht wird.
>
> Nämlich wie gesagt im Hochsommer am Mittag.

Die Leistungsangabe wird schon so wie von Wolfgang geschrieben 
ermittelt. Die Anzahl der Sonnenstunden, und damit die erzielbare Ernte, 
ist ein anderes Thema. Ich meine Usedom ist hier Spitzenreiter.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> Nämlich wie gesagt im Hochsommer am Mittag.

Dann erzählt mal die ganzen Nebenbedingungen, damit im Hochsommer am 
Mittag genau die 1000 W/m² ankommen. Alleine der unterschiedliche 
Sonnenabstand zur Erde im Nordsommer bzw. Südsommer macht dir da schon 
einen Strich durch die Rechnung, weil er zu 6,8% Schwankung der 
Bestrahlungsstärke führt. Dazu kommt noch die Schwankungen im diffusen 
Attenuationskoeffizienten der Atmosphäre.

Die langjährig gemittelte Sonneneinstrahlung (extraterrestrische 
Bestrahlungsstärke) liegt bei 1368W/m². Dann kommt es auf die Dicke der 
Luftschicht an, i.e. die Höhe, auf der die Bestrahlungsstärke gemessen 
wird.

von batman (Gast)


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Und was kommt jetzt dabei raus?

von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


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Hi

Und wenn wir nun unseren Doktor in Sache Sonne, Leistung, Abstand und 
Dieses und Jenes erhalten haben, sind wir immer noch nicht schlauer.
Immerhin nennen wir uns dann Dr. - hat auch nicht Jeder!

Und -> Wieder was gelernt: So geht's dann wohl doch nicht :)

Man kann sich ausrechnen lassen, wie viel ein 'Dach' an Ertrag bringt, 
wenn man eingibt, Wo dieses Dach ist, in welcher Richtung die 
Solarzellen drauf gebäppt werden sollen und in welchem Winkel dieses 
Dach ist.

Wenn man Da eine für seine eigene PowerBank eine 10kWp Anlage berechnen 
lässt, muß man nur diese Werte 'runter skillen', um auf die Fläche der 
PowerBank zu kommen.

(oder man rechnet das Ergebnis durch 10000 (die 10kWp) mal 
Watt_Solar_Modul und bekommt, mundgerecht, einen Wert, Den diese 
PowerBank erntet, wenn man Diese auf das angegebene Dach nagelt)

MfG

von Jan L. (ranzcopter)


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André R. schrieb:
> Habt ihr Tips, wie man das Ganze vielleicht ggf. noch verbessern kann?

...hier hat zufällig gerade Andreas Spiess einen interessanten Benchmark 
durchgeführt, was die 'Solarernte' für Esp8266 u.a. betrifft. Ist 
vielleicht auch für Caps interessant:
https://m.youtube.com/watch?v=ttyKZnVzic4

von André R. (andr_r619)


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Stefan U. schrieb im Beitrag #5126335:
>> womit ich bis zu 94,4 % der Gesamtkapazität nutzen könnte.
>
> Abzüglich dem Wirkungsgrad des Spannungswandlers. Buck/Boost Wandler
> haben in der Regel einen wesentlich schlechteren Wirkungsgrad auch reine
> Buck oder Boost Wandler. Nimm besser EINEN Super-Kondensator und einen
> Boost Wandler.

Das habe ich doch berücksichtigt. Das von mir angegebene Teil hat einen 
ausgewiesenen Wirkungsgrad von 90 % laut Datenblatt. "Zieht man die oben 
genannten 5 % und anschließend noch einmal die 10 % Verlust des 
Spannungswandlers ab, blieben nutzbare 47,2 mAh übrig."

Wie ist der Satz denn ansonsten gemeint? A hat einen schlechteren 
Wirkungsgrad als A?

Und wenn ich nun wirklich einen nehme, wie lade ich denn den am Besten? 
Gibt es so schwache Solarpanels mit idR. 2,7 V für einen Supercap 
überhaupt? Oder davor noch mal einen Buck/Boost?

Stefan U. schrieb:
> Es könnte Sinnvoll sein, eine zusätzliche
> Ladefunktion mit Steckernetzteil vorzusehen. Bei Akkus hast kannst du
> das Problem elegant lösen, indem du sie vor der Inbetriebnahme auflädst
> und dann erst in das Gerät einsetzt.

Das ist natürlich ein Argument. Ich mache mir eben Sorgen, wie ein 
normaler Akku auf das ständige Laden und Entladen reagiert.

Stefan U. schrieb im Beitrag #5126335:
> Mach den Kondensator lieber so groß wie möglich, denn du wirst nicht
> jeden Tag genug Sonnenlicht haben. Der Kondensator sollte schon für
> einige Tage, besser Monate ausreichen. Deswegen würde ich auch eher
> einen NiMh Akku verwenden und den dann ggf. alle 2-3 Jahre auswechseln.

Ist die Leistung eines solchen Panels wirklich so gering? Wenn ich mir 
die Teile bei Aliexpress so ansehe, geben die Panels in diesen 
Dimensionen typischerweise 0,6 W, also umgerechnet ca. 100 mA ab. Damit 
sollte der Supercap (55,6 mAh) bei optimalen Bedingungen innerhalb von 
gut einer halben Stunde voll geladen sein, oder?

Und zerlegt sich der NiMh-Akku nicht wegen des Memory-Effekts nach ein 
paar Tagen/Ladezyklen von selbst?

Die ganze Apperatur soll übrigens in einem Gebäude betrieben werden. 
Es handelt sich um ein Büro mit einer ausladenden Fensterfront. Das 
Panel soll direkt unter dem Fenster liegen. In den Wintermonaten ist 
zwischen 7 und 19 Uhr ein Deckenfluter mit Hochdrucklampe 400 W 
dauerhaft eingeschaltet.

von André R. (andr_r619)


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Jan L. schrieb:
> André R. schrieb:
>> Habt ihr Tips, wie man das Ganze vielleicht ggf. noch verbessern kann?
>
> ...hier hat zufällig gerade Andreas Spiess einen interessanten Benchmark
> durchgeführt, was die 'Solarernte' für Esp8266 u.a. betrifft. Ist
> vielleicht auch für Caps interessant:
> https://m.youtube.com/watch?v=ttyKZnVzic4

Das Video habe ich kürzlich schon gesehen. Ich schau mir Andreas Spiess' 
Videos sehr gerne an. Das war quasi auch meine Inspiration. Denn bisher 
läuft das Ding an einer Powerbank, die aber den extrem geringen 
Ruhestrom nicht wirklich mag.

Allerdings frage ich mich, ob man wirklich solche unhandlichen Boards 
einsetzen muss. Der hier schon mehrfach empfohlene TPS61201 scheint da 
eine sehr viel platzsparendere Lösung zu sein.

von Wolfgang (Gast)


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batman schrieb:
> Und was kommt jetzt dabei raus?

Dass es ziemlich egal ist, ob man 94,4 % der Gesamtkapazität oder 0,1% 
weniger nutzen kann. Die dicken Fehler liegen ganz woanders. ;-)

von Jan L. (ranzcopter)


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André R. schrieb:
> Allerdings frage ich mich, ob man wirklich solche unhandlichen Boards
> einsetzen muss. Der hier schon mehrfach empfohlene TPS61201 scheint da
> eine sehr viel platzsparendere Lösung zu sein.

Hm, VSON-10 Package - really? Wär' mir jetzt etwas zu platzsparend.. 
:)

von batman (Gast)


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André R. schrieb:
> In den Wintermonaten ist
> zwischen 7 und 19 Uhr ein Deckenfluter mit Hochdrucklampe 400 W
> dauerhaft eingeschaltet.

Super. Das wird reichen, um ein Bimetallthermometer oder eine 
Wetterstation abzulesen.

von Simon (Gast)


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Ich persönlich empfehle dir für so einen Einsatz simple NiMH oder Li-Ion 
Zellen. Deine Bedenken hinsichtlich Lebensdauer, Memory (Eneloop hat das 
Problem schon lange gelöst) usw. sind nicht mehr aktuell. Du kommst, wie 
oben bereits erwähnt, damit locker 2 bis 3 Jahre durch (hinsichtlich 
Lebensdauer).

Deine Berechnung für den Kondensator scheint mir auf den ersten Blick 
falsch zu sein. Du kannst beim Kondensator nicht mit einer Kapazität 
analog zu Akkus rechnen, sondern musst die Abhängigkeit von der Spannung 
berücksichtigen. Rechne da lieber mit der gespeicherten Energie. Deine 
Überlegungen zum Wirkungsgrad lassen sich nämlich auch nur darauf 
anwenden. Außerdem sind deine Schätzungen für die Wirkungsgrade 
wahrscheinlich viel zu hoch, da du den Schaltregler erstens über den 
gesamten Bereich der Eingangsspannung nutzt, und zweitens der 
Wirkungsgrad massiv von der gesamten Schaltung um den IC abhängt. Bei 
deiner Dynamik der Stromaufnahme, ist eine perfekte Abstimmung 
schwierig. Du wirst in bestimmten Bereichen also nur einen wesentlich 
schlechteren Wirkungsgrad erreichen.
Bezüglich der Stromaufnahme des ESP vernachlässigst du den sleep, der 
sammelt durch seine lange Dauer aber auch ganz schön was an benötigter 
Energie an. Den solltest du besser auch berücksichtigen.

Letztlich benötigen sowohl deine Kondensatoren, als auch die Akku Zellen 
ein kleines Ladegerät, es sei denn beim Laden durch die Solarzelle 
werden zu keinem Zeitpunkt die maximal zulässigen Spannungen und Ströme 
überschritten.

von Stefan F. (Gast)


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Du hast diesen Satz nicht verstanden:

> Buck/Boost Wandler haben in der Regel einen wesentlich schlechteren
> Wirkungsgrad auch reine Buck oder Boost Wandler.

Spannungswandler die nur eine Richtung unterstützenaber nicht beide 
Richtungen sind effizienter als welcher, die sowohl herauf als herab 
setzen können.

Die angegebenen 90% Wirkungsgrad gelten nur für ganze bestimmte 
Bedingungen die aus Sicht des Spannungswandler optimal sind. Schau mal 
genau ins Datenblatt, dann wirst du sehen, daß der Wirkungsgrad die 
meiste Zeit viel schlechter sein wird. Falls es kein detailliertes 
Datenblatt mit Angabe des Wirkungsgrades bei unterschiedlichen 
Bedingungen gibt, ist diese Angabe ohnehin nicht glaubwürdig.

> Und wenn ich nun wirklich einen nehme, wie lade ich denn den am Besten?

Bei einem Goldcap kannst du die Spannung mit einer Zenerdiode begrenzen, 
falls das Solapanel zu viel Spannung abgibt. Ich würde eher ein 
passendes Solarpanel wählen, es wäre ja auch kleiner. Die 
Stromnbegrenzung übernimmt die Solarzelle ohnehin.

> Gibt es so schwache Solarpanels mit idR. 2,7 V ... überhaupt?

Due kannst sogar einzelne Zellen kaufen, die leifern etwa 0,5 Volt.

> Oder davor noch mal einen Buck/Boost?

Jeder Spannungswandler bringt Verluste mit sich und an Solarzellen kann 
man nur speziell dafür gemachte betreiben. Also nein, lass das besser.

> Wenn ich mir die Teile bei Aliexpress so ansehe, geben die Panels in
> diesen Dimensionen typischerweise 0,6 W, also umgerechnet ca. 100 mA ab.

Nur Mittags im Sommer bei Wolkenfreiem Himmel und optimaler Ausrichtung. 
Im jahresdurchschnitt erhälst du höchstens ein zehntel dieser Leistung. 
Daran wird deine 400 Watt Lampe kaum etwas ändern. Mit Lampe auf 
Solarzelle betreibt man in der Praxis höchstens Taschenrechner.

> Und zerlegt sich der NiMh-Akku nicht wegen des Memory-Effekts nach
> ein paar Tagen/Ladezyklen von selbst?

Der Akku wird einem gewissen Verschleiß unterliegen, deswegen habe ich 
geschrieben, daß du ihn nach 2-3 Jahren austauschen sollst. Denoch ist 
er für diese Anwendung ganz sicher besser geeignet, als ein großer 
Super-Kondensator. Denn erstens verschließen diese ebenfalls (nur 
langsamer) und zweitens haben sie eine nicht zu vernachlässigende 
Selbstentladung. Im worst case schafft deine Solarzelle im Winter 
nichtmal, die Selbstentladung zu überwinden.

von batman (Gast)


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Die Spannung mit dem Verbrauch regeln und Wandler, Akku etc. weglassen. 
Solarpanel direkt mit den Caps verbinden.
Je höher die Spannung (per ADC), desto kürzer werden die Schlafzeiten. 
So kommt vielleicht auch im Winter mal was raus.

von Stefan F. (Gast)


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> Solarpanel direkt mit den Caps verbinden.
> So kommt vielleicht auch im Winter mal was raus.

Dann brauchst du wie gesagt aber einen ziemlich großen Kondensator. 
Immerhin musst du mit mehreren Wochen ohne Aufladung auskommen. 
Berücksichtige dabei auch die Selbstentladung des Kondensators.

von batman (Gast)


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Dann hab ich was nicht mitgekriegt. War davon ausgegangen, daß täglich 
geladen wird. Das geht ja auch mit sehr wenig Lichtstrom, wenn nichts 
verschwendet wird. Besser (oder überhaupt nur) klappts natürlich mit 
einem µC mit großem Vcc-Bereich, um einen Großteil der Kapazität nutzen 
zu können.

von Axel R. (Gast)


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Beitrag "Re: Pico-Ballonmission von Loetlabor-jena"
Da mal reinsehen, wie das dort gelöst wurde. Das Gesamtkonzept und auch 
der Spannungsregler/Laderegler sieht sehr interssant aus.

StromTuner

von Pete K. (pete77)


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Hast Du den Leckstrom auch mitberechnet? Es lassen sich sicher nicht 
alle Bauteile auf 0 mA abschalten.

Ich würde mal eine Aufbau machen und das erst einmal mit einem 
Akku/Batterie testen, wie denn der Energiebedarf ist. Der esp8266 ist ja 
schon sehr stromhungrig.

Hast Du keine 230V in der Nähe?

von André R. (andr_r619)


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Jan L. schrieb:
> André R. schrieb:
>> Allerdings frage ich mich, ob man wirklich solche unhandlichen Boards
>> einsetzen muss. Der hier schon mehrfach empfohlene TPS61201 scheint da
>> eine sehr viel platzsparendere Lösung zu sein.
>
> Hm, VSON-10 Package - really? Wär' mir jetzt etwas zu platzsparend..
> :)

Naja, die Boards, die im Video vorgestellt wurden, sind teilweise ja 
handgroß. Da wäre dann das „Netzteil“ größer wie eigentliche Gerät. Lieb 
wäre mir etwas Kompaktes.

batman schrieb:
> André R. schrieb:
>> In den Wintermonaten ist
>> zwischen 7 und 19 Uhr ein Deckenfluter mit Hochdrucklampe 400 W
>> dauerhaft eingeschaltet.
>
> Super. Das wird reichen, um ein Bimetallthermometer oder eine
> Wetterstation abzulesen.

So schlimm?

Simon schrieb:
> Bezüglich der Stromaufnahme des ESP vernachlässigst du den sleep, der
> sammelt durch seine lange Dauer aber auch ganz schön was an benötigter
> Energie an. Den solltest du besser auch berücksichtigen.

Huch, die habe ich im Eifer des Gefechts gestern gar nicht 
berücksichtigt! Der ESP ist mit 20 µA angegeben, der Drucksensor mit 2,4 
µA und der Temperatur- und Feuchtesensor mit 10 µA. Macht einen 
Permanentverbrauch von 32,4 µA. Und das dürfte dann meinen Plan schon 
wieder vereiteln, denn da käme ich auf 116.64 mAh.

Stefan U. schrieb:
> Der Akku wird einem gewissen Verschleiß unterliegen, deswegen habe ich
> geschrieben, daß du ihn nach 2-3 Jahren austauschen sollst. Denoch ist
> er für diese Anwendung ganz sicher besser geeignet, als ein großer
> Super-Kondensator. Denn erstens verschließen diese ebenfalls (nur
> langsamer) und zweitens haben sie eine nicht zu vernachlässigende
> Selbstentladung. Im worst case schafft deine Solarzelle im Winter
> nichtmal, die Selbstentladung zu überwinden.

Gut, sich alle 2–3 Jahre einen neuen NiMh-Akku zu kaufen, wäre 
finanziell jetzt wohl auch zu verschmerzen. So teuer sind die Dinger ja 
nicht mehr. Und der hätte gewiss erheblich mehr Kapazität.

Pete K. schrieb:
> Hast Du den Leckstrom auch mitberechnet? Es lassen sich sicher nicht
> alle Bauteile auf 0 mA abschalten.

Siehe zwei Absätze drüber.

Pete K. schrieb:
> Ich würde mal eine Aufbau machen und das erst einmal mit einem
> Akku/Batterie testen, wie denn der Energiebedarf ist. Der esp8266 ist ja
> schon sehr stromhungrig.

Das werde ich mal tun, sobald die beiden richtigen Sensoren da sind. 
Derzeit teste ich mit dem DHT11, welcher für meine Anwendung zu ungenau 
ist, aber zufällig herumlag.

Pete K. schrieb:
> Hast Du keine 230V in der Nähe?

Doch. Möchte aber autark und portabel sein.

Simon schrieb:
> Ich persönlich empfehle dir für so einen Einsatz simple NiMH oder Li-Ion
> Zellen. Deine Bedenken hinsichtlich Lebensdauer, Memory (Eneloop hat das
> Problem schon lange gelöst) usw. sind nicht mehr aktuell. Du kommst, wie
> oben bereits erwähnt, damit locker 2 bis 3 Jahre durch (hinsichtlich
> Lebensdauer).

Da muss ich mich mal einlesen. Das klingt ja tatsächlich sehr 
interessant! Wie aufwändig ist denn so eine Schaltung, um den/die 
Akku(s) zu laden und dann am Ende wieder auf meine 3,3 V zu kommen, mit 
der die Schaltung läuft?

von Andreas B. (bitverdreher)


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Hi,
hier Beitrag "Solarlader für LiPolymer"
habe ich genau das realisiert. Allerdings mit einem 300mAh LiIon Akku.
Läuft hier seit 1 Jahr. Ich mußte bis jetzt den Akku 2x manuell 
nachladen weil:
1. Die Ausrichtung nicht gut war
2. Ein Tornado mir die Solarzelle weggeblasen hatte (hing noch am Kabel 
;-) ) und ich das erst 1 Woche später bemerkt (Dienstreise) hatte.

Gruß
Andreas

von Stefan F. (Gast)


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> Der ESP ist mit 20 µA angegeben

Laut Datenblatt <25µA bei 2,5 Volt und die Stromaufnahme des Flash 
Speicher ist dabei noch nicht berücksichtigt.

In der Praxis (mit Flash Speicher) haben unterschiedliche leute bei 3,3V 
Werte im Bereich von 20µA bis 80µA gemessen. Ich hatte 25µA bei 3,3V 
ermittelt.

Mit einem zusätzlichen ATtiny (oder PIC) als Timer kannst du die 
Stromaufnahme weiter senken, indem du den ESP komplett Stromlos 
schaltest. Dann kommst du ohne großartige Klimmzüge auf weniger als 1µA.

Dabei sind 3,3V Spannunsgregler mit enable-Eingang nützlich (aber  ur 
die Modelle mit besonders geringer Ruhestromaufnahme). Leider sind sie 
teuer und bei Conrad/Reichelt nicht zu haben. Dann nimmt man halt einen 
P-Kanal MOSFET zum Abschalten.

von X4U (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Die langjährig gemittelte Sonneneinstrahlung (extraterrestrische
> Bestrahlungsstärke) liegt bei 1368W/m².

Das ist aber ein sehr theoretischer Maximalwert. Wie hoch ist denn die 
tatsächliche Bestrahlungsleistung pro Jahr in den einzelnen Regionen?

von Stefan F. (Gast)


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> Wie hoch ist denn die tatsächliche Bestrahlungsleistung
> pro Jahr in den einzelnen Regionen?

Im Internet werden von den Händlern entsprechende Landarkten mit 
farbigen Markierungen veröffentlicht. Aber die Situation ist jedes Jahr 
anders, nüttz Dir also wenig.

Im Mittel sind es die 1000W/m².

von Wolfgang (Gast)


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X4U schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> Die langjährig gemittelte Sonneneinstrahlung (extraterrestrische
>> Bestrahlungsstärke) liegt bei 1368W/m².
>
> Das ist aber ein sehr theoretischer Maximalwert.

Nein. Was verstehst du an "langjährig gemittelt" nicht?

von Wolfgang (Gast)


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X4U schrieb:
> Wie hoch ist denn die tatsächliche Bestrahlungsleistung pro Jahr in den
> einzelnen Regionen?

Die tatsächliche wirst du nur im Nachhinein erfahren.
Mittelwerte der EU kannst du im PVGIS nachgucken
http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php#

von Wolfgang (Gast)


Angehängte Dateien:

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Stefan U. schrieb:
> Im Mittel sind es die 1000W/m².

Nu' höre doch mal mit deinen 1000W/m² auf. Im wahren Leben findest du 
die nicht. Was nützt dir der schönste Mittelwert über sonstwas. Die 
Realität an einem bestimmten Ort sieht sowieso anders aus.
Weltweit gibt es da gewaltige Unterschiede und kleinskalig sieht es oft 
nicht anders aus. Suche einfach mal nach "Solaratlas" o.ä.

von Wolfgang (Gast)


Angehängte Dateien:

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Sorry, hier die Graphik mit richtiger Extension

Die Globalstrahlung ist allerdings die Strahlung die auf den Boden 
trifft, d.h. mit evtl. sogar jahreszeitenabhängige Neigung des Panel und 
evtl. azimutaler Nachführung sieht das nochmal anders aus.

von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


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Hi

Wie ich bereits schrieb - immerhin eine 2 Wert (bis jetzt)

Patrick J. schrieb:
> Man kann sich ausrechnen lassen, wie viel ein 'Dach' an Ertrag bringt,
> wenn man eingibt, Wo dieses Dach ist, in welcher Richtung die
> Solarzellen drauf gebäppt werden sollen und in welchem Winkel dieses
> Dach ist.

Was wohl Ähnliches wie genannter Solaratlas ergeben wird.

MfG

PS: Ok, Minus 2 ... man kann Es halt nicht Jedem recht machen ;)

von X4U (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Mittelwerte der EU kannst du im PVGIS nachgucken

Danke, in unseren Breiten werden im Dezember ca. 500Wh/m²/Monat geerntet
 (nur mal so als Kennzahl und im ungünstigsten Fall).

Wenn ich also ne Solarzelle und einen Speicher (z.B Akku) habe  kriege 
ich bei 20% Gesamtwirkungsgrad (auch nur als Kennzahl) 500Wh x 0,2 = 
100Wh / m² / Monat raus.

So ein Monat hat jetzt 720 Stunden (24h x 30 Tage)

Auf 1W Leistungaufnahme runtergerechnet sind das dann 1,5m² Solarpanel 
(720 / 500, auch worst case)

Meine Schaltung zieht so im Schnitt bei 3,3V 10mA = 33mW = 0,033W.

Das Solarpanel sollte also (1,5m² / W x 0,033) 0,05m² gross sein.

Ein m² sind 10 000 cm² (100x100cm) ergo muss mein Solarpanel 500 cm² 
gross sein( 10 000 x 0,05). Ein DIN A4 Blatt hat 609 cm² (29 x 21 cm).

Mit geht es nur darum das ganze von den Größenordnungen zu fassen, 
stimmt die Rechnung so?

von Stefan F. (Gast)


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> stimmt die Rechnung so?

Ich bin kein Mathe Genie, aber deine Berechnung scheint mir logisch 
nachvollziehbar. Meine Schätzung ergibt jedoch weniger Leistung, als 
deine Berechnung.

Schaue Dir dieses Produkt an:
https://www.conrad.de/de/duennschicht-solarmodul-2-wp-6-v-amorphes-110605.html

Das Panel liefert bei einer Fläche von 30x16cm (480cm²) 2Wp.

Ich habe mir mal gemerkt, daß der durchschnittliche Ertrag in 
Deutschland etwa 1/10 davon ist. Durch Verluste in Spannungswandler und 
Batterie halbiert sich der Wert nochmal.

Das wären dann 10mW. Deutlich weniger, als deine errechneten 33mW.

von André R. (andr_r619)


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Stefan U. schrieb:
> Mit einem zusätzlichen ATtiny (oder PIC) als Timer kannst du die
> Stromaufnahme weiter senken, indem du den ESP komplett Stromlos
> schaltest. Dann kommst du ohne großartige Klimmzüge auf weniger als 1µA.

Braucht der Tiny so wenig? Und lohnt sich der zusätzliche Aufwand? Ich 
meine: Natürlich kann man mit dem Tiny den kompletten Rest der Schaltung 
stromlos schalten. Aber durch den Tiny steigt natürlich auch der 
Gesamtstrombedarf.

Kann man den Tiny an 3,3 V betreiben?

Stefan U. schrieb:
> Schaue Dir dieses Produkt an:
> https://www.conrad.de/de/duennschicht-solarmodul-2-wp-6-v-amorphes-110605.html
>
> Das Panel liefert bei einer Fläche von 30x16cm (480cm²) 2Wp.
>
> Ich habe mir mal gemerkt, daß der durchschnittliche Ertrag in
> Deutschland etwa 1/10 davon ist. Durch Verluste in Spannungswandler und
> Batterie halbiert sich der Wert nochmal.
>
> Das wären dann 10mW. Deutlich weniger, als deine errechneten 33mW.

Hm, das ist ja nicht sehr viel für so ein großes Teil. Andererseits 
liegt der Bedarf ja nicht permanent an sondern immer nur wenige Sekunden 
pro Stunde. Den Rest der Zeit hat die Solarzelle die Möglichkeit, den 
Akku wieder aufzuladen.

von Stefan F. (Gast)


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> Braucht der Tiny so wenig?

Ja, habe ich irgendwo vor kurzem gelesen und mit dem DB verglichen. Man 
muss dazu nnatürlich sämtliche Power-Saving Methoden einsetzen, die der 
Chip anbietet.

> Kann man den Tiny an 3,3 V betreiben?

Aber sicher doch. ATtinies laufen ab 1,8 Volt (z.B. ATttiny13A).

von André R. (andr_r619)


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Das mit dem Tiny muss ich mir mal überlegen.

Gibt es denn irgendwo eine gute Quelle/Anleitung, wie man sich so eine 
Solar-Ladeschaltung für NiMh/LiPo  mit 3,3 V Ausgang aufbaut?

von Stefan F. (Gast)


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> Gibt es denn irgendwo eine gute Quelle/Anleitung, wie man sich so eine
> Solar-Ladeschaltung für NiMh/LiPo  mit 3,3 V Ausgang aufbaut?

Kaufe es fertig 
(https://www.amazon.de/Lademodul-Schutz-Arduino-charger-Raspberry/dp/B01M3XUA96) 
oder baue es mit dem TP4056 
(https://dlnmh9ip6v2uc.cloudfront.net/datasheets/Prototyping/TP4056.pdf) 
nach.

Die 3,3V erhälst du mit einem Low-Drop Regler hinter dem Akku. Ich würde 
allerdings in Erwägung ziehen, einen 3,0V Regler zu nehmen. Und nimm 
einen mit Enable-Eingang, dann kannst du ihn durch den Timer (ATtiny) 
aus schalten.

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