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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Solarzelle und Step-Up?


Autor: Paul Jensen (Gast)
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Hallo,
ich habe hier eine kleine Solarzelle aus einen alten Taschenrechner.
Wenn ich die Solarzelle in die Sonne lege, kann ich je nach
Sonneneinstrahlung eine Spannung zwischen 0 und 1,5V messen.
Jetzt brenne ich natürlich darauf etwas damit zu basteln und wollte
fragen ob jemand eine gute Idee hat, wie ich mit der kleinen Solarzelle
einen Kondensator (1F Supercap) auf 3,3V laden kann. Ich würde gern
probieren ob ich mit dem Kondensator nach einer entsprechend langen
Ladezeit (die ruhig recht lang sein kann) einen MSP430 für ein paar
Sekunden betreiben kann.

Ein Hochsteller (Step-Up) würde ich gern probieren, doch leider müsste
ich eine externe Spannungsquelle nutzen um ein Rechtecksignal zu
erzeugen (z.B. mit NE555) und das ist dann ja sinnlos, den dann könnte
ich ja gleich die externe Spannungsquelle nutzen. Gibt es da vielleicht
eine andere clevere Lösung?

Paul

Autor: Olaf (Gast)
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Es gibt Sperrwandler die in der Hauptsache aus einem Transistor und
einem kleinen Trafo bestehen die soetwas recht einfach leisten koennen.
Das verwendet man z.B um LEDs an einer einzelnen Batterie betreiben zu
koennen. Wenn du danach etwas suchst wirst du bestimmt was finden.

Allerdings sind die Solarzellen aus einem Taschenrechner
grottenschlecht. Die werden nicht genug Strom liefern. Es waere
vernuenftiger du besorgst dir noch so eine Solarzelle, schaltest die in
Serie und haengst da einen Kondensator direkt dran.

Ersatzweise kannst du auch mal probieren den Kondensator einfach an die
Solarzelle zu haengen. Es kann naemlich sein das die eigentlich eine
hoehere Spannung bringt und deine 1.5V schon daher kommen das die
Spannung durch dein Multimeter zusammengebrochen ist.

Olaf

Autor: Andreas B. (Gast)
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Mit einer Zelle ein LED betreiben->
http://www.emanator.demon.co.uk/bigclive/joule.htm (habs nachgebaut,
bei mir wars nicht sehr effektiv. Lag warscheilnich an de nicht so gut
gewickelten Spule).
Ich hatte auch schon ein Kondesator mit einer Rechnersolarzelle
geladen, Solarzelle alleine am Multimeter gab weniger als 2V, am
Kondensator hatte ich aber genug Strom um ein weisses LED zu
betreiben.

mfg Andreas

Autor: Profi (Gast)
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Am einfachsten nimmst Du eine oder zwei weitere Solarzelle(n) in Reihe,
denn vielleicht brauchst Du noch eine Entladeschutzdiode.
Wenn es auch mal zwischendurch dunkel wird, entlädt sich sonst der C
über die Zellen.
Und achte beim C darauf, dass es einer mit niedriger Selbstentladung
ist (sind die meisten).
Kennst Du den Thread "LED ohne Batterie"
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-305734.html#new

Autor: Paul Jensen (Gast)
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Hallo Profi,
die Schaltung mit der selbst blinkenden LED sieht sehr interessant aus,
doch leider verstehe ich sie nicht wirklich.
Der NPN sollte am Anfang sperren, wodurch der Strom von der LED durch
die Spule fließt und den 6,8uF Kondensator läd. Das schwingt jetzt so
vor sich hin und solange die LED Strom liefert sollte die Spannung über
dem 6,8uF Kondensator langsam steigen, oder liege ich schon völlig
falsch? Die Dioden sollten ja erst leiten, wenn die Spannung am 6,8uF
Kondensator 1,4V überschritten hat. Daraufhin sollte der PNP Transistor
leiten und die Spule sollte jetzt den 500uF Kondensator laden.
Was passiert jetzt, blitzt den LED sofort auf (dann wäre der 500uF ja
sinnlos?)
Was müsste man den ändern, damit der Kondensator nur geladen wird und
sich nicht wieder durch die LED entlädt?

Würde mich freuen, wenn du mir die Schaltung erklären könntest, da ich
wirklich gern etwas damit rum basteln würde.

Autor: Jörg S. (Gast)
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Die Idee mit dem Step-Up Regler ist doch OK.
Du könntest z.B. den MAX1674 nehmen. Der funktioniert bis 0,7V runter
und verbraucht sehr wenig.

Autor: Paul Jensen (Gast)
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Hallo Jörg,
stimmt :) aber eigentlich interessiert mich an der Sache am Meisten,
wie ein Step-Up Regler funktioniert und wie man ihn selbst basteln
kann. Deswegen würde ich sowas gerne mal aus Transistoren basteln.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Germanium-Transistoren funktionieren bei niedrigerer Spannung als
Silizium.
Meine Datei zum Sperrwandler (den oben auch Olaf erwähnte )aus diesem
Thread:
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-352623.html#new
könnte auch hier das richtige sein, mit Ge-Transistor AC... oder AD...

Autor: Anfaenger (Gast)
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Habe da gerade was gefunden, was Step-Up Wandler mässig aussieht.

Hier: http://www.b-kainka.de/bastel36.htm

Hoffe, das passt.

Anfaenger

Autor: Profi (Gast)
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Guten Abend allerseits,
die Schaltung läuft so:
Die LED als Solarzelle lädt in erster Linie mal den 500µF auf. Wenn der
soweit geladen ist, dass die beiden Dioden leitend werden, schnappt die
Schaltung um: der eine T wird leiten, und dadurch auch der andere,
solange bis der kleine C nachgiebt.
Inzwischen ist ein Teil der Energie in der Drossel gespeichert.
Jetzt öffnen beide Transistoren wieder, und die Drossel liegt in Reihe
mit dem C an der Diode, diese leuchtet, bis L (und teilweise C)
entladen sind.
Leider verpufft beim Umkippen ein Großteil der im C enthaltenen Energie
in den Basen der Ts.
Deshalb habe ich mich nach anderen Lösungen umgeschaut.

Momentan überlege ich, ob es ein Battery- oder Reset-IC z.B. von Maxim
gibt, das sehr wenig Stom (x00 nA) braucht und an dessen Ausgang man
direkt die LED anschließen kann.

Natürlich ist eine Schaltung mit nur einer LEDs als Solarzelle und LED
am schönsten, aber auch am schwierigsten und ineffizientesten.

2-3 LEDs in Reihe, von denen dann aber nur eine leuchtet, ist bedeutend
besser, aber halt nicht so reizvoll.

Autor: Johnny (Gast)
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Danke Profi für die Erklärung.
Kann man die LED-Schaltung vielleicht mit FET's noch effizienter
machen?
Du hast ja gesehen, dass in den Basen der bipolaren Transistoren viel
Leistung verbraten wird. Allerdings müssten dies wohl spezielle FET's
sein, welche schon mit sehr geringen Spannungen arbeiten.

Grüsse
Johnny

Autor: Paul Jensen (Gast)
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Hallo Profi,
ich habe mal eine weiße und eine rote LED getestet. Schön in die Sonne
gehalten messe ich an der roten LED ca. 1,2V und an der weißen 1,8V.
Man muss die LED aber wirklich direkt in die Sonne halten, sobald der
Winkel nicht mehr richtig stimmt, fällt die Spannung unter 0,01V.
Mit etwas Sandpapier habe ich die rote LED mal etwas diffus gemacht und
bekomme im Rechtenwinkel zu den Sonnenstrahlen jetzt immer hin noch
0,4V.
Jetzt stelle ich mir die Frage, welche LEDs am besten als Solarzelle
geeignet sind?

Noch mal zu der Schaltung:
Wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, betrachte ich meine LED als
Stromquelle und lade damit den 500µF Kondensator auf. Da (I*t)/C = U
dauert es etwas bis ich die  1,4V ?!? zum Durchschalten der beiden
Dioden erreicht habe. Wenn dies passiert, öffnet sich der obere
Transistor und dank dem 330 Ohm Widerstand öffnet sich der untere
Transistor. Jetzt entlädt sich der 500µF Kondensator über die Spule,
wobei der 6.8µF Kondensator geladen wird (dient dieser Kondensator als
eine Art Zeitelement für das Entladen?). Ist der 6.8µF Kondensator auf
einen bestimmten Wert geladen, sperren beide Transistoren wieder und
die LED bekommt einen konstanten Strom aus der Spule (bis die "leer"
ist). Die LED sollte somit geblinkt haben und es geht von vorne los.
Ist das ungefähr richtig?

Ich frage mich immer noch, ob eine "Solar-LED" eine konstante
Spannung oder einen konstanten Strom liefert. Also wenn ich eine LED
direkt an einen Kondensator anlöte und in die Sonne halte, was
passiert? Steigt die Spannung über dem Kondensator oder habe ich eine
konstante Spannung (z.B. 1,2V) und nur die Anzahl der Ladungen im
Kondensator steigen?

Wie man sieht, habe ich nicht wirklich Ahnung von Elektronik :/

Am Besten werde ich das heute Abend einfach mal ausprobieren :)

Autor: Ich (Gast)
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ABO

Autor: Paul Jensen (Gast)
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Hallo,
also wie ich es auch irgendwie erwartet hatte, läd die LED den
Kondensator langsam auf den Spannungswert den ich im Leerlauffall
gemessen hatte (ca. 1,2V). Heißt das jetzt, dass die Schaltung mit
meiner LED nicht funktionieren würde, da der 500 uF Kondensator max.
auf 1,2V geladen wird, was die beiden Dioden nicht durchsteuern lässt
(oder steuernt die beiden Dioden bei einer anderen Spannung als 1,4V
durch?)?

Autor: Profi (Gast)
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Wenn Du Dir eine typische Diodenkennlinie ansiehst: fließen bei 0,5V
bereits einige µA.

Bei Messungen der Leerlaufspannung musst Du bedenken, dass das
Multimeter - trotz des hohen Eingangswiderstandes - die Zelle belastet
und eine geringere Spannung anzeigt. Wenn Du dagegen einen C lange
auflädst, kannst Du kurzzeitig die echte Leerlaufspannung messen.
Ja, Du hast die Schaltung richtig verstanden, der 6µF gibt die Zeit
vor, bis die Schaltung wieder "zurückkippt" und die Spule in Reihe
mit dem C die LED versorgt. Diese Zeit und überhaupt die Wahl aller
Komponenten wirkt sich stark auf den Wirkungsgrad der Schaltung
(Helligkeit der LED und Dauer bis zum nächsten Blitz) aus.

Das mit dem FET habe ich mir auch gedacht - da bin ich noch am tüfteln.

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