Hallo icjh will einen uC mit einer Solarzelle und zur Pufferung einen GoldCap verwenden. Wie bau ich die schaltung am besten auf? mfg luxx
Aufm Steckbrett mit bedrahteten Bauteilen. Wenn es irgendwo eingebaut werden soll als Einzelstück auf Lochraster-Platine.
Jetzt aber im Ernst. Ich habe das gleiche Vorhaben. Kenn jemand irgenwelchge Appnotes oder andere Beispiele, wo man sowas nachschauen könnte, wie die anderen das machen? Danke.
Wie wäre es mit 3 Dioden?
PV -----------|>|-------------- µC
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|--|>|--------|>|--|
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=== Goldcap
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_|_
würde ees denn gar ohne diode funktionieren? Die solarzelle ist doch wie eine Diode(hat manchmal den gleichen schaltzeichen). bei mir würde eine solarzelle max 10 mA liefern können, man brauch also keine strombegrenzung oder?
Es geht hier weniger um den Strom sondern um das Entladen des Kondensators durch die Solarzelle.
> krasser spannungsabfall an den dioden?
Mit sowas wie ner BAS85 wären es ~0,3V, je nach Strom.
Es komplett ohne Diode zu versuchen würde ich zumindest bei größeren Solarpanels nicht ohne vorherige Tests machen. Denn soweit ich weis, haben die Solarpanels aufgrund ihrer Fläsche einen recht hohen Sperrstrom, was den Goldkap sicherlich früher oder später leersaugen dürfte, wenns längere Zeit dunkel ist.
oh ich merke grad - es ging wohl eher um kleine Solarzellen, nicht Panels. Aber das Thema Reststrom (nicht Sperrstrom wie ich erst meinte) würde ich trotzdem ohne diesbezüglicher Tests nicht unberücksichtigt lassen
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Ich habe die Schaltung im Anhang benutzt. Sie funktioniert wie eine Diode in Serie zum Solarpanel mit dem Unterschied das sie nur <10mV Spannungsabfall hat. Für den MOSFET sollte man einen besseren Typ benutzen, mit kleinem Gate Threshold. Ist aber für kleine Panels konzipiert. Gruß Hagen
@ Hagen Re: Dankeschön für die Schaltung. Ja es geht hier um eine kleine Solarzelle. Das Ganze soll ein msp430 betreiben(min mit 3,3 V), der nur einmal pro Sekunde was kurz machen soll. Das Ganze soll tragbar sein und vielleicht ganz ohne Battarie auskommen. Hagen, könntest Du mal erklären, wie die schaltung im Groben funktioniert? Hast du die selbst entworfen oder von irgendwo übernohmen? Wür welche Spannung ist die Schaltung ausgelegt worden? Gab es eien andere Stromversorgung Batterie oder Akku? Danke.
mir ist die Schaltung auch etwas unklar - woher bekommt M2 eine positive Gatespannung zum Durchschalten? Über eine der Dioden? Die sind dafür verkehrtherum. Und irgendwelche Schleichstrecken über die Transis kommen eigentlich auch nicht in Frage.
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Entworfen habe ich sie um ein kleines Solarpanel einer Gartenlampe zu benutzen. Als Akku habe ich einen 1.2V NiMh Akku benutzt. Das Solarpanel lieferte ca. 5.3V im Leerlauf aber nur bei starker Sonnenbestrahlung. Der max. Strom den man raussiehen konnt lag bei 30mA. Die Spannung brach dann aber auf ca. 1.5V ein. Die Schaltung ansich trennt das Solarpanel immer dann wenn die gelieferte Spannung des Solarpanels <= VBat ist. Wenn die Spannung am Solarpanel > VBat + 10mV ist schaltet sich der MOSFET ein. Die beiden Dioden, BAV70, dienen als sehr große Pullups und reduzieren so den Strombedarf der Schaltung auf wenige nA. Dies kann eine Schwachstelle des Designs sein, wegens EMV Einstraglungen, dann sollten sie durch Widerstände ersetzt werden, ca. 470k-860k groß. Das erhöht aber den Strombedarf der Schaltung. Bei mir hat das mit den BAV70 Doppeldiode in SOT Bauform funktioniert. Der MOSFET sollte eine sehr geringe Gate Threshold Spannung haben. Denn wenn die Spannung des Solarpanels < 0.6V ist und der Akku ebenfalls < 0.6V und < VSolar hat dann kann der MOSFET nicht korrekt durchschalten. In diesem ungünstigen Falle fließt der Strom vom Solarpanel dann über die Bodydiode des MOSFETs. Dieser Fall tritt bei meiner Schaltung aber nicht auf da der Akku niemals unter 0.7V entladen wird. Am Akku hängt bei mir ein MAX1724 Stepup Wandler auf 3.3V. Daran ein ATTiny45V der zusätzlich die Spannung am Akku und an Solar- per ADC überwacht. Der ATTiny befindet sich die meiste Zeit im Powerdown Modus. Per Watchdog wird er alle 8sec aufgeweckt und liest nun die Spannung an VBat+ und Solar- (differentiell) ein. Sollte VBat <0.7V sein geht der ATTiny sofort wieder in den Powerdown Modus. Sollte das nicht so sein, also der Akku ist voll, dann überprüft er die Spannung an Solar- per ADC, differentiell. Ist diese Spannung < 10mV so ist es drausen Dunkel. Nun beginnt der AVR mit seiner eigentlichen Aufgabe. An 4 Pins des AVRs sind insgesamt 12 Lowpower SMD Leds, grün, per Litzen angeschlossen. Jeweils 2 LEDs antiparellel an einer Litze. Diese Litzen hängen in einem Einweckglas, vom Deckel herab, an dem sich auch das SOlarpanel, Akku und Schaltung befindet, unsichbar. Tagsüber wird also der Akku über das Solarpanel aufgeladen, und Nachts beginnen die LEDs im Einweckglas zu leuchten. Sie leuchten dabei in einem Muster wie es Glühwürmchen machen. Ergo: es ist eine Simulation von gefangenen Glühwürmchen in einem Einweckglas. Die Idee dafür habe ich aus dem WEB, such mal nach "Jar of Firefly" bei AVRFreaks. Nur mit dem Unterschied das bei meinem Projekt 1.) 12 LEDs mit einem ATTiny betrieben werden 2.) die Sromversorgung per Solarpanel erfolgt Die Wahl des 1.2V NiMh Akkus + MAX1724 Stepup der nur 1µA Eigenstrom bedarf ist absichtlich. Weil das 5V Solarpanel auch unter sehr ungünstigen Bedingungen eine nutzbare Spannung liefern soll die möglichst effizient ausgenutzt wird. Meine Schaltung versucht nun die Nacht-Leucht-Dauer der 12 LEDs so zu optimieren das beim Dunkelwerden ca. 4 Stungen Leuchten der LEDs ermöglicht werden. Also je nach Ladekapazität die Tagsüber den Akku auflädt pendelt sich der AVR nachts in seienr Leuchtdauer der LEDs ein. Bisher läuft das ganze seit 4 Monaten ohne Probleme. Vorher habe ich einen 5 monatigen Ladetest obiger Schaltung + MAX1724 Stepup gemacht, also ohne Last. Das Solarpanel war dabei nur dem Licht in meinem Zimmer ausgesetzt. Das problem ist nämlich das man das Schalten des MOSFETs nicht ausmessen kann, zumindestens nicht mit meinem Hobbyequipment. Der innere Meßwiderstand eines Multimeters würde die extrem hochohmige Schaltung beeinflussen. Den MAX1724 habe ich als Sample von Maxim geschnorrt, und ich bin mit dem Teil vollständig zufrieden. Enzigstes Problem bei ihm ist das der Shutdown Pin den Ausgang nicht vollständig vom Eingang trennt. Dh. es kann Strom zurückfließen vom Ausgang zum Eingang. Aber das Shutdown Feature benötigte ich in dieser Schaltung nicht. Im Attachment der Schaltplan und Layout, nicht daran stören das dort ein ATTiny15L eingezeichnet ist, ich habe den ATTiny45V benutzt. Weil das der einzigste Tiny ist der die Brownout Detection per Software zuschaltbar machen kann. Warum willst du einen Goldcap benutzen ? Ich hatte auch erst daran gedacht so ein Teil zu benutzen, die neueren mit dem sehr geringen Innenwiderstand, Supercap oä. Allerdings reicht deren akkumulierte Kapazität bei weitem nicht und die Selbstentladung bei modernen NiMH Akkus ist nicht so störend wenn das SOlarpanel eh tagsüber immer wieder auflädt. Dafür kannst den NiMH Akku auch mal schnell extern im Ladegerät aufladen. Gruß Hagen
Die beiden Dioden BAV70 sind Pullups. Es fliest ein Strom aber eben nur ganz ganz langsam. Wir nutzen also tatsächlich die Leckstöme der Dioden. Das ist für diese Schaltung kein großes Problem da das Solarpanel im Normalfalle ja auch nur ganz langsam seine Spannung erhöht, eben im Tag-Nacht Übergang. Aber durch Q2 wird das Gate sehr schnell geschlossen falls Q2 es auf Masse zieht. Das ist der Fall wenn die Spannung des Solarpaneles unterhalb der des Akkus geht. Also sehr langsam auf aber schnell zu. An Solar- liegt normalerweise eine negative Spannung an die durch Q1 gemessen wird. In diesem Falle ist die Solarspannung kleiner als die Spannung am Akku. Der Innenwiderstand des Solarpanels ist für die Funktionsweise sehr wichtig, also das sich das Solarpanel auch wie ein Widerstand verhält. Das die Dioden nur sehr wenige Strom gegen + durchlassen ist im Grunde auch unwichtig, der MOSFET ist Spannungs und nicht Stromgesteuert. Gruß Hagen
Interessant, interessant. Ist natürlich eine elegante Idee, die Restströme der Dioden auszunutzen als Hochohm-R's. Empfinde ich aber auch ein wenig gewagt, und nicht unbedingt nachbausicher - oder? Denn ein bißchen Glück gehört wohl auch dazu, denn die Transistoren haben ja auch Restströme - wenn die größer sind, geht's wohl in die Hose. Der benutzte BC847 wird ja bei Philips mit max. 100nA angegeben, die Diode aber gerade mal mit max. 30nA Reststrom. Entweder Glück, oder ausgesuchte Exemplare.
Der BC847 sollte tatsächlich ersetzt werden, geringerer Reststrom und großes HFE am besten. Bei den BAV70 Dioden habe ich festgestellt das diese sehr genau produziert sind, es gehen auch BAW56 und BAT54, jeweils mit immer größer werdendem Reverse Current. Ansonsten wie gesagt die Dioden durch Widerstände ersetzen, was aber eben den Stromverbrauch der Schaltung erhöht. Falls Interesse besteht kann ich auch meine LTSpice Simulation posten. Gruß Hagen
Sehr Interessante Schaltung, jedoch seh ich da eine Schwachstelle. Wie du sagtest ändert sich die Spannung / Strom an der Solarzelle nur langsam. Und wenn jetzt z.B. ein sehr bewölkter Tag ist, kann es sein das sie auch dauerhaft nur niedrige Spannungen leisten kann. Da bei deiner Schaltung der Spannungsabfall an der Solarzelle mit einem Transistor gemessen wird, macht die Schaltung erst bei einem Spannungsabfall von 0,6V zu. D.h. es könnte dauerhaft eine Entladung des Akkus bei ungünstigen Lichtverhälnissen über die Solarzelle erfolgen. Wenn man jetzt annimmt, das der Parallelwiederstand der Solarzelle (im Ersatzschaltbild) 10 Ohm beträgt, dann könnten bei einem Spannungsabfall von 0,6 V ganze 60mA fließen.
@Jay, durchdenke die Schaltung mal unter der Prämisse das die Spannung an der Batterie nie unter 0.6-0.8V sinken kann. Der NPN ist dann normalerweise durchgeschaltet, somit der MOSFET gesperrt, es sei den der PNP sperrt den NPN. Gruß Hagen
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