Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik USB-Y-Adapter für drei 5V-Solarzellen basteln


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von Karlo O. (charlo)


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Hallo, ich habe hier drei kleine Solarzellen liegen:

Watt01 Ver.1
https://www.wattgeizer.com/blog/neue-auflage-des-solar-ladegeraetes-watt-01/
Watt01 Ver.2
https://www.wattgeizer.com/blog/outdoor-solar-ladegeraet-watt-01-v2/
GoalZero Nomad 7
https://www.wattgeizer.com/goal-zero-guide-10-plus-nomad-7-plus-set

Alle drei geben 5V aus. Nun möchte ich, wenn möglich, alle drei Zellen 
zum Laden einer Powerbank nutzen. Also habe ich mir drei USB Kabel aus 
der Restekiste geschnappt, an den Plus-Ausgang jeweil eine Schottky 
Diode gelötet, damit die Kurzschlusssicher sind und alle drei parallel 
an eine USB Buchse gelötet. Dort kann man dann die Powerbank 
anschliessen. Problem: Es kommen weniger als 4,5 Volt an der USB-Buchse 
an.. . Die Kabel sind wohl zu dünn.

Ich würde das jetzt gerne nochmal neu zusammenbauen, mit entsprechend 
guten Kabeln. Dafür müsste ich dann entweder drei fertige, qualitativ 
hochwerte USB Kabel mit Stecker und eins mit Buchse nehmen und die 
abscheiden und verlöten. Allerdings kosten die ja auch schnell mal 
ordentlich Geld, das würde sich nicht lohnen. Außerdem weiß man meistens 
nicht, welchen Querschnitt die Leitungen im Kabel haben.

Bleibt also nur Selbstbau. Wie dick sollte der Querschnitt der Adern 
sein? Ca. 1mm² sollte reichen oder? Ich versuche die Kabel natürlich so 
kurz wie möglich zu halten. Welches Kabel sollte ich für das vorhaben 
wählen? Sollte eine Abschirmung um die Adern sein oder braucht das 
nicht? Ich habe nämlich an Lautsprecherkabel gedacht. Das gibt mit hohem 
Querschnitt, das Kabel ist flexibel, also biegbar, nicht so steif wie 
eine feste Kupferlitze und es kostet nicht viel.

Außerdem brauche ich dann noch drei USB Stecker und eine Buchse. Ich 
finde nur solche wie die hier:
https://www.reichelt.de/usb-einbaustecker-serie-a-gerade-180-vers-usb-agf-p52008.html?&trstct=pol_1

Gibt es sowas auch mit Schutz auf dem Ende wo die Lötstellen sind? Das 
Ganze sollte etwas wetterfest sein. Und gibt es bei den USB 
Einbausteckern/Buchsen etwas zu beachten oder kann man da einfach die 
billigste nehmen?

: Verschoben durch Moderator
von Andreas B. (bitverdreher)


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Für diese Solarzellchen reichen die billigsten und dünnsten USB Kabel, 
die Du in Deiner Bastelkiste finden kannst.
Da hilft nur mehr Licht.

von Alex G. (dragongamer)


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Was für Spannung misst du denn bei deiner Konstruktion direkt an den 
Solar-Teilen? Kommt da wirklich 5V raus?
Kann mir auch nicht so ganz vorstellen dass es an den Kabeln liegen 
soll.

Btw. hoffe du hast diese Teile irgendwo rumliegen gehabt oder so. Du 
wärst mit einer ordentlichen Solarzelle und einem einzigen 
Spannungswandler deutlich effizeinter und preiswerter unterwegs.

: Bearbeitet durch User
von foobar (Gast)


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Wenn du die drei 5V-Spannungsquellen per Dioden zusammenklemmst, kommt 
hinten natürlich 5V minus Vf der Dioden raus - deine scheinen eine Vf 
von 0.5V zu haben ...

von foobar (Gast)


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PS: die Kabeldicke resp der Kabelwiderstand macht sich erst bemerkbar, 
wenn ein relevanter Strom fließt - ein Multimeter ohne Last reicht 
nicht.

von test (Gast)


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Es kann auch sein das die Spannung zusammenbricht weil die Powerbank zu 
viel Strom zieht.

Ist ja das normale Verhalten, die Powerbank lässt stetig immer mehr 
Strom fliessen (dabei sinkt die Spannung) bis die Spannung 4,xV 
unterschreitet. Damit ist klar wieviel Ampere das Netzteil liefern kann.

Du brauchst eine Powerbank die diesen Test kontinuierlich durchführt, 
denn dein "Netzteil" kann nicht kontinuierlich x Ampere liefern. Das 
schwankt ja ständig.

von Karlo O. (charlo)


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Die Solarzellen hatte ich noch nicht angeschlossen, weil es bewölkt war. 
Daher habe ich den USB Ausgang des Handyladegerätes genommen und den 
selbstgebastelten Y-Adapter dort eingesteckt. Am anderen Ende habe ich 
die besagte Powerbank angeschlossen. Zum Messen habe ich so ein USB 
Multimeter dazwischen geklemmt: 
https://www.voelkner.de/products/851411/LogiLink-PA0067-USB-Multimeter-digital-CAT-I-Anzeige-Counts-999.html?ref=43&gclid=CjwKCAiA8OjjBRB4EiwAMZe6y-CTfvWkDFNZeh4jRWbG4zjXRvq4I_Y-0Nsqd3CXjFI47DilRwSo5BoC0REQAvD_BwE

Ergebnis: Mit meinem normalen Handy Ladekabel habe ich 5,2 Volt bei 0,99 
Ampere gemessen. Bei meinem selbstgebastelten Adapterkabel an dessen 
Ende dann wiederum das vorher auch schon benutzte Handy Ladekabel hing, 
habe ich gemessen: 4,5 Volt bei 0,3 Ampere.

Das Kabel, welches in meinem selbstgebauten Adapter ist, ist extrem 
dünn, vermutlich maximal AWG28 oder noch dünner. Ich denke, es ist der 
Flaschenhals in der Konstruktion.

@Alex G.
Ja, die Teile lagen alle rum, bis jetzt hat mich das nichts gekostet. 
Die Solarzellen haben ihre Schuldigkeit in den letzten 8 Jahren auf 
Reisen auch getan. Nun würde ich die Drei halt gerne zu einer Solarzelle 
zusammenschalten, damit man damit an einem sonnigen Tag eine Powerbank 
wenigstens zur Hälfte aufladen kann. Das würde mehr Sinn machen, als 
drei Powerbänke gleichzeitig an den drei separaten Solarzellen zu laden. 
Sonst liegen die halt eh nur im Karton rum und werden fast nie benutzt. 
Das ganze soll möglichst wenig kosten, klar rechnen würde sich nicht mal 
ein Euro, bei den paar Watt die da rauskommen.

Die Fragen also weiterhin: Ist Lautsprecherkabel ratsam? Da AWG28 
offenbar viel zu dünn ist, um die Spannung zu halten, wieviel 
Querschnitt sollte das Kabel haben? Und gibt es USB Stecker zum selber 
konfektionieren, die ein Gehäuse haben (wegen Wetterschutz)?

: Bearbeitet durch User
von S. R. (svenska)


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Ja, das werden deine Dioden sein.
Die fressen ihre Flussspannung weg.

von test (Gast)


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Karlo O. schrieb:
> Die Fragen also weiterhin: Ist Lautsprecherkabel ratsam?

Ist immer ratsam, weil billig bei grossen Querschschnitt. Nur drauf 
achten auch wirklich Kupfer zu bekommen.

Ich würde das ganze in eine mini Projektbox packen. Dann eine USB 
Einbaubuchse (gibts billig für den Einbau in Autos/Boote usw.) und drei 
Kabel per Zugentlastung raus.

USB Stecker zum selber zusammenlöten gibts ja auch.


Musst halt den ganzen Kleinkram aus China Ordern. Dann kommst du billig 
weg.

von Andreas B. (bitverdreher)


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AWG28 hat 0,0804mm² Querschnitt.
Das sind für einem Meter (spez Widerstand Cu: 0.0171 Ohm*mm²/m) ca. 
0,2Ohm.
Da fallen also bei 1A ca. 0,2V ab.
Soviel zur Größenordnung um die es hier geht. Und 1A liefern diese 
Solarzellen mit Sicherheit nicht.

von test (Gast)


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Hin und zurück, also 0,4V. Dann noch die Übergangswiderstände der 
Steckverbindungen. Und dann noch die Dioden.

von foobar (Gast)


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> Da fallen also bei 1A ca. 0,2V ab.
> Soviel zur Größenordnung um die es hier geht.

Und wenn er es immer noch nicht glaubt, könnte er ja einfach mal die 
Spannung ohne Last messen (dann ist der Spannungsabfall am Kabel 
praktisch Null) - wird immer noch deutlich unter 5V sein, da es einfach 
keine Dioden ohne Spannungsabfall gibt.  Naja, außer kaputte ... ;-)

von Andreas B. (bitverdreher)


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test schrieb:
> Hin und zurück, also 0,4V.
Bei geträumten 1A, die diese Solarzellen nicht liefern. Höchstens in der 
Sahara.

> Und dann noch die Dioden.
Das ist das einzig nennenswerte bei dieser Geschichte.

von BlaBla (Gast)


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Eine Parallelschaltung von Spannungsquellen ist problematisch, besser 
einen Serienschaltung machen und einen DC-DC-Abwärtswandler anschließen.

von Karlo O. (charlo)


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BlaBla schrieb:
> Eine Parallelschaltung von Spannungsquellen ist problematisch,
> besser einen Serienschaltung machen und einen DC-DC-Abwärtswandler
> anschließen.

Wieso ist die Parallelschaltung denn problematisch?

von foobar (Gast)


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> Wieso ist die Parallelschaltung denn problematisch?

Weil die nicht gleichmäßig belastet werden.  Grob: Die, mit der höchsten 
Ausgangsspannung bzw der Diode mit der niedrigsten Vorwärtspannung wird 
erstmal alles liefern, bis die Spannung anfängt abzufallen.  Erst dann 
kommt die nächste dazu, usw.  Sollte in deinem Anwendungsfall aber nicht 
so relevant sein.

von Harald W. (wilhelms)


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Karlo O. schrieb:

> Hallo, ich habe hier drei kleine Solarzellen liegen:

Man müsste deren Innenaufbau kennen. Wenn es sich um reine Solar-
zellen handelt, können die nicht vernünftig mit einem normalen
Schaltregler zusammenarbeiten.

von test (Gast)


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Da wird einfach nen Step-Down drin sein.

von Harald W. (wilhelms)


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test schrieb:

> Da wird einfach nen Step-Down drin sein.

Wenn das kein MPP-Regler ist, funktioniert der nicht.

von test (Gast)


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Harald W. schrieb:
> test schrieb:
>
> Da wird einfach nen Step-Down drin sein.
>
> Wenn das kein MPP-Regler ist, funktioniert der nicht

Warum? Ernsthafte als Frage.

Der StepDown macht aus der Leerlaufspannung die 5V. Dabei bricht die 
Eingangsspannung ein (je nachdem wieviel Strom am Ausgang fließt). Aber 
die einbrechende Eingangsspannung ist ja egal solange sie noch hoch 
genug ist.

Zumindest die Theorie so wie ich sie verstehe.

von Harald W. (wilhelms)


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test schrieb:
> Harald W. schrieb:
>> test schrieb:
>>
>> Da wird einfach nen Step-Down drin sein.
>>
>> Wenn das kein MPP-Regler ist, funktioniert der nicht
>
> Warum? Ernsthafte als Frage.
>
> Der StepDown macht aus der Leerlaufspannung die 5V. Dabei bricht die
> Eingangsspannung ein.

Daraufhin zieht der Stepdown noch mehr Strom. Die Eingangsspannung
bricht noch mehr ein usw. Sowas nennt man LatchUp bzw. LatchDown
Effekt. Deshalb ist bei allen "vernünftigen" Solaranlagen ein Akku
direkt parallel zu den Solarzellen geschaltet.

von test (Gast)


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Harald W. schrieb:
> test schrieb:
> Harald W. schrieb:
> test schrieb:
>
> Da wird einfach nen Step-Down drin sein.
>
> Wenn das kein MPP-Regler ist, funktioniert der nicht
>
> Warum? Ernsthafte als Frage.
> Der StepDown macht aus der Leerlaufspannung die 5V. Dabei bricht die
> Eingangsspannung ein.
>
> Daraufhin zieht der Stepdown noch mehr Strom. Die Eingangsspannung
> bricht noch mehr ein usw. Sowas nennt man LatchUp bzw. LatchDown

Aber doch nur sofern das Handy mehr Strom ziehen will als diese 
Konstruktion in diesem Moment liefern kann, oder?
Und wenn das Handy auf die (dann zwangsläufig) einbrechende Spannung)

von test (Gast)


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Verklickt, weiter...

Spannung reagiert und weniger Strom zieht ist doch alles gut, oder?

Pufferakku ist klar, diese Solarzellen gibt es ja auch mit eingebauten 
Pufferakku. Macht schon Sinn.

von Harald W. (wilhelms)


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test schrieb:

> Aber doch nur sofern das Handy mehr Strom ziehen will als diese
> Konstruktion in diesem Moment liefern kann, oder?

Ja, z.B. wenn gerade mal kurz eine Wolke vor die Sonne zieht.

von test (Gast)


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Harald W. schrieb:
> test schrieb:
>
> Aber doch nur sofern das Handy mehr Strom ziehen will als diese
> Konstruktion in diesem Moment liefern kann, oder?
>
> Ja, z.B. wenn gerade mal kurz eine Wolke vor die Sonne zieht.

Jup, das ist das Problem an der Sache.

Und wenn das (zu ladende) Gerät mit so einer instabilen Quelle nicht 
klar kommt hat man ein Problem.

Solartauglichkeit am USB Eingang ist ja durchaus ein Thema bei 
Produkttests.

von Karlo O. (charlo)


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S. R. schrieb:
> Ja, das werden deine Dioden sein.
> Die fressen ihre Flussspannung weg.

Ok, verstehe. Das sind diese Dioden: 1N5819 40V 1A Schottky Diode DO15. 
Und laut Datenblatt haben die eine Flussspannung bei 0,1 - 1 A von 0,33 
- 0,6 V. Die knabbern mir dann also immer ein halbes Volt ab?

Den restlichen Verlauf des Threads konnte ich leider nicht 
nachvollziehen, habe aber trotzdem erkannt, dass ich die ganze Sache 
wohl besser sein lasse, macht ja keinen Sinn. Danke aber für die 
Diskussion und die darin genannten Hinweise und Suchwörter, vielleicht 
googel ich das Thema bei Gelegenheit dann doch mal Stück für Stück 
nach:)

von S. R. (svenska)


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Karlo O. schrieb:
> Und laut Datenblatt haben die eine Flussspannung bei 0,1 - 1 A
> von 0,33 - 0,6 V. Die knabbern mir dann also immer ein halbes
> Volt ab?

Ja, zwischen 0,33 und 0,6 V. Diese Leistung erwärmt die Diode.

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