Announcement: there is an English version of this forum on Hallo, ich habe vor, eine Lithium-Titanat-Zelle (Nennspannung ist 2,4V, max Ladeschlusspannung 2,8V) mittels Solarzelle zu laden. Meine Überlegung ist die folgende: Näherungsweise ist die Solarzelle eine Stromquelle, die Stromstärke ist äquivalent zur Beleuchtungsstärke. Ich kann daher die Solarzelle direkt an den Akku hängen und muss diesen spätestens bei 2,8V von der Solarzelle trennen. So weit zur Ladung, kann man das so machen? Natürlich hängt ein Verbraucher auch am Akku, diesen muss ich vom Akku trennen, sobald die Spannung am Akku unter eine (wie hoch ist die bei LTO?) Tiefentladungsschwelle sinkt. Beide Schaltpunkte werden eine gewisse Hysterese benötigen. Da ich direkt an der Zelle einen ESP8266 betreiben möchte (Mindestspannung 2,5V) habe ich zuerst daran gedacht, diesen auch gleich die Ladesteuerung machen zu lassen. Letztlich bin ich mir aber nicht sicher, ob der nicht doch in einem Zustand hängen bleiben kann, in dem der Akku überladen oder tiefentladen werden kann. Vorausgesetzt, meine grundsätzlichen Überlegungen sind nicht falsch, brauche ich also eine Schaltung, die: - den Akku von der Solarzelle trennt, wenn die Ladeschlussspannung erreicht wird - die Verbindung wiederherstellt, wenn die Ladeschlussspannung abzüglich der Hysterese unterschritten wird - den Verbraucher von der Batterie trennt, bevor die Tiefentladeschwelle erreicht ist (oder, wenn die minimale Spannung für den Verbraucher unterschritten wird, den ESP in Tiefschlaf zu schicken) - den Verbraucher wieder mit der Batterie verbindet, wenn die Tiefentladeschwelle zuzüglich der Hysterese wieder überschritten wird Also 2 "einstellbare" Schaltpunkte und zwei "einstellbare" Hysteresen Zusätzlich muss die Schaltung so gestaltet sein, dass sie den Akku nicht tiefentladen kann (oder so wenig Strom brauchen, dass eine Tiefentladung bis zum nächsten Mal Sonnenschein sehr unwahrscheinlich ist) Da bräuchte ich jetzt dann doch etwas Hilfe beim Einstieg, um so etwas zu realisieren. Ein Lösungsansatz mittels ESP8266, der robust und zuverlässig ist, wäre mir natürlich genauso recht, wie eine nicht programmierbare Schaltung. Den LTO habe ich gewählt, da er sehr Zyklenfest ist und auch bei tiefen Temperaturen noch gut betrieben werden kann. Außerdem kann ich den ESP8266 direkt damit betreiben, ohne die Spannung regeln zu müssen, damit, so meine Überlegung, sollte sich die Akkukapazität optimal nutzen lassen.
:
Verschoben durch Moderator
Michi schrieb: > So weit zur Ladung, kann man das so machen? Jop, die Spannung der Solarzelle sollte halt einigermaßen passen, sonst verschwendest du einen großteil dwr Leistung. Abschalten bei Voll kann ruhig der uC machen, fürs Abschalten bei leer wirst du zusätzliche Logik brauchen.
Michi schrieb: > Lithium-Titanat-Zelle (Nennspannung ist 2,4V > ESP8266 betreiben möchte > (Mindestspannung 2,5V) habe > Außerdem kann ich den > ESP8266 direkt damit betreiben he?
Lieber ??? Das ist nur scheinbar ein Widerspruch, wenn du willst, erkläre ich es dir gerne noch mal. Dein ausgesprochen eloquentes "he?" allerdings lässt mich daran zweifeln, dass du es beim 2. Mal auch wirklich verstehst.
nimm ein LTO PCM board, das macht dir die Spannungsschwellen, adaptiere die Solarzelle mit einem Step-Down an die benötigte Spannung. Müstest auf ca. 4-5V runter regeln.
Piter K. schrieb: > adaptiere > die Solarzelle mit einem Step-Down an die benötigte Spannung. Normale Schaltregler funktionieren an Solarzellen nicht wie gewünscht. Entweder ein MPPT-Regler oder einfach ungeregelt
Piter K. schrieb: > nimm ein LTO PCM board Hast du da eine Empfehlung? wer schrieb: > einfach ungeregelt Wäre auch mein Ansatz
Angehängte Dateien:
Lieber Michi, wieso hast du ein µC ausgewählt dessen Mindestspannung größer als die Nennspannung des Akkus ist? Bedenke auch dass die Auswahl an Sensoren und Aktoren mit der Versorgungsspannung fällt.
Die Auswahl erfolgte so: Den LTO kann ich bis 2,8V laden und für den Betrieb des µC bis 2,5V entladen. Damit kann ich zwar nur etwa ein Drittel der Kapazität nutzen, dafür gibt es keine Verlustleistung durch einen Spannungsregler, der LD1117v33 wird mit einem Ruhestrom von typ. 5mA angegeben. Einen DC-DC Wandler krieg ich leistungsmäßig auch nicht umsonst. Was würde ich also erreichen, wenn der ESP 99% seiner Zeit im Deep Sleep verbringt und nur ein paar µA zieht, die Spannungsversorgung aber selbst das etwa Tausendfache? Da nutze ich doch lieber nur ein Drittel der Kapazität, als dass ich diese für dieselbe Laufzeit, ansonsten um das x-Hundertfache größer dimensionieren müsste. Ein weiterer Punkt war die Zyklenfestigkeit: Sonne/Wolken/Sonne/Sonnenuntergang... macht ein LTO "ewig" mit. Der nächste Punkt: ein LTO arbeitet auch bei Minusgraden noch gut, und Minusgrade hat es oft wochenlang, da wo ich herkomme. Für die in Frage kommenden Sensoren passt die Versorgung auch: BME280 und für einen mechanischen Schaltkontakt erst recht. Dass diese Überlegungen ganz dumm sind, muss mir erst mal jemand schlüssig erklären.
Angehängte Dateien:
-
schematic.png
7,2 KB
Mal wieder ein Update. Ich habe mir mit einem TLVH431 eine Schaltung zur Begrenzung der Ladespannung gebaut, die funktioniert so weit, zumindest ohne Last. R1 ist so eingestellt, dass T2 bei 2,75V abschaltet. Momentan ist ein bisschen wenig Sonne, um festzustellen, ob das auch an der Solarzelle mit dem Akku so funktioniert, wie erhofft. So weit mal zum gelb markierten Teil. Einen Unterspannungsschutz möchte ich natürlich auch haben. Also im Prinzip noch mal dieselbe Schaltung, R3 so eingestellt, dass er bei 2,3V schaltet. Bis 2,3V arbeiten meine ESPs sehr zuverlässig. Kann das so funktionieren? Ich bin mir nämlich nicht sicher, was passiert, wenn T4 ausschaltet, weil die 2,3V am Akku erreicht sind, und dann die Sonne irgendwann mal wieder T2 aufsteuert. Den Taster hätte ich dafür vorgesehen, den ESP mal trotzdem kurz einschalten zu können, bis 1,9V ist der LTO nicht tiefentladen. Noch was: der gelbe Teil der Schaltung benötigt ~80-90µA, was beim gelben Teil kaum eine Rolle spielt, im weißen jedoch wird dieser Strom zusätzlich verbraucht, wenn die Sonne nicht scheint. Wie kann ich den verbrauch senken? Logisch, R1/R3 erhöhen, da sind vielleicht 10µA zu holen. R2 bzw R4, wie groß dürfen die werden? Im Datenblatt steht 60µA "minimal Current for regulation" trifft das auch auf den Komparatorbetrieb zu?
LTO und deine Dimensionierung machen überhaupt keinen Sinn. Hättest du LiFePo4 genommen, hätt es völlig gereicht. Was bringen dir die vielen Zyklen, wenn der Akku am Alter stirbt.... Abgesehen hat LTO ein Kack Spannungsbereich. Ein entsprechendes BMS würde benötigt, um überhaupt die Zyklen erreichen zu können. Immer wieder lustig zu sehen, da kauft einer für viele 1000€ ein Akkupack und das BMS einer Zahnbürste, dient dann für das Management... Na denn....
Immer wieder lustig zu sehen, was die Leute für einen Unsinn schreiben. Der LTO hat einen völlig ausreichenden Spannungsbereich, einen überlegenen Temperaturbereich und kostet nicht mal 10€. Aber Paula P. motzt rum, ohne irgendeinen brauchbaren Input. Wenn du schon so schlau bist und alles besser weißt: wo sind die konkreten Vorschläge deinerseits? Oder bringst du, außer destruktiv zu sein und Unsinn zu schreiben, doch nichts zu Stande? Deine 1000€ Phantasie, lächerlich! Am Alter sterben? Meine Güte, irgendwann ist alles kaputt. Der LTO wesentlich später und bei -20°C funktioniert der auch noch. Wenn du doch noch etwas sinnvolles Beizutragen hast, bitte. Eine weitere Selbstdisqualifikation deinerseits lass bitte stecken, es war schon mehr als genug bisher.
Michi schrieb: > Immer wieder lustig zu sehen, was die Leute für einen Unsinn schreiben. > Der LTO hat einen völlig ausreichenden Spannungsbereich Nö, hat er nicht. Aber da Du ja völlig beratungsresistent bist: Mach mal!
Doch, hat er. Ich kann den ESP in einem nennenswerten, nutzbaren Bereich der Kapazität des LTO so betreiben, wie es laut dessen Datenblatt zulässig ist. Der ESP32 ist überhaupt bis 2,3V runter spezifiziert, den werde ich auch dann verwenden, auch wenn bisher nur vom ESP8266 die Rede war, bisher hat aber noch jedes von mir benutzte Modell bis 2,3V (bei spezifizierten 2,58V) ohne erkennbare Einbußen funktioniert. Den LTO kann ich außerdem im Freien, in unseren Breiten, innerhalb seiner laut Datenblatt zulässigen Temperaturen betreiben, einen LiFePo4 nicht. Der LiFePo4 wird in der Sonne, mit oft minütlichen Licht/Schatten wechseln, seine Zyklen schon innerhalb eines JAhres erreicht haben, der LTO nicht. Wieso also einen LiFePo4 nehmen, bei dem ich genau in der Zeit, wo am wenigsten Sonnenenergie zur Verfügung steht, auch die Kapazität so deutlich verringert ist? Kommt also aufs gleiche raus: jeweils nicht die volle, nutzbare Kapazität, jedoch wird die eine Variante außerhalb ihrer Spezifikation betrieben, preislich ist der Unterschied irrelevant. Weder die eine noch die andere Lösung ist perfekt, das ist mir vollkommen klar. Die jeweiligen Punkte gegenübergestellt liegt der Vorteil für mich, mit der konkreten Anwendung im Freien, beim LTO. Ad "mach mal": hab ich ja schon längst. Das Ding läuft seit Wochen draußen und liefert ohne Unterbrechung Daten, bis 2,3V runter. Hast du schon gemacht? Nein? Welche Kompetenz hast du also insofern, mir Beratungsresistenz vorzuwerfen? Ich hab's gemacht. Es funktioniert. Du sagst: ich soll erst mal machen? Natürlich kann man noch was verbessern, deshalb frage ich ja. Aber auf meine Fragen gehst du nicht ein, sondern willst mir weiß machen, dass das, was bei mir gut funktioniert, nicht gut funktionieren soll. Wenn du also auf meine Fragen eingehen könntest, wäre ich dir dankbar.
Michi schrib im Beitrag #6536640: > Ich hab's gemacht. Es funktioniert. Seit Wochen. (lt. Deiner Behauptung) Mein ESP8266 als Wetterstation läuft mit einer 41x68mm Solarzelle schon über 3 Jahre lang mit einer gewöhnlichen Li-Polymerzelle und Spannungsregler. Und im Gegensatz zu Deine Frickellösung läuft das alles innerhalb der Bauteilespezifikationen. Sprich, ich kann das jederzeit nachbauen und es wird genauso funktionieren. Es hängt eben nicht davon ab, ob es mit einem speziellen ESP mal zufälligerweise eine Zeit lang funktioniert. Das ist eben der große Unterschied. Ein ESP Michi schrieb: > Da ich direkt an der Zelle einen ESP8266 betreiben möchte > (Mindestspannung 2,5V) habe ich zuerst daran gedacht, wie von Dir beschrieben ist spezifiziert mit Minimum 3.0V, jedenfalls wenn man das in das Original Datenblatt schaut. Um Recht zu behalten, ziehst Du jetzt mal flugs den ESP32 aus der Hosentasche. Armselig! Daher glaube ich Dir das auch mit den laufenden ESP266 nicht. Im Übrigen, Deine Frage lautete: Kann man das so machen. Und Du erhieltest als Antwort (auch von mir) mehrmals: Nein
Angehängte Dateien:
-
image.png
57 KB
Andreas B. schrieb: > Michi schrieb: >> Ich hab's gemacht. Es funktioniert. > Seit Wochen. (lt. Deiner Behauptung) Du wirst es zwar auch dann nicht glauben, anbei ein Screenshot von der Messwerte der letzten paar Tage, die Spannung etwas kürzer als Temperatur und Feuchte, die jeweils im Vergleich mit den Daten meiner Wetterstation gezeigt werden. Die Spannungen, die im Chart ganz rechts angezeigt werden, misst der ESP selbst, es sind allerdings korrigierte Werte, die auf ca. 0,1V mit dem Multimeter zusammenpassen. Der ESP selbst lag sonst etwa 0,3V darüber. > wie von Dir beschrieben ist spezifiziert mit Minimum 3.0V, jedenfalls > wenn man das in das Original Datenblatt schaut. Espressif als Hersteler gibt in diesem (siehe Link) Datenblatt 2,5V an, siehe Release Notes auf Seite 2 und dann im Datenblatt. Was kann ich dafür, dass du mit veralteten Informationen aufwartest? https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/0a-esp8266ex_datasheet_en.pdf > > Um Recht zu behalten, ziehst Du jetzt mal flugs den ESP32 aus der > Hosentasche. Armselig! Nein, das tu ich nicht um Recht zu behalten. Ich schreibe ja schon, dass ich den ESP8266 außerhalb seiner Spezifikation betreibe. Natürlich funktionier alles unter 2,5V nur "zufällig". Und ich werde den ESP32 verwenden, weil der einen BLE Chip hat. Wirklich armselig ist, mir solche Unterstellungen zu machen, nur, um sein Gesicht nicht zu verlieren. > Daher glaube ich Dir das auch mit den laufenden ESP266 nicht. Musst du auch nicht. Hier geht es nicht darum, mir was zu glauben. > Im Übrigen, Deine Frage lautete: Kann man das so machen. Und Du > erhieltest als Antwort (auch von mir) mehrmals: Nein Nein, die Frage lautete: "Kann das funktionieren" und die Frage war NICHT auf den gelben, funktionierenden Teil bezogen, von dem du nun sagst, er kann nicht funktionieren. Aber was will man von jemanden erwarten, dessen Auffassungsgabe nicht mal für das Verstehen einer einfachen Frage reicht?
Michi, ist denn wenigstens der externen SPI-Flash Speicher für die minimal Spannung (2,3V?) ausgelegt?
Hallo Landungspumpe, ja, das ist er: https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/1811151552_PUYA-P25Q80H-SSH-IT_C194872.pdf Wie gesagt, ich werde sowieso einen ESP32 verwenden. Weil auch der Deep Sleep des ESP8266 ein Murks ist. Und weil der ESP32 im Deep Sleep samplen kann. Der SHT35 geht bis 2,15V, also alles im Rahmen aller Spezifikationen. Die Frage ist, was passiert, wenn ich der ESP weggeschaltet wird und dann die Sonne wieder scheint. Ich bräuchte wohl noch eine dritte Stufe, eine, die bei 2,3V den ESP ausschaltet und eine, die bei 1,9V oder ein bisschen mehr, den Akku endgültig wegschaltet.
Schau dir mal die NCP300xx-Familie von Onsemi an. Das ist praktisch deine gelbe Schaltung komplett (bis auf den FET) in einem SOT-23. Die brauchen max. 1.3uA, bzw. 0.9uA nach dem Abschalten. Das Poti dürfte auch unnötig sein, die Abschaltschwelle liegt (z.B.) zwischen 1.94 bis 2.06 Volt. https://www.onsemi.com/products/power-management/voltage-references-supervisors/voltage-supervisors/ncp300 Edit: und lass dich hier nicht raus bringen von Leuten, für die nur Amperestunden/Volumen zählt.
:
Bearbeitet durch User
Danke für den Input, schaut sehr interessant aus. Hast du eine Empfehlung einer Bezugsquelle? Nur fürs Protokoll, nicht, dass mir später unterstellt wird, ich hätte den SHT35 aus der Hosentasche gezogen, weil oben noch der BME280 steht: Der BME280 funktioniert nur in "non condensing conditions", als Außentemperaturfühler ist er daher völlig ungeeignet. Bei mir hat sich das ab ca. 0°C und hoher Luftfechte gezeigt, da liefert ein BME280 plötzlich um mehrere °C "springende" Werte. Dass ich den BME280 überhaupt in Betracht gezogen habe, liegt daran, dass ich ihn in Innenräumen schon seit geraumer Zeit im Einsatz habe und mir die Einschränkung "non condensing conditions" erst aufgefallen ist, als der experimentelle Sensor in der Wetterhütte auffällige Werte geliefert hat. Danke auch für die unterstützenden Worte. Von Aussagen, die sachlich so weit daneben sind (1000EUR Akku) und objektiv falsch (ein Blick ins Datenblatt hätte genügt), lasse ich mich nicht verwirren. Auch wenn es persönlich wird und mir jemand seine Bastelei (LiPo (auch) bei Minusgraden und mit einer Zyklenanzahl außerhalb jeglicher Spezifikation, die halt zufällig noch irgendwie funktioniert) als hohe Ingeneurskunst verkaufen will. Für den Fall, dass von den Betreffenden noch sinnvolle Vorschläge kommen sollten: ich bin dafür nach wie vor offen und, wer weiß, vielleicht nicht einmal sehr nachtragend?
Michi schrieb: > Hast du eine Empfehlung einer Bezugsquelle? www.develektro.com bzw. de.farnell.com Die verwenden die gleichen Bestellnummern, man kann bei farnell suchen und bei develektro kaufen (falls deren Suchmaschine unwillig ist). und natürlich mouser.de und digikey.de sowieso.
Angehängte Dateien:
-
Test_LiLader_LTO_02.png
11 KB
Anbei eine rein analoge Lösung mit simplen Hühnerfutter. (Der erste Transistor ist auch ein npn, CE vertauscht, nicht pnp, wie im Bild.)
:
Bearbeitet durch User
Bauform B. schrieb: > www.develektro.com bzw. de.farnell.com Danke! Dieter D. schrieb: > Anbei eine rein analoge Lösung mit simplen Hühnerfutter. Interessant, was liefert die Solarzelle an Strom, welche Kapazität hat der LTO und was betreibst du damit? Und was braucht die Schaltung selbst in etwa? Mir ist übrigens noch ein weiterer Grund eingefallen, weswegen ich den LTO verwenden will: der Außenfühler meiner Wetterstation läuft mit zwei Alkaline Batterien. Diesen kann ich auch gleich am LTO betreiben, der Außenfühler läuft zuverlässig bis unter 2V, die Batteriewarnanzeige geht erst deutlich darunter los. Der Spannungsbereich des LTO passt somit sehr gut zum Außenfühler. Zwei C-Batterien versorgen den Außenfühler meist über ein Jahr lang, der müsste so neben dem ESP locker mitlaufen können.
Michi schrieb: > Interessant, was liefert die Solarzelle an Strom, Die Schaltung ist für zwei Solarzellen in Reihe aus einer alten Solargartenlampe (1 Euro Teil, geht auch mit einer Solarzelle 6V Leerlaufspannung, 50mA Kurzschlussstrom), zwei NiMH-Zellen AA. Verwendet werden BC 547 und 557, für die Spannungen wurde halt experimentiert, welche der vielen LED am ehesten passt, dito mit den Dioden, da auch genügend Si, Ge und Schottky zum Ausprobieren vorhanden waren, sowie Widerstände und Trimmer. Das sollte nur zeigen, wie man so etwas früher mit Hühnerfutter zusammenbaute. Beim Ruhestromverbräuche im Wesentlichen die Ausgangssschaltung, die mit 1/100 des Laststromverbrauches zu Buche schlägt. Für NiMH war der Temperatureinfluss auf die Schaltung egal. Wenn kaum Bauteile vorhanden sind, würde ich mal einen Blick auf die Low Power Comparators werfen. Da gibt es IC, die ab 1.7V (meistens bis 5.5V) arbeiten und welche, die haben sogar eine Referenzspannungsquelle intern enthalten, Ruhestromaufnahme ab ein paar hundert nA. https://www.maximintegrated.com/en/products/parametric/search.html?fam=comp&tree=comparators&metaTitle=Comparators https://www.st.com/en/amplifiers-and-comparators/low-power-comparators.html https://www.maximintegrated.com/en/products/parametric/search.html?fam=volt_det&metaTitle=Comparators%20%20Reference Z.B. MAX49017, ADCMP670, usw.
:
Bearbeitet durch User
Michi schrieb: > LiPo (auch) bei Minusgraden und mit einer Zyklenanzahl außerhalb jeglicher > Spezifikation, Wie viele EFC muss denn der Akku pro Jahr in etwa leisten? BTW, im Akku ist kein Wasser! Laut den (vereinfachten) Datenblättern darf man fast alle Li+ Akkus bei 0°C schnell laden. Viele Papers sind da anderer Meinung => sehr langsam laden bei unter 0°C ist OK.
RTG Akku schrieb: > Laut den (vereinfachten) Datenblättern darf man fast alle Li+ Akkus bei > 0°C schnell laden. Alles über 0.1C als Ladestrom ist bereits schnelles laden, sei noch angemerkt. Zum Nachahmen hat ein Bekannter für seine Wetterstation das Temperaturproblem auf ganz einfache Art gelöst. Er hat den Akku in eine stabile, relativ dichte Box gesteckt und diese zur 4/5 im Boden neben der Station versenkt. Dadurch wird der Temperaturgang von -30...+40 Grad auf -10...+25 reduziert.
Dieter D. schrieb: > Er hat den Akku in eine > stabile, relativ dichte Box gesteckt und diese zur 4/5 im Boden neben > der Station versenkt. Dadurch wird der Temperaturgang von -30...+40 Grad > auf -10...+25 reduziert. Genialst! Die Bodentemperatur will man ja sowieso messen. Noch ein wenig tiefer bleibt es garantiert über +0°C, muss man schauen, wie tief in der Gegend die Wasserleitungen verlegt werden.
Dieter D. schrieb: > RTG Akku schrieb: >> Laut den (vereinfachten) Datenblättern darf man fast alle Li+ Akkus bei >> 0°C schnell laden. > > Alles über 0.1C als Ladestrom ist bereits schnelles laden, sei noch > angemerkt. LiPolymer kann man a) durchaus bei -20°C betreiben. Die Kapazität sinkt dabei halt auf bis zu 50%. Das ist beim TO ja der Normalzustand wenn man sich die Entladekurve eines LTO ansieht. b) Hohe Ladeströme kommen dabei nicht vor wenn man die Solarzelle zum Laden nicht völlig überdimensioniert (oder den Akku nicht unterdimensioniert). Ich muß eine Akku von der Kapazität ja so auslegen, daß er in D mal mindestens 2 Wochen lang ohne Sonnenschein durchhält. Bauform B. schrieb: > Genialst! Die Bodentemperatur will man ja sowieso messen. Er sprach vom Akku und nicht vom Sensor! Da kann man durchaus 2m Kabel dazwischen legen wenn es einem Spaß macht. Bsp. DB: https://www.batteryspace.com/prod-specs/3.7V9059156.pdf
Dieter D. schrieb: > Wenn kaum Bauteile vorhanden sind, würde ich mal einen Blick auf die Low > Power Comparators werfen. Der MAX9017 scheint ja wie prädestiniert für die Anwendung. Und im SOT-23 ist er noch groß genug, um mit meinen Wurschtfingern was zusammenzufrickeln :D Den Akku in den Boden zu legen ist schon eine Idee. Da wird ein LiFePo4 auch wieder interessant. Allerdings gefiele mir schon auch, alles recht kompakt in der Wetterhütte unterzubringen.
Angehängte Dateien:
Hier mal ein Entwurf von mir aus der Schublade. Hatte ich letztes Jahr für jemanden entworfen, der hat sich aber nicht mehr gemeldet. Hauptaufgabe war die Abschaltung bei Unterspannung 1,95V und autom. Wiedereinschaltung bei ca. 2,6V Verwendet wurde der TPS3779A mit Push-Pull Ausgang und einer Hysterese von 0,5%. Besonders interessant ist auch der Eigenbedarf des IC von nur 2µA. Der Stromfluß durch die Widerstände ist mit rd 3µA angesetzt. Das ergibt einen gesamten Strombedarf von 5µA. Vorgesehen sind Widerstände mit 0,1% Toleranz und <= 25ppm/°C als Temperaturdrift; damit erübrigen sich Trimmer. Die verwendeten Werte finden sich z.B. bei Mouser unter dem Suchbegriff ‚ERA-6AEB‘ von Panasonic. Als MOSFET Q2 eignen sich nur Typen mit der Datenblattangabe: "Rdson @Vgs 1,8V = ..." Die genannten Typen können gut eine Last von 10A betreiben. Bei geringerem Strombedarf ist die Auswahl größer. Die TVS Diode (Suppressor) parallel zum MOSFET schützt diesen vor Spannungsspitzen durch Induktivitäten aus dem Lastkreis. Hier habe ich einen recht kräftigen Typen gewählt. Kann sonst entfallen. Die beiden Widerstände R5 und R6 begrenzen den Stromimpuls beim Schalten des MOSFET auf <5mA. Gemäß Datenblattangabe ist das der max. Strom an OUT. C1 ist eine gute Idee, wenn wir es mit Verbrauchern mit erhöhten Einschaltströmen zu tun haben; etwa Motoren oder starke Glühlampen. Ohne C1 könnte die LTO Zelle ganz kurz unter 2V gehen und wird sofort abgeschaltet. Mit C1 wird diese Einschaltzeit überbrückt. Zur Erweiterung der Werkshysterese von 0,5% dient die Rückkopplung mit R4. Die Wiedereinschaltung erfolgt so erst bei 2,6V. Denn nach Abschaltung wird eine Spannungserholung der Zelle stattfinden und es soll la nicht ständig hin und her geschaltet werden. Ein weiteres nettes Feature habe ich mit Q1 an OUT1 vorgesehen. Damit soll verhindert werden, dass die Zelle über 2,8V geladen wird und Schaden nimmt. Wenn die Zellenspannung 2,8V erreicht, schaltet Q1 ein und über den Widerstand R8 wird Strom entnommen; es sollte etwas mehr als der maximale Ladestrom sein. Sinkt die Zellspannung dadurch unter 2,786V (Hysterese 0,5% des TPS), wird Q1 ausgeschaltet und der Ladestrom geht wieder in die Zelle. Und so wiederholt sich das Spielchen und im Idealfall wird die LED (Überspannung) laaangsam vor sich her blinken und die Zellenspannung wird nie über 2,8V gehen. Das Ganze wurde von mir in der Theorie entworfen und ist nicht in der Praxis getestet. Verbesserungsvorschläge sind willkommen.
Angehängte Dateien:
Da sind ja einige sehr interessante Dinge dabei. Für den konkreten Anwendungsfall könnte man ja einiges weglassen, mehr als 500mA, und die nur kurzfristig, werden nicht fließen. Das Wiedereinschalten erst bei 2,6V, wenn bei 1,95V abgeschaltet wird, halte ich für etwas viel. Anbei, wie sich mein LTO heute "erholt" hat, das war im Bereich von 35mV, allerdings war es auch nur etwa eine Minute.
Michi schrieb: > Das Wiedereinschalten erst bei > 2,6V, wenn bei 1,95V abgeschaltet wird, halte ich für etwas viel. Kein Problem. Wiedereinschalten neu berechnet für 2,28V: R1=287k R2=107k R3=267k R4=2M (1M+1M) Die anderen Schaltpunkte sind hierbei minimal verschoben. Vmax=2,796V Vmin=1,986V
Angehängte Dateien:
-
2021-01-06_10_36_18.png
9,1 KB
So funktioniert es jetzt mal mit den Bauteilen, die ich daheim herumliegen habe. Der Spannungsteiler an der Kathode von D2 ist notwendig, damit der Schmitt-Trigger-Inverter auch beim Schaltpunkt von D2 schaltet. "Low" ist beim TLVH421 ~1V, gemessen 0,88, da muss man anpassen, wenn man mit der Versorgungsspannung des 74LVC14 (das ist er eigentlich, kein HC14) auf ~2,2V herunten ist. Das mit dem IRLML2502 als Low-Side-Switch hat auch nicht geklappt, deswegen ein zweiter AO3415. Ist die Schaltschwelle mal erreicht, die den ESP trennt, sollte der Akku mit der Restspannung bis zur nächsten Ladung noch durchhalten, bis zur Tiefentladeschwelle sind ja noch einige 100mAh drin und >0,2A sind jetzt auch nicht die Welt. Nichtsdestotrotz werde ich mir alles noch mal ansehen und verbessern, besonders, was den Stromverbrauch der Schutzschaltung und die Hysteresen an den Schaltpunkten betrifft. Danke so weit mal an alle, die hier ihre Vorschläge gebracht haben.
Bernd K. schrieb: > Wenn die Zellenspannung 2,8V erreicht, schaltet Q1 ein und über den > Widerstand R8 wird Strom entnommen; es sollte etwas mehr als der > maximale Ladestrom sein. Warum sollte man ständig die Zelle entladen und laden. Für solche kleinen Solarlader nimmt man einfach einen linearen Shuntregler, der die Spannung auf die max. Ladespannung begrenzt.
Angehängte Dateien:
-
TL431-Shunt.png
8,5 KB
Udo S. schrieb: > Bernd K. schrieb: >> Wenn die Zellenspannung 2,8V erreicht, schaltet Q1 ein und über den >> Widerstand R8 wird Strom entnommen; es sollte etwas mehr als der >> maximale Ladestrom sein. > > Warum sollte man ständig die Zelle entladen und laden. > Für solche kleinen Solarlader nimmt man einfach einen linearen > Shuntregler, der die Spannung auf die max. Ladespannung begrenzt. Gute Idee. Das könnte so ein TL431 Shunt Regler anstelle R8 übernehmen. Der Transistor übernimmt dann die Abfuhr der Verlustwärme. Mit R1=12k und R2=100k und Vref=2,495V ergibt sich nach der Formel Vo=2,7944V und das passt.
Was noch gegen den ESP8266 spricht: aktuell geht es unter -5°C und da ist die Deep-Sleep Zeit statt eingestellter 60s of mehrere Minuten lang. Oft hängt er sich überhaupt auf. Die Spannung war ~2,5, mit einen frischen Akku und ~2,75, keine Änderung. Ohne Deep-Sleep läuft der ESP ohne Probleme durch auf 2,5V. Mal sehen.
Michi schrieb: > Ohne Deep-Sleep läuft der ESP ohne Probleme durch Logisch, weil bei tiefen Temperaturen muss der Chip vor dem Start erst geheizt werden. Dh Du benoetigst einen Temperatursensor, der zu lange Pausen verhindert.
Dieter schrieb: > Dh Du benoetigst einen Temperatursensor, der zu lange > Pausen verhindert. Das soll jetzt was genau bedeuten? Ich habe einen Sensor, der über i2c ausgelesen wird und "keine langen Pausen verhindern" kann. Dass der Deep-Sleep beim ESP8266 nur etwas Ungefähres ist und noch dazu Temperaturabhängig, war mir bekannt. Noch ein Grund mehr, den ESP32 zu verwenden. Andererseits würde mich interessieren, ob es besser funktioniert, wenn ich den ESP extern wecke und ihn nicht sich selbst aufwecken lasse.
Michi schrieb: > Andererseits würde mich interessieren, ob es besser funktioniert, wenn > ich den ESP extern wecke und ihn nicht sich selbst aufwecken lasse. Die meisten RTC-Chips können das. Es kostet zwar ca. 3 Transistoren, aber damit wird es wirklich stromsparend. Ich würde es sogar umgekehrt machen, d.h. der ESP wird nur noch als WLAN-Adapter benutzt und entsprechend selten eingeschaltet. Das, und die ganze eigentliche Arbeit macht ein uC. Der darf auch viel öfter aufwachen und kann mehr Daten sammeln und verdichten und braucht trotzdem weniger Strom. Und einen besseren ADC hat er auch noch. Angeblich braucht man auf die Art garkein eigenes Programm für den ESP, stimmt das?
Bauform B. schrieb: > Angeblich braucht man auf die Art garkein eigenes Programm für den ESP, > stimmt das? Naja zumindest muss auf dem ESP ein Programm sein, das sich mit dem WLAN verbindet und die Daten sendet. Die Daten, die ich hier sammle, will ich ja in Echtzeit haben. Die Messung selbst dauert nur wenige Millisekunden. Die meiste Wach-Zeit verbringt der ESP damit, zu starten und sich mit dem WLAN zu verbinden. Und weil ich die Daten sofort haben will, würde sich bei mir ein anderer µC wohl kaum lohnen. Ich muss das wie schon gesagt jetzt endlich mal auf einem ESP32 probieren, der hat ja eine RTC mit Quartzoszillator, da sollte sich kein solches Temperaturproblem ergeben, wenn ich mich nicht irre.
Nach einigen Experimenten möchte ich das jetzt so lösen: - Überwachung der Ladung (Überladung/Unterspannung) des LTO mit einem MAX9017 - Steuerung des Intervals mit dem TPL5110, wie auf Seite 16 im Datenblatt: dieser aktiviert einen DC/DC Converter, der den ESP mit 3,3V versorgt. Wenn der µC fertig ist, sagt er dem Timer, er soll jetzt wieder ausschalten. - Der DC/DC TPS61031 Converter hat eine Eingangsspannung von 1,8V bis 5,5V, damit kann man ihn auch am USB anstelle des Akkus betreiben, ohne dass der ESP gegrillt wird. Die Stromaufnahme in Ruhe sollte sich damit insgesamt auf einen einstelligen µA Bereich beschränken. Der ESP geht so natürlich nicht in den Deep-Sleep, sondern erfährt Power-Cycles, für viele Anwendungen wird das aber reichen. Und ich kann den LTO bis zur unteren Ladeschwelle betreiben, den ESP mit der Nennspannung.
einen LiPo solltest du nicht unter 0 Grad laden. Manche nur sehr wenig Strom. Entladen kannst du jede Li Chemie. Und Zyklen -> damit sind immer Vollzyklen gemeint.
Michi schrieb: > - Der DC/DC TPS61031 Converter hat eine Eingangsspannung von 1,8V bis > 5,5V, damit kann man ihn auch am USB anstelle des Akkus betreiben, ohne > dass der ESP gegrillt wird. Bist du sicher? Der TPS61031 ist doch ein Boost-Converter? Wenn er 3.3V liefern soll, muss die Eingangsspannung kleiner als 3.3V sein. USB zu 3.3V scheint mir nicht möglich zu sein. Für den Akku mit 2 bis 2.8V passt er allerdings perfekt, vor allem wegen 1uA Standby, Glückwunsch zu dem Fund! Wenn man externe 5V hat (USB), sollte man bei der Gelegenheit gleich den Akku laden. Der TPS kann dann unverändert aus dem Akku laufen.
ryven schrieb: > einen LiPo solltest du nicht unter 0 Grad laden. > Manche nur sehr wenig Strom. Das hängt wohl auch etwas vom SOC ab. Bei <30% vertragen Li+ Akkus etwas mehr Ladestrom bei geringen Temperaturen.
NMC-Akku langsam Lader schrieb: > ryven schrieb: >> einen LiPo solltest du nicht unter 0 Grad laden. >> Manche nur sehr wenig Strom. Genauso wichtig: Bratkartoffeln immer vorher kochen. Schaut euch mal um in der Welt, es gibt nicht nur "LiPo" :(
Bauform B. schrieb: > Bist du sicher? Der TPS61031 ist doch ein Boost-Converter? Nein, ich bin mir nicht sicher. Hab da das Bauteil verwechselt. Der https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps61201.pdf muss es sein. 0.3V Input, 3.3V Output Voltage Boost Converter with 1.3A Switches and 'Down Mode'
Angehängte Dateien:
-
LTO_solar.png
4 KB
Ich hab jetzt noch mal ein bisschen herumüberlegt und bin auf folgende Schaltung für den Teil "laden mit Solar und Überspannungsschutz" gekommen: R1 und R2 bestimmen die maximale Spannung, im konkreten Fall 2,75V (Uref = 2,5V). Q1 sollte der Theorie nach bis 500mA Strom ableiten können, den kann man mit R10 auch weglassen (statt R10 eine Leitung), wenn die max. 150mA vom TL432 reichen. Scheint die Sonne, schaltet T3 die Begrenzerschaltung ein, ist es dunkel, schaltet er sie weg. Im Dunkeln habe ich so einen Verbrauch von < 1µA gemessen. Würde man T3 weglassen und durch eine Leitung ersetzen, käme man abhängig von R1 und R2 kaum unter 60µA. Ist auch nicht viel, je nach Anwendung aber vielleicht wesentlich, oder auch nicht. Das Risiko, den Akku zu überladen, weil T3 aus irgend einem Grund doch nicht schaltet, fällt damit natürlich auch weg. R9 habe ich mit 3K dimensioniert, T3 erst ab einem gewissen Level an Licht schaltet, je niedriger man ihn wählt, desto heller muss es werden, damit T3 leitend wird. Im Bastelkeller mit Taschenlampe über der Solarzelle hat das schon mal funktioniert (ausgehend davon, dass die Schaltung mit meinem Aufbau auch wirklich übereinstimmt :D :D) Gemeinsam mit dem ESP8266, der bei einminütigem Messintervall im Mittel etwa 1mA benötigt, einem LTO mit 2500mAh und einer 120ma Solarzelle kann man so wohl sogar nördlich der Polarkreise "ewig" in autarkem Betrieb bleiben, wobei es dort selbst einem LTO irgendwann mal zu kalt sein wird. In unseren Breiten bis -20°C sollte man keine Probleme mit dem Akku haben. Den ESP muss man aber extern ein- und ausschalten, wenn er sich selbst per Reset aus dem DeepSleep wecken soll, dann funktioniert erfahrungsgemäß schon bei einstelligen Minusgraden nur mehr sehr unzuverlässig.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.