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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Solarladeregler mit AVR ?


Autor: A. Arndt (Gast)
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Hallo,

ich möchte einen komfortablen Solar-Laderegler mittels AVR realisieren, 
hier meine Infos an Euch:

Panel ca. 17V Akku 12V, Lade und Entladestrom (durch Last) max. 3A

Aufbau :

Zwei in Reihe entgegengesetzte MOSFET (entgegengesetzt wegen Rücklauf) 
zwischen Akku und Panel und 1 Mosfet zwischen Last und Akku 
(Tiefenentladeschutz)

Messung durch ADC des AVR am Panel und am Akku, Spannungs-Unterschied 
immer da, da MOSFET 2x ca. 0,06 Ohm haben wenn durchgeschaltet, dadurch 
Spannungsabfall zur Differnzmessung und Stromermittlung.

AVR-Job : Messe die beiden Spannungen, wenn Akkuspannung kleiner als 
Panel --> Durchgang (Ladung), sonst sperren.
Lastweg, wenn Akku unter 11V, Ladung sperren, wenn Akkuspannung grösser 
14,4V.

Anzeige Spannung und (Lade)Strom über Display, Anzeige Ladung über LED.

Meint Ihr, dass könnte gehen, oder wo sind Schwachpunkte, bitte helft 
mir bei diesem Projekt...

Gruss
A. Arndt

Autor: Ripper (Gast)
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Ich verstehe nicht wozu du für dieses Projekt einen MC brauchst. 
Insbesondere dann nicht, wenn Bleiakkus zur
Anwendung kommen. Kann sein dass ich mich irre, aber ich glaube mit ein 
Paar Leistungsdioden und ein/zwei Schwellwertreglern ist es da auch 
getan. Wüsste bei diesem Projekt echt nich, was man dem AVR da schönes 
zu tun geben könnte. Ich mein die Schwellwertregler über den ADC des AVR 
laufen zu lassen scheint mir schon wieder mehr Umstände als Nutzen zu 
machen. Würde echt sagen 's is einfacher du schmeisst 'ne Runde 
Z-Dioden, Bastelst dir mit den MOSFETs 'n Schwellwertregler und fertig 
und gut.

Autor: emil (Gast)
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solarpanel, der 3A bei 17 V liefert?? buah, ist das teuer? wo bekommt 
man so ein monster??

ansonsten ja, warum nicht, ist wirklich ziemlich umständig, und einem 
bleiakku ist es eigentlich ziemlich egal, wie man ihn auf-/entlädt, den 
wirft man so und so nach max. 4 jahren weg, aber es wird uaf jeden fall 
sehr cool ausschauen, solarpanel, led..wahnsinn :))

weiter so!

emil

Autor: A. Arndt (Gast)
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Hallo,

ich habe schon einen Laderegler, ich möchte aber Strom und Spannung zur 
Ertragsrechnung nehmen, ich denke auch, dass meine erstrebte Lösung 
wesentlich günstiger ist als ein Laderegler (kostete 69,00 DEM, damals 
bei Conrad).
Ausserdem möchte ich mehrere Akkus laden (automatische Umschaltung, fast 
ein Wechselspeicher , auch als Lastakku im Dunkeln), z.B. einen 
Lastakku, und einen nur das die Steuerung speist usw....

Zudem suche ich ein sinnvolles Projekt. Dann soll auch ein externes 
Ladegerät automatisch zuschaltet werden um die Anlage über den Winter zu 
kriegen.

Ach ja, das Panel hat nur einen Ladestrom von 1,4 A, der Laststrom kann 
mal 3A sein.

Ach ja, ich habe einen Solarakku, der mal 249,00 DEM gekostet hat, einen 
Solarakku, den möchte ich nicht so schnell wegwerfen.

Zudem soll die ganze Schaltung noch meine Gartenbeleuchtung schalten, 
nach Zeit, Helligkeit und Akkufüllstand...

Ich denke, das ist mit analoger Technik viel Aufwand, der sich später 
auch als sehr unflexible erweist, deshalb der AVR, der soll alles 
programmier erledigen...

Gruss
A. Arndt

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo Herr Arndt,
ein µP ist schon eine vernünftige Wahl wenn man so ein Projekt für die 
Zukunft offen halten will!
Ich benutze dafür einen HC11. Das Solarpanel sollte Leistungsoptimiert 
betrieben werden und das setzt vorraus, daß eine untere Spannung nicht 
unterschritten werden darf. Dazu läd man nun mit dem SOLP einen Elko mit 
guten Eigenschaften (insbesondere induktive Daten) auf. Ist z.B. eine 
Midestspannung überschritten, so startet der µP über PWM den Ladevorgang 
des Akku. Analogeingänge steuern Start- und Stop- Level und überwachen 
(gefiltert) den Lade- und Entlade- Strom. Programme wie Akkutest und 
Nachführen des Solarpanels (ist bei mir mit einer gebrauchten SAT 
Schüsselnachführung gelöst) sind weitere Aufgaben des µP. Übrigens die 
Solp Leistung läßt schon bei Abweichung des Einfallwinkels von einigen 
Grad drastisch nach.
Teichbelüftung und Wasserqualitätsüberwachung sind ebenfalls mit dem µP 
leich zu bewerkstelligen. Was möchten Sie denn mit Ihrer Anlage alles 
steuern?

MfG  Manfred Glahe

Autor: A. Arndt (Gast)
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Hallo,

wichtig sind mir folgende Punkte:

Schaukelt sich die Ladung nicht auf, durch Spannungsmessung und 
Leerlaufspannung usw.

Darstellung der Messwert, Strom,Spannung, Ertrag und Min-/Max-Werte uvm.

Haut das mit den MOSFET gegeneinander hin, hat evtl. jemand damit 
Erfahrungen...

Steuerung nur Verbindung mit MOSFETs ein/aus, viel Leistung liefert das 
Panel ja eh nicht.

Alex

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo,
was meinen Sie mit "Schaukelt sich die Ladung nicht auf, durch 
Spannungsmessung und Leerlaufspannung usw."? Der Kondensator wird vom 
SOLP geladen und bei Leistungsanpassung ergibt sich automatisch eine 
untere Spannungsgrenze  bei welcher diese Anpassung unterschritten wird. 
Um das zu vermeiden wird die Ladeschaltung abgeschaltet und der 
Kondensator wird wieder auf einen höhere Soannung aufgeladen. Ist eine 
akzeptable obere Schwelle erreicht so wird die Ladeschaltung wieder 
gestartet und die Kondensatorspannung sinkt wieder. Der µP erkennt über 
einen AD Eingang diese beiden Schwellen, da schaukelt nichts. Das ist 
nur ein einfacher 2P Regler.
"Darstellung der Messwert, Strom,Spannung, Ertrag und Min-/Max-Werte 
uvm." Die Erfassung von Leistung ist in der Regel nicht ganz einfach 
denn Strom und Spannung müssen in Phase gemessen werden und (mit der 
Abtastmethode) in möglichst kleinen Abständen. Es gibt dafür von Analog 
Devices einen speziellen Baustein aber der ist hier wohl nicht 
angebracht. Ich würde Ihnen empfehlen die Ladung des verwendeten 
Kondensators zur Leistungsbestimmung herranzuziehen. Sie kennen seine 
Kapazität und die Start- stop- Schwellen der Ladeschaltung. Der 
Kondensator wird kontinuierlich von der unteren zur oberen Schwelle 
geladen (ladungsmenge Q).
"Haut das mit den MOSFET gegeneinander hin, hat evtl. jemand damit 
Erfahrungen..." Das ist kein Problem, entweder Sie nehmen einen fertigen 
Abwärtssteller oder Sie nehmen einen PWM Ausgang am µP. Wenn es der µP 
machen soll brauchen Sie aber immer noch eine diskrete Strombegrenzung 
denn ein µP ist niemals schnell genug um bei PWM Überstrom 
festzustellen.
"Steuerung nur Verbindung mit MOSFETs ein/aus, viel Leistung liefert das 
Panel ja eh nicht." Wenn man soetwas plant möchte man doch einen hohen 
Wirkungsgrad erzielen und ein ordentliches Konzept verfolgen?

MfG  Manfred Glahe

Autor: Bernd (Gast)
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@A. Arndt

Geniales Projekt, habe auch mal darüber gegrübelt, interessant ist das 
auch mit 2. Akku für das eigene System und die Auswertung über Display, 
wie misst du den Strom in 2 richtungen, Lade- und Laststrom ?

Bernd

Autor: A. Arndt (Gast)
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@Manfred
Vielen Dank für Ihre Infos, die Verbindung von Panel und Akku über 2 
MOSFETs ist bei den Ladereglern recht verbreitet.

Was soll ich denn über PWM machen ? Ich wollte die Strecke Panel und 
Akku nur mittels 1 I/O-Port verbinden (MOSFETs).

Gruss
A. Arndt

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo Herr Arndt,
mailen Sie doch mal Ihre Ladeschaltung damit ich weiß worüber wir im 
Detail reden. Hier nochmal ein etwas ausführlicherer Ansatz zu diesem 
Thema:
Wir gehen mal von einem  12V/50W Panel aus. Die Leerlaufspannung geht 
bis 17V und der Strom ca. 3.5A. Über den Innenwiderstand des Panels 
fällt nun eine Spannung ab die proportional zum Strom ist. Je größer der 
Entnahmestrom, desto größer der Ri Spannungsabfall und damit 
Wirkungsgradminderung.
Wird nun ein Elko geladen, so wird die Spannung kontinuierlich steigen 
und die Ri Verluste sinken. Sinkt diese Spannung unter eine untere 
Schwelle (1:1) so wird der Ladevorgang abgebrochen und erst oberhalb der 
günstigen 2. Schwelle wieder aufgenommen. Diese "gesammelte" 
Ladungsmenge Q kann nun mit hoher Stromentnahme ( getakteter Laderegler, 
je nach Akkuleistung genügt auch ein einfacher Ein/Aus Schalter mit Imax 
Steuerung) in den Akku geschafft werden. Der µP steuert diesen Vorgang 
mit einem Portpin.

@Bernd
Es sind ja 2 getrennte Stromkreise vorhanden. Lade- und Entlade- 
Stromkreis die getrennt gemessen werden können.

MfG  Manfred Glahe

Autor: A. Arndt (Gast)
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Hallo,

die Schaltung ist doch ganz einfach:

Masse PNL = Masse Akku
Plus Panel über 2 gesetzlich MOSFETs an Plus Akku.

Abgriff der AD-Wandler an Akku und Panel-Plus
Mosefet sind am Gate verbunden und gehen an einen Portpin.

Die Strommessund ist hier unrelevant.

Gruss
A. Arndt

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo,
wozu brauchst Du 2 Fet's und wie soll der Ablauf (den die ADW 
entscheiden) sein?

MfG  Manfred Glahe

Autor: A. Arndt (Gast)
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Hallo,

ich muss doch zwei gegensätzliche FETs nehmen, wegen der Freilaufdiode 
und den 2 Stromrichtungen.

Was ist denn ADW ?

Gruss
Arndt

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo Herr Arndt,
"Was ist denn ADW ?" meine gängige Schreibweise für AD- Wandler.
Deshalb hatte ich ja nach der Schaltung gefragt. Ich habe eine solche 
Schaltung noch nicht gesehen (baue soetwas immer selbst auf) und sehe 
daher keinen Bedarf für 2 Fet's. Ich unterteile immer in einen 
Ladestromkreis und einen Entladestromkreis. Da fließt dann auch kein 
Strom in beide Richtungen.

MfG  Manfred Glahe

Autor: Ewald (Gast)
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Also ist ja klar das kein strom fließt, ich würde es mit einem
brückengleichrichter probieren!! mfg ewi

Autor: A. Arndt (Gast)
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Hallo,

wieso Brückengleichrichter ? Es sollte eigentlich ein Halbleiterrelais
mit Rückfluss-Schutz sein, ein normales Relais wäre funktionell ideal,
aber zu leistungsintensiv.

Gruss
A. Arndt

Autor: A. Arndt (Gast)
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Hallo,

keiner mehr eine Idee...

Eine Frage stellt sich nun doch noch, ab welcher Solarspannung sollte
man den Akku dazuschalten (Sonnenaufgang) ohne das die Spannung der
S-Zelle sofort unter der "Last Akku" zusammenbricht, gibt es da
Empfehlungen oder Faustregeln für den Spannungsunterschied ?

Übrigens, aktuelle Anlage : 1x Solarpanel 50Wp und 2x Akku 12V /
100Ah.

Gruss
A. Arndt

Autor: JürgenR (Gast)
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Hallo,

auf http://www.timnolan.com/ unter dem Stichwort
"Peak Power Tracker" wird ein Solarregler
ausführlich beschrieben ( Schaltplan, sehr gut
kommentierter Code ).

Gruss
Jürgen

Autor: Egon (Gast)
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ROFL, seit 3 Jahren macht er jetzt damit rum.

Autor: A. Arndt (Gast)
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ROFL....?

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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ROFL ist eine häufig benutzte Abkürzung des Netzjargons. Ausgeschrieben
bedeutet sie „Rolling On (The) Floor Laughing“ (dt. „Ich rolle lachend
auf dem Boden“). Die Schreibweise kann variieren, vor allem in der
Groß- und Kleinschreibung. Teilweise kommt es auch innerhalb zweier
Sternchen vor: ROFL

http://de.wikipedia.org/wiki/Rofl
@egon
worauf Du so achtest, ist mir garnicht aufgefallen. gg

http://de.wikipedia.org/wiki/Netzjargon

Autor: A. Arndt (Gast)
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Hallo,

müsste es nicht ganz einfach mit einer Diode als "Rücklaufschutz" vom
Akku zum Panel gehen und dann mit einem MOS-FET in Reihe zur Diode  als
Schalter, der aber nur zur Abschaltung bei 13,8 V und als
"Wiedereinschalter" bei ca. 13,0 V fungiert ???


Gruss
A. Arndt

Autor: Dirk Wiebel (Gast)
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Hallo Alexander,

schau doch mal diese Schaltung an:

http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-394476.html

Der Kurzschluss des Solarpanels ist eine übliche Methode des
Abschaltens, s. auch

http://groups.google.de/group/de.sci.electronics/b...

"Der Trick ist das Solarmodul durch praktisch Kurzschluß in einen
sehr ungünstigen Abschnitt seiner Kennlinie zu "fahren" Der
Laderegler muß also (statisch) praktisch keine Leistung verbraten.
Der Vorteil des Shuntsolarladereglers ist daß kein aktives mit
Verlusten behaftetes Bauteil außer der Rückstromdiode im Pfad ist."

Die "Rücklaufsicherungsdiode" mit einem FET zu brücken halte ich für
keine gute Idee. Dann kannst Du gleich einen FET als
"Rücklaufsicherung" verwenden.

Gruß,
Dirk

Autor: A. Arndt (Gast)
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Hallo,

ich möchte doch den FET nicht mit der Diode brücken, die Diode als
Rücklaufstop IN REIHE mit dem FET (als Ab-Schalter bei Akku voll)in die
Plusleitung zwischen Akku und Panel.

Im FET ist zwar eine Diode drin, die würde aber genau das Gegenteil
bewirken aufgrund seiner Durchgangsrichtung. Im meinem anaolgen Regler
sind zwei FETs drin, gegenseitig in Reihe, also ein vollkommender
Sperrschalter.

Sollte doch so klappen...

Gruss
A. Arndt

Autor: A. Arndt (Gast)
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Hallo nochmal,

warum wird den beim Kurzschliessen keine Leistung verbraten, ich denke,
die ganze Leistung muss doch weg, oder mache ich jetzt einen
Denkfehler...

Also Schottky-Diode und FET, aber für die Plusleitung müsste es ja ein
P-FET sein und kein N-Typ, kennt jemand einen mit Logic-Level-Steuerung
mit möglichst kleinem RDSon?

Gruss
A. Arndt

Autor: Axel (Gast)
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"warum wird den beim Kurzschliessen keine Leistung verbraten, ich
denke,
die ganze Leistung muss doch weg, oder mache ich jetzt einen
Denkfehler..."

Die bleibt im Solarmodul. Das wird natürlich wärmer. Aber bei der
grossen Fläche macht das nicht viel.

Gruss
Axel

Autor: Dirk Wiebel (Gast)
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Hallo,

da hatte ich Dich falsch verstanden. Würde mich auch interessieren, ob
man die Solarzelle dann einfach "floaten" lassen kann.

Zum P-Kanal MOSFet ist auf der folgenden Seite zu lesen:

http://www.sprut.de/electronic/switch/pkanal/pkanal.html

"Wä[h]rend es N-Kanal-MOSFETS gibt, die sich mit einer Gate-Spannung
von nur 4..5V ansteuern lassen (LL-Typen) gibt es so etwas für P-Kanal
nicht. Aufgrund der Polarität ließen sie sich ohnehin nicht mit einem
TTL-Signal steuern."

Auf der Seite stehen auch ein paar Listen mit Kenndaten zu diversen
P-Kanäligen.

Gruß,
Dirk

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