Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltung für Betrieb über Solarzelle oder Akku


von Marco W. (klammerkarl)


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Hallo zusammen,

ich habe ein kleines Thermo-/Hygrometer (2acd3-ws08) welches 
normalerweise mit einer CR2477 Knopfzelle betrieben wird.
Ich würde nun anstelle der Knopfzelle zwei NimH Akkus verwenden und das 
Ganze mit einer passenden Solarzelle kjombinieren, so dass wenn genügend 
Sonnenlichjt vorhanden ist, der Betrieb über die Solarzelle erfolgt, 
bzw. die Akkus geladen werden und wenn es dunkel ist der Betrieb über 
die Akkus erfolgt.

Nun habe ich kaum Kenntnisse von Schaltungstechnik, daher wende ich mich 
an her an euch.
Was bräuchte ich für eine Solarzelle und welche Art von Schaltung ist 
erforderlich um mein Vorhaben umsetzen zu können?
Reicht es einfach die Solarzelle mit einer Diode mit den Akkus und dem 
Thermometer zu verbinden oder ist da etwas komplexeres erforderlich?

Vielen Dank für eure Ideen.

von HildeK (Gast)


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Marco W. schrieb:
> Reicht es einfach die Solarzelle mit einer Diode mit den Akkus und dem
> Thermometer zu verbinden oder ist da etwas komplexeres erforderlich?

Ja.
Die Diode soll verhindern, dass sich der Akku über die Solarzelle bei 
Dunkelheit entlädt. Ansonsten wird eben bei genügend Sonnenlicht der 
Akku geladen und auch die Schaltung versorgt und bei zu wenig kommt der 
Strom aus dem Akku.
Also: Solarzelle über Diode an Akku und die Schaltung direkt an den 
Akku.

von Pepe T. (pepe_t)


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HildeK schrieb:
> Die Diode soll verhindern, dass sich der Akku über die Solarzelle bei
> Dunkelheit entlädt.

Ist das wirklich ein problem?
Ich hab bei meinem uralten PIR sensor 3 mal aaa drin. Musste jedes jahr 
wechseln. Letztes jahr keine aaa vorrätig, deshal eine 5V solarzelle 
reingemacht, 50ma oder so. Direkt an die fast leeren alkalinzellen, ohne 
diode. Das läuft jetzt sein 6 monaten.

Plan war wenn die alkalinen hochgehen da nimh reinzumachen. Brauchts die 
diode unbedingt?

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Pepe T. schrieb:
> Brauchts die diode unbedingt?

Meiner Erfahrung nach ja. Ich hab hier eine am Fenster mit Goldcaps dran 
und ohne Diode sind die morgens leer.

von Pepe T. (pepe_t)


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Ich muss das mal messen. Bei 6V ist eine diode mit 0.7V spannungsabfall 
kein problem, aber bei den 2V zellen macht selbst eine 0.3V shottky was 
aus.

Beitrag #6996003 wurde vom Autor gelöscht.
von Marco W. (klammerkarl)


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HildeK schrieb:
> Ja.
> Die Diode soll verhindern, dass sich der Akku über die Solarzelle bei
> Dunkelheit entlädt. Ansonsten wird eben bei genügend Sonnenlicht der
> Akku geladen und auch die Schaltung versorgt und bei zu wenig kommt der
> Strom aus dem Akku.
> Also: Solarzelle über Diode an Akku und die Schaltung direkt an den
> Akku.

Super, vielen Dank.
Welche Art von Diode brauchts da (Volt/Ampere)?
Und welche Solarzelle, reichen hier 5V und muss eine bestimmte 
Stromstärke geliefert werden?
Ihr merkt, ich habe da keine Ahnung.

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Marco W. schrieb:
> Welche Art von Diode brauchts da (Volt/Ampere)?
> Und welche Solarzelle, reichen hier 5V und muss eine bestimmte
> Stromstärke geliefert werden?
Woher sollen wir das wissen?
Wie viel Strom braucht dein Thermo-/Hygrometer? Welche Akkus hast du 
vorgesehen und wie viele? Jedenfalls sollten die mAh aus der Solarzelle 
tagsüber im Stande sein, den Akku aufzuladen und das Gerät mit zu 
versorgen.
Und dann sollte die Stromstärke nicht so groß sein, dass der Akku 
gebraten wird, also fürs Laden sollte längere Zeit nicht mehr als C/10 
an Strom hinein fließen. Gleichzeitig musst du ggf. auch mehrere Tage 
mit vielen Wolken überbrücken. Da die Balance zu finden ist nicht 
einfach, außer man dimensioniert die Solarzelle über und macht eine 
Laderegelung dazu.
Dann beantwortet sich die Frage nach der Diode von selbst, ich würde mal 
schätzen, dass eine ganz normale 1N4148 immer reichen wird.

> Ihr merkt, ich habe da keine Ahnung.
Ja. 😀

von Marco W. (klammerkarl)


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HildeK schrieb:
> Marco W. schrieb:
>> Welche Art von Diode brauchts da (Volt/Ampere)?
>> Und welche Solarzelle, reichen hier 5V und muss eine bestimmte
>> Stromstärke geliefert werden?
> Woher sollen wir das wissen?
> Wie viel Strom braucht dein Thermo-/Hygrometer? Welche Akkus hast du
> vorgesehen und wie viele? Jedenfalls sollten die mAh aus der Solarzelle
> tagsüber im Stande sein, den Akku aufzuladen und das Gerät mit zu
> versorgen.
> Und dann sollte die Stromstärke nicht so groß sein, dass der Akku
> gebraten wird, also fürs Laden sollte längere Zeit nicht mehr als C/10
> an Strom hinein fließen. Gleichzeitig musst du ggf. auch mehrere Tage
> mit vielen Wolken überbrücken. Da die Balance zu finden ist nicht
> einfach, außer man dimensioniert die Solarzelle über und macht eine
> Laderegelung dazu.
> Dann beantwortet sich die Frage nach der Diode von selbst, ich würde mal
> schätzen, dass eine ganz normale 1N4148 immer reichen wird.
>
>> Ihr merkt, ich habe da keine Ahnung.
> Ja. 😀

Also, das Thermo-/Hygrometer braucht zwischen 2,5 und 5 mA /je nachdem, 
ob es grad misst oder nur anzeigt.
Als Akkus kommen zwei NiMH Zellen mit 1,2V und 2500mAh Kapazität zum 
Einsatz.
Hilft das weiter? Fall ihr noch mehr Angaben braucht, einfach Bescheid 
sagen, ich versuche mein Bestes ;)

von MaWin (Gast)


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Marco W. schrieb:
> Reicht es einfach die Solarzelle mit einer Diode mit den Akkus und dem
> Thermometer zu verbinden

Ja.

Wenn die Solarzelle so klein ist, dass die NiMH Akkus das als 
Dauerladestrom vertragen, reicht das. Die Diode damit sich der Akku 
nachts nicht in die Solarzelle entlädt, und der Akku ist immer am 
Verbraucher, umschalten muss man da nichts.

Wenn er leer ist UND die Solarzelle nichts bringt, dann ist das 
Hygrometer eben aus.

von Pepe T. (pepe_t)


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Ich hab das mit der diode weiter untersucht. Es scheint die diode macht 
nur sinn wenn mehr als 0.4V pro solarzelle anliegt. Darunter ist der 
"dunkelstrom" minimal.
Heisst dass wenn die batteriespannung genügend weit unter der 
solarspannung liegt ist keine diode nötig, wenn die beiden zu eng 
zusammen sind braucht es eine diode.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Pepe T. schrieb:
> Heisst dass wenn die batteriespannung genügend weit unter der
> solarspannung liegt ist keine diode nötig, wenn die beiden zu eng
> zusammen sind braucht es eine diode.

Ja, wobei wenn die batteriespannung genügend weit unter der 
solarspannung liegt die Diode mit ihren 0.7V Verlust absolut nicht 
stört.

von HildeK (Gast)


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Marco W. schrieb:
> Also, das Thermo-/Hygrometer braucht zwischen 2,5 und 5 mA /je nachdem,
> ob es grad misst oder nur anzeigt.
Da du einen kräftigen Akku verwendest, der auch mit durchaus höheren 
Strömen geladen werden kann, würde ich als Diode jetzt eine 1N4001 ... 
1N4007 für max. 1A empfehlen. Eine aus der Serie, die unterscheiden sich 
nur durch die maximale Sperrspannung, die hier ja nur ein paar Volt 
beträgt und kostet einstellige Centbeträge. Aber auch die 1N4148 mit 
max. 150mA wäre nach der Rechnung unten gerade noch verwendbar.

> Als Akkus kommen zwei NiMH Zellen mit 1,2V und 2500mAh Kapazität zum
> Einsatz.
Wenn deine Solarzelle rund 100mA bringt bei Nennspannung und 
Sonnenlicht, dann kannst du in 5h (sie ist ja nicht immer optimal 
ausgerichtet und im Winter ist die Tageslänge kleiner) 500mAh laden. 
100mA sind 0.04C, also eher wenig und würde auch bei einer Dauerladung 
die Akkuzellen nicht schädigen. Ich würde eher eine nehmen, die bis zu 
200mA bringt, dann aber mit der größeren Diode.
Den Verbrauch des Thermo-/Hygrometers kannst du dabei vernachlässigen.

Die Solarzelle mit 100mA benötigt also rund 5 Tage optimale 
Sonnenbestrahlung, bis sie den Akku voll geladen hat und kann dann 
theoretisch rund 500h überbrücken, ohne nachgeladen zu werden; die 
Verluste und die Selbstentladung der Zelle nicht mit gerechnet. Trotzdem 
kann man sich natürlich Tage und Wochen vorstellen, wo das dann nicht 
reicht. Ob es akzeptabel ist, dass da ggf. auch mal Tage ohne Funktion 
dabei sind, musst du entscheiden.

Ich könnte mir vorstellen, dass diese hier ausreichen würde: 
https://www.reichelt.de/solarzelle-vergossen-6-v-0-15-a-solar-sm6150-p159960.html

von Marco W. (klammerkarl)


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HildeK schrieb:
> Ich könnte mir vorstellen, dass diese hier ausreichen würde:
> 
https://www.reichelt.de/solarzelle-vergossen-6-v-0-15-a-solar-sm6150-p159960.html

Super, vielen Dank für die Informationen.
Macht es dem Thermomether ncihts aus, wenn es statt 3V 6V von der 
Solarzelle bekommt? Ansonsten hätte ich eine Solarzelle mit 3V und 
250mAh genommen.
Und dazu als Diode die 1N4001.

von MaWin (Gast)


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Marco W. schrieb:
> Macht es dem Thermomether ncihts aus, wenn es statt 3V 6V von der
> Solarzelle bekommt?

Solarzellen liefern einen STROM, die Spannung bricht auf die zusammen, 
die der Akku (plus Diode) hat, sie muss nur grösser sein damit der Strom 
fliessen kann.

Eine viel zu hohe (Leerlauf)Spannung der Solarzelle ist aber auch blöd, 
weil dann der Wirkungshrad sinkt, weil so viel nicht genutzt wird.

von Marco W. (klammerkarl)


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Vielen Dank, somit kontne ich wieder etwas lernen.
Ich danke allen Beteiligten für die schnelle und freundliche Hilfe.

von HildeK (Gast)


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Marco W. schrieb:
> Macht es dem Thermomether ncihts aus, wenn es statt 3V 6V von der
> Solarzelle bekommt? Ansonsten hätte ich eine Solarzelle mit 3V und
> 250mAh genommen.

Der Akku ist an die Solarzelle fest angeschlossen. Und deine 
Messeinrichtung ist an den Akku angeschlossen. Der Akku wird nicht über 
2×1.45V erreichen.
Natürlich darfst du die Solarzelle nicht direkt an das Thermometer 
anschließen ohne den Akku! Sonst wird die Spannung tatsächlich zu groß 
und dein Fühler geht kaputt.
Prüfe auch, ob das Thermometer mit nur 2.5V noch läuft. Denn die 
ursprüngliche Lithiumprimärzelle ist ja mit knapp 3V schon leer.

von HildeK (Gast)


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HildeK schrieb:
> Prüfe auch, ob das Thermometer mit nur 2.5V noch läuft.

Nachtrag: eher noch weniger. Ein NiMh ist erst unterhalb 1V als leer zu 
betrachten.

von Marco W. (klammerkarl)


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HildeK schrieb:
> Prüfe auch, ob das Thermometer mit nur 2.5V noch läuft. Denn die
> ursprüngliche Lithiumprimärzelle ist ja mit knapp 3V schon leer.

Ich habe das Thermometer bereits mit den beiden Akkus in Betrieb, läuft 
also mit 2,4V problemlos und vermutlich auch schon mit weniger, da die 
Akkus bereits seid 1 Monat dran hängen ohne geladen zu werden.

von HildeK (Gast)


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Gut, dann passt es ja. Hätte ja anders sein können ... 😀

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