Hallo! Ich hab schon ein wenig danach gesucht, aber so ganz hat es noch nicht geholfen. Also folgendes Szenario: Ich habe hier 2 Solarzellen, die in Reihe geschaltet ca. 4 V (4,5 war das höchste was ich bis jetzt gemessen habe) bei ca. 250mA erzeugen können. So, aufgrund der Drehung der Erde verschwindet die Sonne gelegentlich mal aus dem Blickfeld der Solarzelle ;-) Nun hatte ich vor, den auftretenden Spannungsabfall irgendwie zu erkennen (was bei Erkennung passiert ist erstmal egal). Nun ist aber meine Frage, wie kann ich diese Spannungsschwankungen messen/frühzeitig erkennen? Programmiert habe ich bis jetzt nur auf einem PIC ( 16F628A ), auf diesem wollte ich für dieses Projekt auch erstmal noch bleiben. Ich habe irgendwas von Spannungsteiler o.ä. gelesen, aber so ganz konnte ich da noch nicht durchblicken. Der PIC an sich sollte mit der gegebenen Spannung und dem Strom doch locker zurechtkommen, oder? Ich hoffe ihr könnt mir ein paar Ansätze geben, die ich dann weiterverfolgen kann :) Vielen Dank.
Hallo Martin M., die Stichworte, die Du im Datenblatt ( http://www.scribd.com/word/download_preview/65498?secret_password=kresqcwnkp5g5 ) suchen musst, heißen "analog comparator" und "voltage reference". Du stellst dem einen Eingang des Komparators eine definierte Spannung (zum Beispiel aus der internen "voltage reference") zur Verfügung, an den anderen Eingang kommen die Solarzellen, evtl. über einen (ruhig sehr hochohmigen!) Spannungsteiler. Wenn die Spannung der Solarzellen (Spannungsteiler mit einrechnen!) unter dem Referenzwert liegt, löst Du etwas per Software aus (z.B. einen Interrupt -- ich benutze vorwiegend AVRs, aber das geht wohl bei PICs identisch; die interne Spannungsreferenz hat dort sogar 16 Stufen!). Natürlich musst Du dafür sorgen, dass der PIC auch bei Dunkelheit adäquat versorgt ist, z.B. mit einem Puffer-Akku. Für eine ähnliche Anwendung lasse ich einen AVR im Dunkeln alle 8 s per Watchdog aufwachen, kontrollieren, welche Spannung die Solarzelle liefert, und sofort wieder einschlafen, wenn's noch dunkel ist. Das ist nur eine mehrerer denkbarer Lösungen. Ohne einen externen Puffer-Akku ließe sich wahrscheinlich auch auskommen, wenn man in Kauf nehmen kann, dass sich der uC bei fallender Spannung aus- und dann über einen Power-ON-Reset wieder einschaltet -- nur eine Frage der Software (und Aufgabe des Prozessors). Viele Grüße Fred
Der Ansatz nennt sich Maximum Powet Tracker, ein Switcher, der die Last mit dem maximal Moeglichen versorgt. Ein Regelkreis, der die Last von nieder zu hochohmig variiert, und die optimale Anpassung findet.
Hallo! Vielen Dank für euere Antworten. Das Comparator Modul klingt ja schon sehr vielversprechend, nur ergibt sich mir da eine neue Frage... V(ref) wird ja aus Vdd erzeugt. Da der Mikrocontroller aber selber an der Solarzelle hängt (soll ein komplett Solarbetriebener Aufbau werden) wird sich doch, wenn die Spannung der Solarzelle abnimmt, auch gleichzeitig Vdd und somit Vref verändern, oder? In dem Fall würde die Bedinung (Vin < Vref) nie erreicht werden und der Interrupt auch nie auslösen. Oder verstehe ich da was falsch?
Hallo MArtin, im Kapitel 11 des Datenblatts steht, wie Du die Spannungsreferenz einstellen kannst. Der PIC arbeitet im Spannungsbereich von 2.0 bis 5.5V. Also musst Du Dir überlegen, welche Referenzsspannung Du wählst und wie der Spannungsteiler vor dem Komparator aussehen soll. Klar ist mir noch nicht, wie Du ohne einen zusätzlichen Akku o.ä. auskommen willst. Was soll der uC denn tun, wenn die Spannung unterschritten wird? Daten sichern? Wie springt er wieder an? Mit einem Power-ON-Reset? Im ersten Posting hast Du geschrieben "was bei Erkennung passiert, ist erstmal egal" -- das kann ich so nicht schlucken. Du bekommst hier wahrscheinlich mehr Hilfe, wenn Du Dein Gesamtkonzept besser erläuterst. Viele Grüße Fred
Okay, das ganze soll eine sich selbst ausrichtende solarzelle sein. Sobald die Spannung unter einen gewissen Wert fällt, sollkurz ein Motor gestartet werden (Anlaufsspannung 0,5V ; Anlaufstrom 30 mA) der die Zelle wieder Richtung Sonne dreht. Liegt die Spannung über dem Schwellenwert, so befindet sich der PIC im SleepModus und der Strom der Solarzelle kann für irgendwas anderes verwendet werden. So hab ich mir das zuindest in derTheore überlegt. Nur da Vref laut Datenblatt von Vdd abhängigist, und Vdd ja praktisch die Spannung ist, die überwacht werden soll, stehe ich vor einem Problem...
Hallo Martin, eine Alternative wäre eine externe Spannungsreferenz. Zweifel habe ich am Gesamtkonzept: Natürlich hängt es nur von der Gesamtfläche der Module ab, wieviel Strom die noch liefern können, wenn sie nicht mehr direkt beschienen werden -- aber 30mA für den Motor sind schon recht viel! Werden die Solarmodule denn nicht so eingesetzt, dass sie z.B. einen Akku laden, mit dem Du den PIC und den Motor versorgen könntest? Hier ist eine solche Lösung: http://www.cs.ttu.edu/~derek/Solar%20Tracker/Solar_Tracker.htm .. und hier eine rein analoge: http://www.elecfree.com/electronic/analog-solar-tracker-by-power-mosfet-irfz34-lm339/ (beide auf der ersten Google-Seite: "solar tracker analog"). In meinem Aufbau (Solarmodul wird nicht nachgeführt!) lädt das Modul einen LiPo-Akku. Da das Solarmodul bei max. Beleuchtung mehr Spannung liefern kann als zum Laden zulässig, liegt parallel zum Akku ein Shunt-Regler, der bei 4,15V kurzschließt, so dass die zulässige Ladeendspannung nie überschritten werden kann. Das Solarmodul kann den max. zulässigen Ladestrom nicht überschreiten. Viele Grüße Fred
Besser formuliert: > ... Da das Solarmodul bei max. Beleuchtung mehr Spannung > liefern kann als zum Laden zulässig, liegt parallel zum Akku ein > Shunt-Regler, der bei 4,15V den gesamten Strom vom Solarmodul aufnimmt, so dass die zulässige Ladeeschlussspannung nicht überschritten werden kann.
>das ganze soll eine sich selbst ausrichtende solarzelle sein. Sobald die >Spannung unter einen gewissen Wert fällt, sollkurz ein Motor gestartet >werden (Anlaufsspannung 0,5V ; sowas macht man anders. Ein Blech, oder pappe parallel in der ebene der Drehachse, hat am Fusspunkt links und rechts eine kleine Photodiode. Die muessen gleich hell sein, sonst hat eine Schatten. Wenn eine schatten hat dreht man.
Stimmt, die Idee mit den Fotodioden ist natürlich sehr gut. Nur könnte es ein wenig Probleme mit der Genauigkeit der beiden Dioden geben, undzwar weil sie zu genau sind, dadurch würde ein "gleich hell" relativ schwer zu erreichen sein, oder? Wie könnte man den von den Dioden durchgelassenen Strom "abrunden", (praktisch die Nachkommastellen abschneiden) sodass ein "gleich hell" zwar nicht "exakt gleich hell" ist, aber dadurch einfacher zu erreichen ist? Läuft der Vergleich dann auch mit den Komparatoren ab? Jaja, viele Fragen, ich hoffe ihr könnt mir verzeihen :-) Jetzt begeb ich mich aber erstmal auf die Suche nach Fotodioden.. hoffentlich hab ich noch irgendwo welche liegen.
Man laesst die eine Diode als poitiven Strom, die andere als negativen Strom an den Summationspunkt eines integrators. Das Ausgangssignal geht an den Motor. Dh der Integrator laeuft weg bis sich der Motor dreht.
Sooo... Also ich denke ich werde wohl aufjedenfall Akku's verwenden. Als Laderegler für diese habe ich mir mal den Maxim MAX712 angeschaut. Soll wohl relativ gut funktionieren, nur ist er etwas teuer. Allerdings habe ich festgestellt, dass man ein Sample von dem bestellen kann, nur gibt es dort viele verschiedene Modelle von dem (712CPE, 712CSE .....), woring liegen die Unterschiede in denen? Das mit dem Integrator habe ich noch nicht ganz verstanden.. Sagen wir mal, beide Fotodioden haben genug licht, dann würde sich doch (weil die Ausgangsspannung beider ca. gleich ist) sich auch die Ausgangsspannung des Integrators nicht verändern und der Motor sich einfach im Kreis drehen (bis dann einer wieder zu wenig licht hat? Aber stehen bleiben würde er doch nicht, oder? Oder aber ich hab den Wikipedia Artikel über Integratoren falsch verstanden :D Jetzt frage ich mich, kann man nicht einfach zwei Fotowiderstände nehmen, je mehr Licht draufscheint desto geringer ist ihr Widerstand ==> durchgelassene Spannnung ist größer. Könnte man diese nicht einfach mit nem Mikrocontroller(Komparator) vergleichen und wenn beide über einer gewissen schwelle sind (== genug Licht auf beiden) soll der Motor stehen bleiben? Ich persönlich find das jetzt irgendwie einfacher zu realisieren :P bzw. da weiß ich wenigstens wie das genau funktioniert. Oder spricht etwas gegen diese Lösung?
'Nabend, du hast schon ZWEI Solarzellen, nimm die doch als Fotodioden...
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Das Problem ist, dass die in Reihe verschaltet sind, dann kann ich doch schlecht die Spannung einer einzelnen messen/vergleichen? Also ich hab mal für den Laderegler den Typical Operating Circuit genommen und ihn ein wenig erweitert.. (Meine Eagle Fähigkeiten sind extremst begrenzt, irgendwie komm ich mit der Software nicht so ganz klar). Würde das denn so in etwa funktionieren?? Das da rechts unten sollen die Fotowiderstände sein, sie sind am Comparator Eingang 1 und Zwei angeschlossen. Wobei auf der anderen Seite müssten sie mit Vdd anstatt Vss verbunden sein, oder?
>Das Problem ist, dass die in Reihe verschaltet sind, dann kann ich doch >schlecht die Spannung einer einzelnen messen/vergleichen? NUR DANN, wenn sie in Reihe sind, kannst Du die Spannungen einzeln messen. Bei einer Parallelschaltung sehe das echt schlecht aus. Masse geht an Masse, klar. am rechten Panel misst du die Spannung vom rechten Panel und am linken Panel die Summe beider Spannungen. Wie man jetzt auf die Spannung des linken Panels kommt weiss ich jetzt auch nicht... Vergleichen muss man ja auch noch...und auswerten. Stimmt - ziemlich kompliziert. Na, vielleicht hat ja noch jemand 'ne Idee, wie man das machen könnte ;-)
Mal ne andere Idee: Wenn du die Solarzelle immer in der Sonne stehen haben willst, dann könntest du auch einfach zeitabhängig die Zelle per Motor wandern lassen. Sonnenhöchststand am Mittag ist dann die mittlere Stellung des Schwenkbereichs. Probleme bei der andern Lösung: Wenn du eine sehr niedrige Spannung der Zelle misst, dann muss das nicht heißen, dass die Sonne gewandert ist. Sonder dafür gibt es auch andere Ursachen, zb. Aufkommen von schlechtem Wetter. Wenn es z.B. bis Mittags sonnig ist, funzt dein Teil. Wenn aber dann schwarze Wolken hier in EUR aufkommen, dann ist die Sonne vllt. für den Rest des Tages weg. Dann versucht dein Motor, die Zelle zu bewegen, aber es kommt nix mehr an. IMHO: Besser die Ausrichtung der Solarzelle an der Tageszeit bemessen. Den Schwenkbereich durch Ausprobieren herausfinden.
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noch was zur Ausrichtung von den LDRs: Wenn du Das Licht "kanalisierst", dann ist die Methode mit den Fällen LDR1 und LDR2 dann Ausgerichtet nur LDR1 dann in best. Rtg. schwenken nur LDR2 dann in andere Rtg. schwenken sicherer zu detektieren. siehe Anhang
Hallo! Mal eine Frage zum MAX712 Dort gibt es ja in dem Typical Operating Circuit einmal den Widerstand R1 und den Widerstand Rsense. Ich hab im Datenblatt nachgeschlagen wie man die Werte berechnet, und meine Ergebnisse sind doch was komisch: Zu R1 : Im Datenblatt steht: "R1 = (minimum wall-cube voltage - 5V) / 5mA" meine Minimum Voltage liegt aber unter 5 Volt.. dann hätte ich ja praktisch einen negativen Widerstand, soll ich einfach keinen einsetzen? Zu Rsense : Die Formel lautet : RSENSE = 0.25V / (IFAST), wobei IFAST = (capacity of battery in mAh) / (charge time in hours) Was ist genau mit der Charge Time gemaint? Die die auf den Akkus steht? Ich hab NiMH Akkus der Firma GP, auf diesen steht: "typical 2250 mAh Standard Charge 16Hrs at 220mA" Wenn ich das einsetze, habe ich: Rsense = 0.25V / (2250mAh / 16h) ~= 0.001 V/mA V/mA ist dann "milli-Ohm" ? Insgesamt ist der Wert etwas sehr klein, oder habe ich mich da irgendwo vertan?
Nebenbei: Mit CdS-Fotowiderständen habe ich im Langzeittest leider keine so guten Erfahrungen gemacht. Sie wurden hochohmiger. Wenn ich die Wahl hätte, würde ich entweder Fototransistoren oder gleich 2 billige Solarzellen benutzen. Wenn die Fläche größer ist, hat das auch den Vorteil, das kein einzelner Regentropfen/ Vogeldreck zu Fehlfunktionen der Steuerung führt. Weierhin sollte man nicht nur mit dem vom Hersteller angegebenen "Schönwetterwert" der Solarzellen rechnen. Es gibt auch Winter- + Regentage, an denen die Ausbeute im mA-Bereich liegen wird. Lutz
es gibt einen bausatz, der den motor zwischen zwei hilfs-solarzellen klemmt, die rechtwinklig zur haupt-solarzelle stehen.
Hallo jo, wo finde ich denn diesen Bausatz? Würde ihn mir gerne mal Anschauen. Insgesamt soll das Projekt (die Solarzelle) nicht unbedingt im Dauerbetrieb laufen, es ist eher eine Art Schulprojekt, das vielleicht ein paar mal durchgeführt wird (und ich denke mal auch nur unter guten Bedingungen). Von Daher sollte die zunehmende Hochohmigkeit der LDRs nicht das große Problem darstellen. Stimmen meine Berechnungen für die Widerstände des MAX712 denn? Und wie lange dauert es ungefähr, bis so ein bestelltes Sample ankommt? Wird ja aus den USA verschickt.. Eine Woche? Zwei?
Ähm.. ich wäre sehr über eine Antwort erfreut ;-) Ich wollte nämlich heute endlich schonmal den Aufbau löten (Die Lade-ICs sind zwar noch nicht da, aber ich kann ja schonmal den Rest aufbauen) und dazu würde ich gerne wissen, ob die Werte für die Widerstände denn nun in Ordnung sind :-) Vielen Dank schon einmal.
ähm, hier mal ein tipp: http://www.google.de/search?q=solar+nachführung+sonne+modell ist auf der ersten ergebnisseite ansonsten: Fischertechnik Baukasten 'Profi Öko-Power'
Juhuu die ICs sind heute angekommen :-) Nur irgendwie möchte niemand auf meine Frage Antworten.. ich brauch doch nur eine zweite Meinung, ob meine Rechnung so stimmt, ich möchte ja noch nichtmal dass ihr für mich rechnet. Hier nocheinmal meine Berechnungen (Der Typical Operating Circuit im Anhang, Datenblatt unter dem Zitat):
1 | Zu R1 : |
2 | |
3 | Im Datenblatt steht: "R1 = (minimum wall-cube voltage - 5V) / 5mA" meine |
4 | Minimum Voltage liegt aber unter 5 Volt.. dann hätte ich ja praktisch |
5 | einen negativen Widerstand, soll ich einfach keinen einsetzen? |
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7 | Zu Rsense : |
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9 | Die Formel lautet : RSENSE = 0.25V / (IFAST), wobei |
10 | IFAST = (capacity of battery in mAh) / (charge time in hours) |
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12 | Was ist genau mit der Charge Time gemaint? Die die auf den Akkus steht? |
13 | Ich hab NiMH Akkus der Firma GP, auf diesen steht: "typical 2250 mAh |
14 | Standard Charge 16Hrs at 220mA" |
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16 | Wenn ich das einsetze, habe ich: |
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18 | Rsense = 0.25V / (2250mAh / 16h) ~= 0.001 V/mA |
19 | |
20 | V/mA ist dann "milli-Ohm" ? Insgesamt ist der Wert etwas sehr klein, |
21 | oder habe ich mich da irgendwo vertan? |
Datenblatt zum MAX712 : http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/1666.pdf
Hallo Martin, > ........................................................... meine > Minimum Voltage liegt aber unter 5 Volt.. dann hätte ich ja praktisch > einen negativen Widerstand, soll ich einfach keinen einsetzen? Unter "Electrical Characteristics" steht auch "V+ voltage MIN 4.5 V". Wenn Du dem IC also nicht mindestens 4.5 V anbietest, arbeitest Du außerhalb des vorgesehenen Betriebsspannungsbereichs; die Schaltung wird dann wahrscheinlich nicht funktionieren! Zitat (S.6 des Datenblatts): "Choose an external DC power source (e.g., wall cube). Its minimum output voltage (including ripple) must be greater than 6V and at least 1.5V higher (2V for switch mode) than the maximum battery voltage while charging." Gruß Fred
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