Solarmotor mit einem Aruino Leonardo regeln

Daniel R. schrieb:
> Hi,
> ich bin fachfremd und soll für ein Projekt ein solarbetriebenes
> Windradmodell bauen, das mit einem Arduino Leonardo geregelt wird.

'Geregelt'?
Was genau wird da geregelt?

Eine Regelung impliziert, dass es irgendein Stellglied gibt, mit dem du 
etwas im System verstellst, so dass eine andere Größe konstant bleibt. 
Eine Regelung würde zb bedeuten, dass zb eine Drehzahl konstant gehalten 
wird.


> Die Solarzellen haben
>  > Nennspannung: 5 V
>  > Leerlaufspannung: 6 V
>  > Nennstrom : 100 mA
>  > Kurzschlussstrom: 110 mA.
> Mir stehen 4 zur Verfügung. Ich wollte jeweils 2 in Reihe und dann
> Parallel schalten, um auf 10V/200mA zu kommen.

Die 10V strebst du jetzt weswegen an?

>
> Für den Motor habe ich folgende Angaben:
> Anlaufspannung 0,15 Volt,
> Leerlaufstrom 2 mA,
> Wirkungsgrad 87 %,
> Drehzahl bei Betrieb mit einer Solarzelle (0,5 Volt) = 270 Upm, bei 1,5
> Volt (3 Solarzellen) = 950 Upm.
>
> Nun meine Fragen: Kann ich, nachdem der Arduino programmiert ist, das
> Windrad auch ohne Strom aus dem USB betreiben?

Ich seh jetzt ausser dem Drop-Down Spannungswandler nichts, was auf mehr 
als 5V angewiesen wäre.

> Funktioniert das Windrad nur bei vollem Sonneneinfall, oder reicht
> Tageslicht?

Das wirst du ausprobieren müssen.
Wenn deine Solarzellen aber bei normalem Lichteinfall 100mA liefern und 
dein Motor davon nur 2mA verbaucht, dann könnte deine Solarzelle unter 
optimalen Bedingungen daher 50 derartige Motoren versorgen. OK, optimale 
Lichtbedingungen wirst du nicht haben, und wenn der Motor auch ein wenig 
arbeiten soll, wird er mehr als 2mA verbrauchen, aber über den Daumen 
gepeilt sollte sich das immer noch leicht ausgehen.

Sagt dir
P = U * I
irgendwas? Das ist die elektrische Leistung.
Deine Solarzellen liefert also 10*0.2 = 2 Watt
Dein Motor braucht 1.5 * 0.02 = 0.03 Watt

Die Leistungsbilanz zeigt also eindeutig in die Richtung, dass die 
Quelle imstande ist, mehr Leistung zu liefern, als der Verbraucher 
benötigt. Und zwar heftig mehr.

Danke erst mal für die schnelle Antwort.

Karl Heinz Buchegger schrieb:
> Was genau wird da geregelt?

Der Arduino soll die Drehzahl konstant halten. Vielleicht auch 2 oder 3 
verschiedene Geschwindigkeiten.

Ich habe die Solarzellen deshalb so ausgelegt, weil ich hoffe, dass das 
Windrad nicht nur um 12 Uhr mittags im Hochsommer läuft.
Ein weiteres Problem bei der Sache war, dass ich nirgendwo herausfinden 
konnte, was der Arduion benötigt. Das einzige was ich gefunden habe war 
eine etwas ungenaue Aussage mit bis zu 2W.

Der Mega32U4 braucht laut Datenblatt max. 15mA. Wenn man das gleiche 
noch mal für die Peripherie (LED usw.) rechnet sind das im höchsten Fall 
30mA.
Einen dicken Elko, 10000µ, als Puffer und stromsparend programmieren und 
es sollte auch bei weniger Sonne noch funktionieren.

Bei dem Step Down Wandler handelt es sich um den Bausatz von Pollin 
Electronics. Da befinden sich wenn ich das Datenblatt richtig verstehe 
schon 2 Elkos mit je 200 µF drauf.
Ich hänge mal Motageanleitung an.
Reichen die aus, oder brauche ich andere?

Ich würde das alles mal in Ruhe lassen und so aufbauen, wie sich das der 
Entwickler gedacht hat.

Laut Datenblatt kann dieser Baustein 'bis zu 650mA' liefern. Was hatten 
wir gesagt, wieviel du brauchst? Alles zusammengerechnet sind das über 
den Daumen 32mA. Selbst wenn der Motor beim Loslaufen das doppelte oder 
Dreifache seines Nennstroms zieht, macht das in Summe immer noch weniger 
als 40mA.

650mA kann das Ding (laut Hersteller, glauben wir ihm mal nur die 
Hälfte, dann sind das 320mA), 40mA brauchst du. Was sagt dir das?

Einfach mal ein wenig mitdenken!

Der Verbraucher will haben ... die Quelle hat zu liefern.
Wenn die Quelle mehr liefern kann als der Verbraucher haben will, hast 
du erst mal so gesehen kein Problem. Wenns knapp wird, können alle 
möglichen Effekte eintreten, inklusive dem, dass die Gleichspannung dann 
immer weniger eine Gleichspannung ist. Bist du aber weit weg von 'es 
wird knapp' kann dir so gesehen erst mal wenig passieren.

Bei einem Strom von max.40mA bringt dir ein StepDown Regler nichts. Du 
müsstest ihn ohnehin auf etwa 6,5V einstellen da der Leonardo ja noch 
einen NCP1117 als Spannungsregler eingebaut hat.

Also wenn ich das Schaltblatt vom Arduino richtig verstanden habe, hat 
der doch auch einen 5 V Eingang.
Warum bringt mir bei 40 mA der Step Down Regler nichts?

Daniel R. schrieb:
> Also wenn ich das Schaltblatt vom Arduino richtig verstanden habe, hat
> der doch auch einen 5 V Eingang.
> Warum bringt mir bei 40 mA der Step Down Regler nichts?

Weil der am Leonardo verbaute NCP1117 ebenfalls ein Drop Down Regler 
ist.

Du würdest also einen Drop Down-Regler benutzen um entweder
a) für den ohnehin verbauten Drop Down Regler eine vorgeregelte
   Spannung zu erzeugen
b) oder am Drop Down Regler, den du bereits hast vorbei mit einem
   weiteren Drop Down Regler dessen Arbeit übernehmen.

Hmm. Irgendwie nicht wirklich sinnvoll das Ganze, Oder?

Die Erklärung zur Verwendung des Step DOwn Wandlers war, dass der 
NCP1117 die überflüssige Spannung als Wärme abführt, während der 
vorgeschaltete Wandler den Strom besser speichert und der Motor dadurch 
schon bei weniger Sonnenlicht anläuft.

Daniel R. schrieb:
> Die Erklärung zur Verwendung des Step DOwn Wandlers war, dass der
> NCP1117 die überflüssige Spannung als Wärme abführt

Quatsch.
Der NPC1117 ist von genau demselben Typus wie diese Zusatzschaltung, die 
du dir bei Pollin ausgesucht hast.

Du redest von einem Linearregler. Aber der NPC ist keiner.

Karl Heinz Buchegger schrieb:

> Daniel R. schrieb:
>> Die Erklärung zur Verwendung des Step DOwn Wandlers war, dass der
>> NCP1117 die überflüssige Spannung als Wärme abführt
>
> Quatsch.
> Der NPC1117 ist von genau demselben Typus wie diese Zusatzschaltung, die
> du dir bei Pollin ausgesucht hast.
>
> Du redest von einem Linearregler. Aber der NPC ist keiner.

Hi

Da ich gerade in anderem Zusammenhang auch einen Leonardo bearbeite und 
gucke wie man den stromsparend betreiben kann: Soweit ich das verstanden 
habe ist der auf dem Leonardo verbaute Spannungsregler ein Linearregler 
(LowDrop) oder nicht? Guckstdu: 
http://www.onsemi.com/PowerSolutions/product.do?id=NCP1117

Grüße
Michael

Der NCP1117 ist ein Low-Drop Linearregler.
In dem Pollin-Modul ist ein MC34063 als Step-Down verbaut.

Wie sinnvoll ein Step-Down ist hängt vom Strom und von der 
Eingangsspannung ab.

Ausserdem könnte es Probleme geben mit der Spannungsumschaltung von V-in 
auf USB wenn man direkt auf die 5V geht und nicht über V-in.
Den Schaltungsteil 5V-Autoselektor beachten.