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Thema: Stromversorgung LiPo USB charger + Solar

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Stromversorgung LiPo USB charger + Solar

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    Hallo,

    ich bin dabei mir für meinen Roboter nen neue Stromversorgung zu basteln.
    Folgendes schwebt mir vor:

    Ein oder mehrere LiPo Akkus, ein LiPo Ladegerät, wie zum Beispiele dieses hier (http://www.sparkfun.com/products/10401)
    Die Akkus und das Ladegerät sollen fest verbaut werden.
    Sehr gerne würde ich auch noch ein Solarmodul auf den Roboter bauen, der den Akku auch laden kann, damit der Roboter länger autonom unterwegs sein kann - ohne "nach Hause" kommen zu müssen um zu laden...

    Mein Problem is momentan, dass ich nicht weiß, welche LiPos ich mit dem Sparkfun Lader laden kann. Und ein weit größeres Problem für mich ist, dass ich nicht weiß, wie ich eine Solarzelle und einen Solarlader mit anschließen kann bzw. ob das überhaupt so geht wie ich es gerne hätte.

    Mein System sollte wenigstens 9 Volt zur Verfügung haben. Sehr schick wären natürlich auch 12 Volt, wbei daraus wahrscheinlich nichts wird, da ich auch auf die Größe der Bauteile achten muss. Mein Roboter"körper" wird insgesamt ungefähr folgende Maße haben: 100mm bis 120mm breit, 130mm bis 150mm lang, 40mm bis 60mm hoch.

    Ich wäre über Ideen und hilfreiche Tipps dankbar!

    Grüße ext.

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von 021aet04
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    Ich bin gerade dabei eine Fahrradlampe zu bauen/planen.
    Ich habe mir einiges darüber überlegt, hier der schematische Aufbau:

    Code:
    Solarzelle => DC/DC Wandler (1) => Li-Laderegler => Li-Akku => DC/DC Wandler (2) => µC Steuerung
                                                             ||
                                                             => DC/DC Wandler für Hochleistungsled (2x) unabhängig gesteuert mit dem µC
    Die einzelnen Teile die ich verwenden will:
    Solarzelle: http://www.solarzellen-shop.de/solar...vergossen.html
    DC/DC Wandler (1): SBC300 von ELV http://www.elv.at/output/controller....ereich=&marke=
    Li-Laderegler: habe 2 Laderegler zur Auswahl, entweder MAX1898 oder MCP73831 (der ist auch auf dem Board von Sparkfun), vermutlich nehme ich den MCP73831, den Ausgang überwache ich mit dem µC
    Li-Akku: Ich habe mir einmal zum Test diesen bestellt, ob der nicht zu groß ist werde ich erst testen
    Die restlichen Wandler werde ich selbst bauen. Bin aber noch am planen

    PS: der MCP73831 ist zum Laden von einer Li-Zelle am USB Port entwickelt worden. Das bedeutet du kannst max. 1 Li-Zelle (=3,7V) anschließen. Wenn du einen mehrzelligen Akku baust bzw mehrere Zellen wählst musst du einen anderen Regler suchen oder die einzelnen Laderegler (1 pro Zelle) galvanisch getrennt montieren (Massen nicht verbinden).


    MfG Hannes
    Geändert von 021aet04 (02.10.2011 um 14:36 Uhr)

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hey,

    danke für deinen Post!

    Sag mal, wie schaut das denn aus, wenn man "nur" einen 3,7 Volt LiPo verwendet, das System aber telweise 6 oder besser 7 Volt benötigt? Ist das irgendwie realisierbar?

    Woher weiß ich, bzw.. wie berechne ich, wie viel Leistung meine Solarzelle bringen sollte, um das System ausreichend zu versorgen bzw. den Akku in einer vertretbaren Zeit laden zu können?

    Grüße ext.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Noch mal eine Frage: Wenn ich zwei Solarzellen in Reihe schalte sollte das doch auch in Ordnunge gehen. Dann habe ich die selbe Spannung aber die doppelte Stromstärke???

    Meine Idee schaut so aus:
    Code:
    2 Solarzellen in Reihe => DC/DC-Wandler => Li-Laderegler => Li-Akku => DC/DC-Wandler => Bifferboard(Controller)
    Jetzt besteht nur noch folgendes Problem: Wie muss ich das ganze Zeugs verkabeln? Und wie schließe ich den zusätzlichen Li-Laderegler an um über USB laden zu können? Oder besteht die Möglichkeit einen einzigen Li-Lederegler zu verwenden um entweder über USB oder über Solar zu laden?

    Brauche ich irgendwo in meiner Schaltung Schutzdioden?

    Die Quelle für Solarzellen schaut gut aus. Ich würde 2 Stück der von dir verlinkten Zellen verbauen wollen.
    Der DC/DC Wandler schaut auch gut aus - vermutlich werde ich auch genau den von dir verlinkten einsetzen.
    Beim Laderegler bin ich mir wie man bestimmt schon bemerken konnte noch sehr unsicher... In den Blick gefasst hatte ich schon mal diesen http://www.sparkfun.com/products/10401
    Als LiPo-Akku hatte ich an diesen hier gedacht: http://www.sparkfun.com/products/8484 Oder gibt es bessere alternativen?

    Grüße ext.

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von 021aet04
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    Bei einer Solarzelle kann man das nicht so ohne weiteres sagen wie gut die funktioniert. Die abgegebene Leistung ist von vielen Faktoren abhängig (wie z.B. Winkel zur Sonne, Helligkeit, Leistung bzw Wirkungsgrad der Zelle,...). Aus diesem Grund habe ich auch geschrieben das ich erst testen muss ob der Akku passt oder es zu lange zum Laden des Akkus braucht.
    Wenn du mehrere Zellen laden willst gibt es wie ich schon geschrieben habe gibt es verschiedene Möglichkeiten. Entweder du nimmst einen Regler der einen mehrzelligen Akku laden kann (kenne keinen). Oder du nimmst für jede Zelle eine Solarzelle und einen Laderegler. Das wird aber aufwendig.
    Wenn du eine Zelle nehmen willst und daraus eine höhere Spannung erzeugen willst musst du einen DC/DC Wandler bauen/einbauen. Du musst aber beachten das du bei einer niedrigeren Eingangsspannung einen höheren Strom benötigst.
    Als Beispiel du hast bei 8V einen Strom von 1A sind das 8W (P=UxI=8Vx1A=8W). Wenn du am Eingang jetzt z.B. 4V hast muss diese Versorgung (bei idealen Wandler) die 8W zu Verfügung stellen können. Das wären dann I=P/U=8W/4V=2A. Da der Wandler aber nicht ideal ist hast du einen Wirkungsgrad von, je nach Typ, etwa 80-98%. Dadurch brauchst du wenn du 8W am Ausgang brauchst eine Versorgung die über 8W liefern kann.

    Bei einem Roboter würde ich daher auf eine ausreichende Spannung achten und die benötigten Spannungen mit einem Spannungsregler (wegen Effizienz mit DC/DC Wandler) erzeugen.

    Vielleicht hilft dir das weiter.

    Wenn man 2 Zellen (egal ob Solar, Akku, Batterien,...) in Serie schaltet hat man eine höhere Spannung (die Spannnungen addieren). Wenn man Zellen paralell schaltet hat man theoretisch einen höheren Strom. Das ist bei Solarzellen aber nicht sehr gut, da bei ungleichmäßiger Beleuchtung die Zellen unterschiedlich arbeiten (unterschiedliche Spannungen bzw Ströme).

    Wenn du 2 Zellen in Serie schaltest kannst du den Laderegler direkt anschließen. Du musst nur eventuell den Ladestrom anpassen. Wenn du eine andere Form der Platine o.Ä. brauchst solltest du auf Selbstbau setzen. Achte aber auf die Bauteilgröße.

    Ob du Schutzdioden o.Ä. verbauen musst weiß ich nicht, da ich keine Schaltplan habe. Dadurch kann ich auch nichts zum Anschluss sagen.

    Wenn du 2 Zellen brauchst kannn ich dir die verkaufen, da du einen Mindestabsatz hast (ich habe glaube ich 10 Stk, müsste schauen).

    Der Akku schaut nicht schlecht aus. Meinen Typ habe ich oben schon gepostet.

    MfG Hannes
    Geändert von 021aet04 (03.10.2011 um 00:10 Uhr)

  6. #6
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    Hallo!

    Zitat Zitat von extremesports Beitrag anzeigen
    Wenn ich zwei Solarzellen in Reihe schalte sollte das doch auch in Ordnunge gehen. Dann habe ich die selbe Spannung aber die doppelte Stromstärke???
    Dann hast du genau umgekehrt: dopellte Spannung und inneren Widerstand bei gleichem Strom.
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  7. #7
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    Oh, danke! Stimmt ja - da hab ich falschrum gedacht.

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Also ich hab jetzt mal versucht ein halbwegs übersichtliches Schema meines geplanten Aufbaus zu zeichnen.
    Ich denke, dass könnt ihr euch das Alles etwas besser vorstellen.



    Vielleicht ist jezt auch klarer, warum ich wegen Schutzdioden gefragt habe - im Bereich des Ladereglers, also zum Beispiel zwischen LiPo LAder und DC/DC Wandler...

    Grüße ext.

  9. #9
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    Wieviele Akkuzellen willst du verbauen? Vom Prinzip funktioniert es so. Du solltest so natürlich sicherheitshalber eine Diode (am besten eine Schottky) verbauen (eine am USB- und eine an der Solarversorgung).

    So wie du es hast würde ich einen mehrzelligen Akku nehmen. Du solltest einen Akku nehmen der viel Kapazität hat, da du Verbraucher mit hohen Stromaufnahmen hast (z.B. Modem und Cam).

    Warum willst du 4 Motoren verbauen?

    Kannst du einen Aufbau deiner Mechanik geben, wird das ein Roboter?

    MfG Hannes

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Ich hab noch nicht so ganz geklärt, wie viel Akkuzellen ich letztendlich benötige. Die Energieversorgung is immer so mein Problem - wenn die erst mal steht is alles kein Problem mehr...
    Ich muss irgendwie mal ermitteln, wie viel Energie ich in etwa benötigen werde.
    Auf jeden Fall hab ich mal eine kleine Skizze vom geplanten Roboter gemacht. Is nur der ganz grobe Aufbau. Der Antrieb erfolgt durch Raupenketten. Die neben den otoren liegenden Servos dienen dazu, dass man die Antriebseinheiten im Anstellwinkel variieren kann, um zum Beispiel problemlos Stufen zu erklimmen...


    Hier mal noch ein paar Grafiken vom Prinzip des im Anstellwinkel verstellbaren Antriebes:







    Es fehlt der Servo. Den werd ich demnächst auch mal "einbauen". Evtl. gibt es dann auch mal ein animiertes Konzept. Es ist aber denke ich eindeutig zu erkennen, wo die mit dem Servohorn verbundene Schub-/Zugstange angreifen soll.

    Grüße ext.
    Geändert von extremesports (04.10.2011 um 23:37 Uhr)

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