Sonnenstärke Anzeiger

Hallo Leute,

es geht um folgendes:
Ich hab hier eine Solarzelle (25mA@3V) liegen. Damit möchte ich einen Sonnenanzeiger basteln. Ich stelle mir das so vor:

Bei normaler Beleuchtung blinkt eine grüne LED mäßig. Mit zunehmender Helligkeit erhöht sich die Blinkfrequenz. Ab einer einstellbaren Schwelle soll die grüne LED ausgehen und eine rote LED angehen (Achtung: Sonnenbrand! ;-))

Wie könnte man sowas realisieren? Als Spannungsversorgung irgendwelcher Bauteile steht selbst nur die Solarzelle zur Verfügung.

Irgendwelche Ideen?


Grüße,
der hacker

Die Lichtstärke mißt man ab besten im Kurzschlußfall, oder wenigstens bei wenig Spannung. Die Messung über die Spannung geht zwar auch ist aber nicht besonders genau, vor allem wenn auch noch der Stromverbrauch nicht konstant ist.

Man könnte das per µC realisieren. Der µC kreigt direkt die Spannung von der Solarzelle als Versorgung. Der Brownout verhindert unkontrolliertes Verhalten bei viel zu wenig Licht (z.B. unter 1,8 V). Die Spannung wird per AD Wandler gemessen. Dazu ggf. noch ein Temperaturmessung damit es über die Spannung genauer wird. Der Rest ist dann eine Frage des Programms. Für die blinkende LED wird man einen relativ großen Elko (z.B. 2200 µF oder mehr ?) als Puffer brauchen. Die grüne LED sollte eine mit wenig Spannung und Strom (hohe Effizienz) sein, denn bei wenig Licht hat man eventeull gar keine 3 V mehr. Eventuell wäre da sogar ein Spannungswandler nötig / sinnvoll.

Mit etwas Aufwand würde es wohl auch rein analog gehen. Das mit der blickfrequenz würde sich schon fast von alleine durch die Zeit ergebn die es braucht den Elko aufzuladen. Bleibe nur noch die Schwelle für rote LED.

Kannst ja die Schwelle für die rote LED mittels ner Transistor-Schaltung realsieren.
Ab der Schwelle (einstellbar über zB Spannungsteiler) schaltet der Transistor durch und somit wird die rote angesteuert...
Nur ne kleine Idee...
Für das blinken kannst du ja auch einen Quarz nehmen...Der wandelt ja Spannung in mechanisches Schwingen um und umgekehrt. Somit würdest du ja dann dein Blinken (Spannungsschwingen) stabilisieren, oder lieg ich falsch?!?

Das Blinken sollte einfach sein, wenn man mal von der hohen Spannung einer grünen LED absieht:
Die Solarzelle läd einen recht großen Elko auf, wenn der genug Spannung hat, wird die LED eingeschaltet die Spannung wieder die untere Grenze erreicht hat. Da solle ein einfacher Komerator mit einer einstellbaren Hysterese und Schwelle schon reichen. Man muß nur sehen, das man ja die Versorgungsspannung vergleichen muß und mit recht wenig Strom (vermutlich < 1 mA) auskommen sollte.

Die rote LED kann man dann einschalten, wenn die grüne LED durchgängig leuchtet. Das ließe sich auch noch relativ gut machen. Dabei kann man dann auch gleich die Grüne LED mit Ausschalten.

Hallo,

das mit dem Blinken hab ich vorerst wieder verworfen. Mir würde die Abstufung durch die Helligkeit der grünen LED genügen. Aber einer gewissen Intensität müsste man auf die rote LED umschalten. Das ganze sollte so einfach wie möglichst und analog passieren.

Mein Problem ist momentan noch, dass die Helligkeitsunterschiede sich ja fast nur im Strom der Solarzelle äußern. Die 3V liefert sie schnell auch bei mäßiger Beleuchtung. D.h. die Spannung direkt kann ich nich über einen Komperator vergleichen?

Im Prinzip könnte man auch da die Lösung wie beim Blinken nehmen, nur halt mit einer so hohen Frequenz (= kleinerer Elko) das man das Blinken in der Regel nicht sieht. Nur bei Ganz kleiner Helligkeit würde man da dann eventuell noch ein flackern sehen.

Wenn man es ohne Blinken haben will, könnte man die Spannung auch etwa 2,5 V begrenzen und den Strom auswerten, der dazu nötig ist.

Hallo!

Wenn es nicht genau seien muss, kann man als Komparator einen Transistor verwenden, der schon eine Referenzspannung drin hat (z.B. Ube = ca. 0,65V bei bipolaren) und ab bestimmter Spannung fängt zu leiten. Die Schwelspannung kann man mit einfachem Spannungsteiler erhöhen. Der Strom der Solarzelle kann man mit einem Widerstand in eine Spannung wandeln. Als Beispiel eines einfachen Komparators siehe:

https://www.roboternetz.de/phpBB2/ze...s%FCberwachung

MfG

Hallo zusammen,

ich bin irgendwie noch nicht so recht entschlossen. Momentan tendiere ich doch wieder mehr zum blinken. Ich hab mal folgende Schaltung entworfen. Leider ist es nur ein extrem kleiner Bereich, wo die grüne LED blinkt. Irgendwas stimmt noch nicht. Die Schaltung geht schon in die richtige Richtung oder arbeite ich da grad in die falsche Richtung?

Grüße
hacker

Bild hier  

Nur die Helligkeit der Grünen LED zu steuern hat den Nachteil, das man da Unterschiede relativ schlecht sieht. Außerdem hat man als Vergleich die Umgebungshelligkeit und die ändert sich gerde. Es könnte gerade sein, das die LED im wesenlichen gleich hell erscheint.
Da ist das Blinken sicher sinnvoller und auch kaum schwieriger.

Hallo hacker!

Um ständiges blinken der grüner LED zu haben, fehlt ein Oszillator. Der Komparator IC1A ist dann überflüssig, da der IC1B könnte den Oszillator beim Einschalten der roter LED abschalten.

Ich habe im Code zwei einfachste Schaltungen skizziert, wie ich es für mich bauen würde. Falls es dir gefällt, könnte ich die Schaltungen beschreiben. :)

MfG

Code:

---

      +->|--------+---------------------------+
      | D        |                          |
      |          |  R2      R3              |
      |          |  ___    ___  LED        |
      +------+----|-|___|-+-|___|->|-+      .-.
      |      |    |      |          |      | |R5
    .---.    |    |      |  ___    |      | |
    | + |    |    |      +-|___|----+      '-'
    |  |    |    |      |  R4      |        |
    |  |  .-.  |      |          >|      |
    | S |  | |R1 |      |        T1 |-+----+------+
    |  |  | |  |+      |+          /| |    |      | \
    |  |  '-'  === C1  === C2      |  |  .-|-.  .-./\
    |  |    |  /-\    /-\        | |/  | z |  | |
    | - |    |    |      |          +-| T2 | A----/| |P
    '---'    |    |      |            |>  '-|-'  '-'
      |      |    |      |              |    |TL431 |
      +------+----+-------+--------------+----+------+

              R2      R3
              ___    ___  LED
      +----+-|___|-+-|___|->|-+
      |    |      |          |
    .---.  |      |          >|
    | + |  |      |        T1 |-+--+
    |  | .-.      |+          /| |  |
    | S | | |R1  === C      |  |  |
    |  | | |    /-\        | |/  V D
    | - | '-'      |          +-| T2 -
    '---'  |      |            |>  |
      |    |      |              |  |
      +----+-------+--------------+--+

---

Hallo PICture,

danke für deine Mühe :) Das ist echt nett von dir.

Geh ich richtig in der Anahme, dass man bei der ersten Schaltung die Blinkfrequenz unabhängig vom Strom der Solarzelle und der verwendeten Kondensatoren einstellen kann? Bei der zweiten skizzierten Schaltung wäre dies "nur" über den Kondensator bzw. Widerstand möglich.

Ich bin an beiden Schaltungsbeispielen interessiert. Es wäre sehr nett, wenn du mir die Funktionsweise einmal grob erklären könntest. Vor allem die Transistoren/Dioden Kombination leuchtet mir momentan noch nicht so ein.

Vielen Dank!


Grüße,
hacker

Hallo hacker!

Ich freue mich sehr, dass du die einfache Version bevorzugst. Ich möchte zuerst die einfachere, untere Schaltung beschreiben, da sie durch Vereinfachung der oberen entstanden ist. Ich hoffe, dass wenn man Funktionsweise der unterer Schaltung versteht, wird die obere Schaltung auch klar. Der R1 stellt eine Belastung der Solarzelle dar und ermöglichst einstellen des Verlaufs der Spannung in Abhängigkeit von Lichtstärke.

Das "Herz" der beiden Schaltungen bildet ein "Diac" aus zwei Transistoren. Die Transistoren sind so verbunden, dass es positive Rückkopplung herrscht und wenn der p-n-p fängt zu leiten, sein Kollektorstrom steuert die Basis vom n-p-n und der Kollektorstrom vom n-p-n die Basis vom p-n-p. Dank dessen sofort nach dem der p-n-p fängt zu leiten sind die beide Transistoren gesättigt und praktisch ein Kurzschluß zwischen dem Kollektor des p-n-p und Emitter des n-p-n entsteht. Die Spannung bei dem der p-n-p fängt zu leiten ist selbstverständlich gleich seiner Ube Strecke + alles was noch in serie hängt. Die beiden Transistorren sperren wieder, wenn kein Strom mehr durch sie fliesst.

Als Ausgangspunkt nehme ich an, dass die Spannung der Solarzelle (S) gleich Null ist und wächst. Durch den R2 wird der C (exponentiell) geladen und wenn der T2 fängt zu zuleiten an, wird er durch R3 und die LED teilweise entladen bis die Transistoren sperren.

Der T1 fängt zu leiten an, wenn die Spannung am C den Wert Uc = Ube + Uf + Ud erreicht hat, wobei:

Ube = Basis - Emitter Spannung des T1, bei der er fängt zu leiten an ( ca. 0,7 V)
Uf = Spannung, bei der die LED fängt zu leiten an (Farbeabhängig)
Ud = Spannung, bei der die Diode D fängt zu leiten an (ca. 0,7 V).

Danach wird der C durch R2 und LED so lange entladen, bis die Spannung auf ca. Uf sinkt. Die Differenz zwischen den Spannungen Ube + Ud (Hysterese) ist immer gleich und legt die Blinkfrequenz der LED für bestimmte Spannung der Solarzelle fest. Ab einem Wert der Spannung wird die Frequenz so hoch, dass sie durch ein Auge des Betrachters als permanent leuchtend wahrgenommen wird. Aus diesem Grund wurde nur eine LED verwendet, da die zweite nichts anderes tun würde und ihre Farbe ist eigentlich egal.

Der R3 begrenzt der Strom durch die LED beim Entladen des C und die Dauer des Leuchtimpulses wird mit der Entladungszeit des C festgelegt. Der R2 bestimmt die Blinkfrequenz (Ladezeit des C).

Bei der oberer Schaltung wird im C1 durch D eine Energie gespeichert, die noch einege Zeit das Blinken ermöglichst, wenn die Spannung der Sollarzelle unter festgelegten durch P Pegel sinkt. Die Spannung auf der Basis vom T1 kann durch P geändert werden. Der R4 überbrückt die nicht leitende LED + R3 und ermöglichst das Laden des C2 bei niedrigeren Spannungen als in der unterer Schaltung (Uc = Ube + Up), wobei Up ist auf dem TL431 durch P eingestellte Spannung.

Die Schaltungen sind nicht dimensioniert, weil die gewünschte Werte sicher schneller individuell ermittelt werden können.

Sollte noch etwas unklar sein, bitte, fragen! :)

MfG

Danke für die ausführliche Beschreibung deiner Schaltung.

Ich hab sie mal auf einem Steckbrett aufgebaut um auch flexibel sein zu können bei der Dimensionierung der Bauteilgrößen.

Aber irgendwie schaff ich es nicht, die LED zum blinken zu bringen. Sie leuchtet nur bei starker Beleuchtung ganz schwach vor sich hin.

Auch wenn ich dein Beispielszenario durchspiele (Spannung erhöhen mittels Netzgerät und bei bestimmter Spannung am Kondensator leuchtet die LED). Diesen "harten Punkt", bei dem umgeschaltet wird, gibt es bei mir leider nicht.

Müssen die beiden Transistoren bestimmt Vorraussetzungen erfüllen? Ich nehm momentan BC548 (npn) und BC558 (pnp)

Viele Grüße,
hacker

Hallo hacker!

Es tut mir sehr leid, aber ich die Schaltungen bisher nicht ausprobiert habe. Es könnte sein, dass ich einen Denkfehler drin habe und die nötige zum hellem Leuchten der LED Spannung zu niedrig und die Hysterese zu klein ist.

Bisher habe ich solchen eifachen U/F Wandler sehr oft benutzt, aber wie im Code skizziert.

Vielleicht muss man das mit dem Pegel wann der "Diac" leitend wird (Basis des T1) anstatt mit einer, mit mehr Dioden, zwei Widerständen (R3,R4) bzw. LT431, wie in der oberer Schaltung höher einstellen. Wenn du mit der Änderung zu keinem brauchbarem Ergebnis kommst, werde ich die Schaltungen selber aufbauen.

Viel Spaß und Erfolg! :)

MfG

Code:

---

    VCC
      +
      |
      +-------------------------+
      |                        |
      |  R1      R2            .-.
      |  ___    ___  LED1    | |R3
      +-|___|-+-|___|->|-+    | |
              |          |    '-'
              |          >|    |
              |        T1 |-+--+
              |+          /| |  |
            === C2      |  | .-.
            /-\        | |/  | |R4
              |          +-| T2| |
              |            |>  '-'
              |              |  |
              +--------------+--+

---

Hallo PICture,

ich hab es grad eben nochmal mit deiner vorgeschlagenen Änderung mit dem Spannungsteiler. Ich verwendete 2 Potis zum Einstellen. Jedoch blieb leider der Erfolg aus. Ich vermisse auch das Blinken der LED ansich.

Danke für deine hervorragende Hilfe!

Ich baue die letzte Schaltung um eventuelle Fehler auszuschliessen auf, weil mein Gedächtnis mit der Zeit leider immer schwächer wird. :)

Danach melde ich mich wieder.

MfG

Bei den transistoren sollte jeweils noch ein Widerstand in der Größenordnung 10 KOhm von Bais zum Emitter, damit es einen definierten Abschaltstrom gibt. Sonst kann die Schaltung schon von den winzgen Leckströmen anfangen zu leiten, und wird nicht plötzlich ausschalten.

Den Spannungsteiler ganz rechts sollte man besser von Kondensator aus Speisen, denn das ist die Spannung die einen definierten Wert erreichen soll.

Mit Netzteilbetrieb gibt es ab knappe 10V ein Blinken. Allerdings nicht Aus/An, sondern schwach/stark.

Ich bin damit noch nicht ganz fertig geworden, aber man muss sicher die LED durch zusätzlichen Transistor steuern. Ich habe mir erinnert, das ich den U/F Wandler bisher immer ohne LED verwendet habe.

Ich habe schon hoffentlich die einfachste Lösung gefunden, aber noch nicht ausprobiert (siehe Code).

MfG

Code:

---

    VCC
    +
    |
    +---------------+-----------+---+
    |              |          |  |
    .-.            .-.        .-.  |
    | |R1          | |R3    R5| |  |
    | |100k        | |1k    1k| |  |
    '-'            '-'        '-'  |
    |  ___          |          |  |
    +-|___|-+      | C2 10µ    |  |
    | R2 1k |      |          |  |
    |        >|    | \]  ___  | |<
    |      T1 |-+---+-|]--|___|-+-| T3
    |+      /| |  | /]+ R6 10k  |\
    === C1  |  |  .-.              |
    /-\ 10µ  | |/  | |R4            |
    |      +-| T2 | |1k            V ->
    |        |>  '-'              -
    |          |  |          ___  |
    +-----------+---+---------|___|-+
    |                        R7 470
    ===
    GND

---

Hallo PICture,

ich war so neugierig, dass ich deine Schaltung einfach mal zusammen gesteckt habe. Leider blinkte die LED nicht. Ich werd mir das morgen noch mal genauer anschauen.

Jetzt geh ich ins Bett. Gute Nacht.

Ich mache noch weiter und wahrscheinlich noch heute wird es schon fertig und ausprobiert. :)

Gute N8!

MfG

Hallo Hacker!

Leider konnte ich die letzte Schaltung, ohne sie für mich zu kompliziert ausbauen, nicht zum vernünftigem Laufen bringen. Deswegen habe ich eine noch einfachere Schaltung, die mir eingefallen ist, aufgebaut und getestet (siehe Code). Der die Sollarzelle eventuell zusätzlich belastende Widerstand ist in der Skizze nicht enthalten.

Bei der Schaltung wurde ein digitales IC (hex Inverter mit Schmitt-Trigger Eingängen) verwendet. Der Inverter 1 arbeitet als Oszillator. Der C1 wird durch R1 von Uvar bis zum erkennen des H Pegels aufgeladen (die Diode ist gesperrt, weil auf dem Ausgang H Pegel ist). Wenn die Spannung erreicht wird, schaltet der Inverter sein Ausgang auf L Pegel um und der C1 wurde durch D entladen. Wenn während des Entladens das L Pegel erkannt wird, schaltet der Inverter sein Ausgang zurück auf H, die Diode D wird gesperrt und es fängt von vorne an. Auf den ersten Blink, nach dem Einschalten der VCC, muss man viel länger warten, weil sich der C1 zuerst vom Null bis L Pegel aufladen muss. Der Inverter 2 wurde als Puffer benutzt und die übrigen, parallel geschalteten Inverter ermöglichen das direkte Schalten der LED bis ca. 20 mA.

Die Spannung Uvar kann (fast) biliebig hoch sein, da der C1 immer nur bis zum H Pegel aufgeladen wird, der immer niedriger als Vcc ist. Am besten ist den IC mit ziemlich stabiler VCC zu versorgen. Wenn VCC = Uvar ist, funktioniert die Schaltung auch, aber wegen sich ändernden H und L Pegels, die von VCC abhängig sind, sinkt die Blinkfrequenz mit dem Wachsen der VCC.

Ich habe die Schaltung mit Bauteilen wie im Code oben mit 74HC14, VCC = 5 V und roter LED nur kurz für Uvar von 2,5 V bis 15 V ausprobiert. Das Blinken hat mit ca. 2,35 V angefangen. Die Blinkfrequenz war für 2,5 V ca. 0,2 Hz (ein Blink pro 5 Sekunden) und für 15 V ca. 20 Hz (fast permanent leuchten). Dabei war der Stromverbrauch ohne LED max. 6 mA. Die für alle Blinkfrequenzen gleiche Leuchtdauer habe ich als ca. 15 ms lange Impulse auf der LED gemessen.

Bei VCC = 3V fängt das Blinken mit ca. 1,35 V an. Die Schaltung mit einfacher Ladungspumpe für LED funktionierte bei mir mit roter LED ab VCC = ca. 1,4 V mit Stromverbrauch ca. 0,3 mA (ohne LED) bei Uvar = 1,2 V (siehe Code unten). Wenn die LED in Pausen zwischen Blinken nicht ganz dunkel würde, muss der R3 erhöht werden. Die passive Bauteile in allen Schaltungen können eventuell noch auf individuelle Wünsche angepasst werden.

Die Leuchtdauer der LED kann man mit C1 und danach die Blinkfrequenz mit R1 einstellen. Mit dem Vorwiderstand R2 wird der maximale Strom der LED bei bestimmter VCC festgelegt.

Die Schaltung kann auch mit "low current" LED z.B. für Monitoring von Versorgungsspannungen verwendet werden. Vielleicht würde die Variante mit Uvar = VCC wegen der entfallender "stromfressender" Spannungsstabilisierung besser. Man könnte auch durch Invertieren das Leuchten der LED zum dunkel Sein machen (sehe Code in der Mitte). Beim Aufbau mit SMD Bauteilen könnte die Schaltung hübsch klein sein.

MfG

Code:

---

                                          VCC
                                          +
                                          |
                                          .-.
                                          | | R2
                                          | | 470
                    D 1N4148              '-'
                                          |
              R1  +-->|--+              V ->
              100k |      |              - LED
              ___  |1|\  2|3|\ 4  5|\  6 |
    Uvar >---|___|-+-|1>O-+-|2>O-+--|3>O--+
                    |+|/    |/  |  |/    |
                C1 ===            |        |
              100µ /-\            | 9|\  8 |
                    |            +--|4>O--+
                  ===            |  |/    |
                  GND            |        |
                                  |11|\  10|
                                  +--|5>O--+
        Vcc=3....6V 74HC14      |  |/    |
    Für                          |        |
        Vcc=3...18V MOS40106    |13|\  12|
                                  +--|6>O--+
                                    |/







                    D 1N4148

              R1  +-->|--+
              100k |      |
              ___  |1|\  2|3|\ 4  5|\  6
    Uvar >---|___|-+-|1>O-+-|2>O-+--|3>O--+
                    |+|/    |/  |  |/    |
                C1 ===            |        |
              100µ /-\            | 9|\  8 |
                    |            +--|4>O--+
                  ===            |  |/    |
                  GND            |        |
                                  |11|\  10|
                                  +--|5>O--+
        Vcc=3....6V 74HC14      |  |/    |
    Für                          |        |
        Vcc=3...18V MOS40106    |13|\  12|
                                  +--|6>O--+
                                    |/    |
                                          .-.
                                          | | R2
                                          | | 470
                                          '-'
                                          |
                                          V ->
                                          -
                                          |
                                          ===
                                          GND




                                          VCC
                                          +
                                          |
                    D 1N4148              .-.
                                          | |R3
              R1  +-->|--+              | |10k
              100k |      |          C2 '-'
              ___  |1|\  2| 3|\  4    \]  |
    Uvar >---|___|-+-|1>O-+--|2>O--+--|]--+
                    |+|/  |  |/    |  /]+ |
                C1 ===    |        | 100µ.-.
              100µ /-\    | 5|\  6 |    | | R2
                    |      +--|3>O--+    | | 470
                  ===    |  |/    |    '-'
                  GND    |        |      |
                          | 9|\  8 |      V ->
                          +--|4>O--+      - LED
                          |  |/    |      |
                          |        |    ===
                          |11|\  10|    GND
                          +--|5>O--+
                          |  |/    |
                          |        |
                          |13|\  12|
                          +--|6>O--+
                              |/

---

Hallo PICture,

vielen Dank für all die Mühen. Die Schaltung mit einem Schmitt-Trigger und der Überbrückung mittels einer Diode finde ich klasse. Allerdings störte mich das große IC. Ich habe die Schmitt-Trigger Funktion mit Invertierung mittels einem OP nachgebaut und schon recht gut auf meine Wünsche angepasst (siehe Schaltplan). Der zweite freie OP kann dann genutzt werden für die "rote LED"-Funktion.

Mit dem Labornetzteil funktioniert diese Schaltung sehr gut. Ich hab trotzdem noch zwei Probleme:

- Wie bekomm ich von der Solarzelle eine stabile 3V Spannung? Bei dem Aspekt hast du oben mal den TLV431 erwähnt. Dieser liegt bei mir hier auch noch rum, jedoch schaff ich es nicht ihm eine stabile Spannung (unabhängig von der Solarzellenspannung) ab zu verlangen.

- die 1,6V - 3V variable Eingangsspannung für die Blinkfrequenz, hab ich vermutlich falsch gewählt. Ich brauch ja mindestens 3V für den OP, aber die Solarzelle liefert auch nur 3V@25mA. Und die variable Spannung muss ja noch Luft nach oben haben.

Die Anbindung an die Solarzelle versteh ich noch nicht ganz.

Grüße,
hacker

Bild hier  

Hallo hacker!

Um stabiliesierte Spannung 3V zu bekommen, die technisch einfachste Lösung wäre eine Solarzelle mit höherer Spannung zu besorgen. Sonst muss man die vorhandene Spannung durch einen effizienten für niedrige Spannungen Spannungswandler z.B. ICL7660 verdoppeln und erst danach stabilisieren, da jeder analoger, sogar "low drop" Spannungsregler ein paar hundert mV Eingangsspannung über Ausgangsspannung benötigt.

Ich habe leider übersehen, dass deine Solarzelle nur 3 V liefert und deswegen kannst du den TL431 vergessen, da er einer einstellbaren Zenerdiode ab 2,5 V entspricht.

Andere Möglichkeit wäre ein "step up" Schaltwandler für sehr niedrige Eingangsspannungen, da kenne ich leider keinen IC.

Als letzte Möglichkeit sehe ich alle bisher für 3 V gebaute und geprüfte Schaltungen für niedrigere Spannungen adaptieren/neu entwickeln. Aber das ist, glaube ich das aufwendigste.

Ich kann dir momentan wirklich nicht helfen, da ich mich bisher mit sowas nicht beschäftigt habe. Aber vielleicht meldet sich noch jemand... :)

MfG

Hallo,

unter 3V kommt die Solarzelle eigentlich nicht. Könnte man die Spannung, die bei zu wenig Last bis zu 4V betragen kann, mittels einer 3V Z-Diode stabilisieren? Dann hätte ich zumindest mal stabile 3V. Dann müsste man nur noch das Problem, der variablen Spannung in Abhängigkeit der Helligkeit lösen.

Würde das mit der Z-Diode funktionieren?

Wenn der TL431 einer einstellbaren Z-Diode entspricht, würde das nicht funktionieren? Ein Z-Diode braucht ja auch nicht mehr Spannung. Sie stabilisiert ab der Durchbruchspannung auf diesen konstanten Wert?

Hier rumliegen hab ich noch den TLV431, der geht schon ab 1,24V. Aber so ganz schlau aus dem Datenblatt werd ich nicht. Ist die Stabilisierung der Spannung unabhängig vom Strom, der gezogen wird?

Hallo hacker!

Wenn das funktionieren des Sonnenstärke Anzeigers unter 3V nicht benötigt würde, sieht das alles viel besser aus. Dann wäre enscheident der minimale Strom der zur Verfügung der Schaltung steht. Es wäre vielleicht besser, die Lichtstärke mit einer Fotodiode bzw. Lichtbaterie vom Taschenrechner messen, dann brauch die Spannung der versorgender Solarzelle wahrscheinlich gar nicht stabilisiert werden

Eine Spannungsstabilisierung mit Zenerdiode finde ich für eine Schaltung, die mit Solarzelle betrieben wird, nicht optimal aber möglich (siehe Code). Die Spannungsregler mit Zenerdioden sind am einfachsten, brauchen aber mehr Eingangsstrom als Spannungsregler mit seriell geschaltetem regelbarem Widerstand (z.B. Transistor).

Durch die Zenerdiode fliest variabler Strom (Iz), der gleich einer Differenz ist, zwischen dem maximalem, durch die Schaltung gezogenem Strom (IL), und dem maximalem Strom den durch die Zenerdiode fliessen darf, wenn kein Strom (IL) aus dem Spannungsregler gezogen wird. Der Iz wird also als Iz = Pz / Uz berechnet, wobei Pz der zullässige Leistungsverlust der Zenerdiode Dz ist. Das bestimmt der max. Stromverbrauch aus dem Spannungsregler für bestimmte Eingangsspannung Ui ohne Absenkung der Ausgangsspannung Uo (IL = I, weil Iz = 0). Daraus lässt sich der Widerstand R als R = (Ui - Uz) / Iz ausrechnen. Für den TLV431 wird im Datanblatt Iz = 15 mA angegeben (max. 20 mA). Solche Spannungsregler eignen sich am besten fur eifache Spannungsregler mit fast permanentem Stromverbrauch.

Für Schaltungen, die variablen Strom brauchen, wegen Energieverschwendung, besser wäre ein aktiver Spannungsregler z.B. mit Transistoren, der in "low drop" Ausführung mit einem p-n-p Transistor sogar Spannungen deutlich unter 3V gut stabilisieren kann. Der TLV431 bzw. TL431 kann dann eine stabile Referenzspannung bereitstellen. Da es keine genaue Messschaltung seien sollte, ist sehr gute Stabilisierung nicht nötig.

Um letztendlich eine Wahl eines einfachsten Spannungreglers mit grösster Effizienz zu treffen, falls benötigt wird, sind die Stromverbrauchangaben nötig. Die überschussige Energie aus der Solarzelle könnte natürlich in einem Kondensator bzw. Akku "gesammelt" und gespeichert werden für "schlechte Zeiten" mit nichtausreichender Sonnenstrahlung.

Eine einfache Verdopplung der Spannung nur für LED ist kein Problem. Sie wird wahrscheinlich sowieso für die grüne LED unvermeindlich, deren helles Leuchten bei 3 V fraglich ist.

Deswegen würde ich noch zumindest nachdenken über andere Signalisierung momentaner Sonnenstärke z.B. durch Impulspiepsen mit enem von Sonenstärke abhängiger Frequenz (variable Tonhöhe). Solche Signalisierung ist ausserdem ganz unabhängig von Umgebungshelligkeit und kann mit z.B. 3V Piezopiepser aus Armbanduhr realisiert werden.

MfG

Code:

---

            I
            --->
            ___
        ---|___|-+------+--------
        A    R  |      |      A
        |        |    .-.      |
        |      | z    | ||    |
    Ui |    Iz| A    | || IL  | Uo=Uz
        |      V |    '-'V    |
        |        |      |      |
        ---------+------+--------
                |
                ===
                GND

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Hallo PICture,

ich hab mal wieder eine Schaltung zusammengeschustert, die auch recht gut funktioniert.

Darin wird auch eine Längsregelung mittels Transistor benutzt, nachdem du vorgeschlagen hast, dass dies besser sei.

Bild hier  

Die Idee mit dem Fotowiderstand ist auch nicht schlecht, vermutlich besser als meine Lösung mit dem "normalen" Spannungsteiler am Eingang des U/f Wandlers. Bei mir funktioniert es aufgrund der Kennlinie der Solarzelle. Hier wird ausgenutzt, dass eben bei einem bestimmten stabilen Strom, die Spannung je nach Intensität zu oder abnimmt.

Ein Widerstand des Spannungsteilers durch einen Fotowiderstand zu ersetzen würde wohl um ein vielfaches stabiler sein.

Danke für die vielen Anregungen!

Viele Grüße,
hacker

Hallo hacker!

So wie ich das sehe, werden deine Schaltungen im Vergleich zu vorherigen auch immer einfacher, also besser. Das ist die einzige Möglichkeit um eine komplexe Schaltung einfach zu kriegen. Die einfachste Schaltung ist für mich solche, die nach Entfernen ingerdeines Bauteils nicht mehr funktioniert und du kannst das schon verwirklichen.

Du hast in deinem letztem Beitrag keine Fragen gestellt und ich gehe davon aus, dass du momentan schon alles nötige weißt. Ich werde weiterhin den Tread verfolgen und wenn du etwas nicht sicher bist, versuche ich dir zu helfen. :)

Das mit dem Fotowiderstand ist mir nicht ganz klar, da werden sich doch zwei Parameter gleichzeitig ändern: die +_U Solar und der Widerstand. Die Ausgangsspannung wird sich dann angeblich mit der Variablen Sonnenstrahlung viel komplizierter verhalten.

Viel Spass und Erfolg weiterhin!

MfG

Ich würde dann den Spannungsteiler an die festen +2V als Referenzspannung hängen und nicht an die schwankende V_solar. Dann könnte man vermutlich viel effektiver und stabiler die Lichtstärke in eine sich änderne Spannung wandeln.

Momentan hab ich keine Fragen mehr, aber ich werde daran weiter arbeiten, bis ich zufrieden bin. Und vielleicht tauchen dann noch ein paar Fragezeichen im Kopf auf.