Welche Akkus verwenden?

Hallo Leute,
eine Freundin hat mich gebeten, ihr bei einem Schulprojekt zu helfen. Es soll sowas wie eine solaraufladbare LED-Leuchte werden, die tagsüber aufgeladen wird und nachts leuchtet.
Es ist ein Kunstprojekt, deswegen darf jede beliebige technik verwendet werden, sollte aber den Rahmen von ca. 15euro nicht übersteigen.

Ich hab schon eine Solarzelle (4V 35mA) gefunden, die ich gerne verwenden möchte. Außerdem soll noch ein AVR angeschlossen werden, der verschiedene Leuchtmuster der LEDs ermöglicht angebracht werden.

Die Frage ist aber vor allem, welchen Akku ich verwende. Er soll mit einem relativ ungleichmäßigem Strom von max ca. 35mA geladen werden können und keinen Memory-Effekt aufweisen. Übeladungs/Tiefentladungs-Schutz wird mit dem AVR gewärleistet werden können, der über einen boost-wandler versorgt werden soll.

Ich hab an Blei-Akkus gedacht, weil die angeblich am leichtesten zu handhaben sind, finde aber nur große, mit 2,5Ah und 2V.

Was meint ihr, sind Bleiakkus geeignet? Kennt ihr vielleicht kleinere Bleiakkus mit weniger Kapazität, die ich dann in Reihe Schalten könnte?
Oder gibt es bessere Ideen?

Gruß, Yaro

Wenns dir hilft : In den billiger Solar-LED-Gardenleuchten sind billigst NiCd und jetzt wohl NiMh-Akkus drinne. Wenn Du die Kapazität groß genug wählst ist ein Überladen fast unmöglich (Stichwort : Erhaltungsladung).

Und zum Memory-Effekt : Den gibts fast nicht mehr
http://de.wikipedia.org/wiki/Memory-...%28Batterie%29

Hallo!

@ yaro

Bei der Suche nach einem Akku muss auch für die LED je nach Farbe geeignete Spannung bzw. Spannungswandler berücksichtigt werden.

MfG

Ich würde es so machen wie in Solarlampen für den Garten. Die haben NiCd oder NiMh Akkus drinnen. Wie lange soll die Lampe leuchten? Ähnlich wie bei Solarleuchten oder die ganze Nacht? Wenn es die ganze Nacht leuchten soll brauchst du eine stärkere Solarzelle.

Die Leuchtzeit ist nicht so wichtig, ich denke dass 1-2Std reichen werden.

@ Picture: An die unterschiedlichen Spannungen der LEDs habe ich natürlich gedacht, wollte alles zusmmen mit einem Boost-Wandler betreiben, der die Spannung auf ca. 3V anhebt betreiben. Das sollte selbst für die blauen LEDs reichen. Die richtigen Spannungen erreiche ich dann mit Vorwiderständen.

Muss ich beim Laden irgenetwas bestimmtes beachten, oder kann ich die Solarzelle einfach anstöbseln, sobald sie eine höhere Spannung liefert, als der Akku und dann dranlassen?
Nochmal wegen der Überladung... Ist die Erhaltungsladung wirklich so groß, dass ich es mit 35mA nicht überladen kann? (ich habe an 3*NiCd 800mAh 1.2V in Reihe gedacht)
Ansonsten ab Welcher Spannung fängt dann die Überladung an? Kann man 3.6V mit 4V überhaupt überladen?
Und ab welcher Spannung fängt dann die Tiefentladung an?

P.S. Kennt jemand einen boost-Wandler, der mit Spannungen unter 3V auskommt? ich habe bisher nur welche über 3V gefunden.

Gruß, Yaro

Bei NiMH Akkus sollte man nicht wesentlich unter 1 V je Zelle gehen. Bei NiCd gehts bis etwa 0,6V je Zelle. Unter 1 V hat man aber nicht mehr viel Kapatzität.
Wann die Zelle wirklich voll ist, bzw überladen wird, kann man nicht so einfach an der Spannung festlegen. Die Spannung wird dann aber bei etwa 1,5 V je Zelle liegen. Die Spannung wird aber auch schon erreicht wenn die Zelle nur 1/3 voll ist oder gar früher. Mit 4 V wird man also kaum 3 Zellen in Reihe laden können. 2 Zellen in Reihe passen da besser. Da ist dann eventuell auch noch Reserve für eine Diode drin, damit die Solarzelle bei Dunkelheit keinen Strom zieht.

Bei NiCd kann man bis C/20h noch ganz gut über längere Zeit, auch Wochenlang, laden. Das wären also 40 mA für die 800 mAh Zellen. Bei den Metallhydrid ist das nicht so gut, sollte aber bei C/50h auch nicht mehr das Problem sein.

Man muß auch sehen, das die Daten der Solarzellen für Pralle Sonne (oder gar noch etwas mehr) sind. Drinnen gibts viel weniger Strom und auch ein bischen weniger Spannung.

Wenn man 3 Zellen nimmt, kann man den µC vermutlich direkt, ohne Regler beteiben. Die neueren AVRs gehen ab 2,7 oder 1,8 V. Bei der Low voltage Version (ab 1,8 V) sollten auch 2 Akkus reichen.

Mir sind keine IC Spannungswandler bekannt, die unter 2,7 V gehen. Wenn jemand Zeit (sprich: Lust) hat, könnte sich aus diskreten Bauteilen einen Spannungsregler basteln, der sogar mit 1,2 V auskommt.

http://www.b-kainka.de/bastel36.htm

MfG

Hallo PICture,

solche Wandler gibts aber auch integriert. Ich setzte selbst einen LT1302 erfolgreich mit 2 NiMH Akkus ein. Die Akkus werden bis auf 2V entladen und der AVR läuft über den LT mit 3,3V perfekt stabil.

Auf meiner Suche habe ich sogar Wandler gefunden, die an einer Zelle laufen. (bis 0,7V Versorgungsspannung) Bei meiner Anwendung habe ich aber keine Zellen, gefunden, die groß genug gewesen sind (mAh), deswegen 2 Zellen und der LT1302.

Die ganze Beschaltung "außenrum" habe ich alles in Einzelstückzahlen bei Reichelt, RS oder Digi-Krey bekommen.

Viele Grüße
Andreas

Hallo Bumbum!

Vielen Dank für die Infos! :)

Ab jetzt weiß ich mehr, aber trotzdem kann ich leider nicht mehr am Laufenden sein... :)

MfG

Wenn man mutig ist könnte man den Regler ja auch mit dem PWM Signal des AVR aufbauen.
Hab ich auch schon mal gemacht, hat aber kurz funktioniert, bis der (Tanal) Elko zu viel Spannung abbekommen hat, weil die Last weg war.

Könnte ich die Akkus nicht parallel laden und in Reihe entladen? Dann bräuchte ich zumindest keinen boost-Wandler. Würde dann 4 Akkus verwenden.

Würde dann jeweilst 2 Akkus in Reiche und parallel mit den beiden anderen schalten.
Man könnte alle Akkus in Reihe schalten, sobald die Solarzelle weniger Spannung liefert, als die Akkus.
Dies könnte man mit einem OpAmp machen, der über einer Diode hängt, die von der Solarzelle zu den Akkus führt, sodass der OpAmp dann mit Transistoren die Akkus richtig zusammenschaltet.

Ist sowas möglich? Ich habe keine Erfahrung mit analogen Schaltungen, aber auf den ersten Blick scheint es machber. Was meint ihr?

Gruß, Yaro

Dann hättest du aber pro Zelle einen Ladestrom von max. 8mA. Wenn du noch Verluste abziehst bleibt da ja so gut wie nichts mehr übrig. Ich gehe mal von max. 5mA Ladestrom pro Zelle aus. Selbst wenn du dann nur eine Led mit 20mA dran hängst, müsstest du das ganze locker 4,5h laden, damit es eine Stunde leuchtet...

Ich will nicht alle 4 parrallel schalten, sondern jeweils 2, die in Reihe geschaltet sind, sodass ich dann einen Ladestrom von ca 15mA pro Zelle habe (wenn man von 30mA Solarstrom ausgeht).
Das bringt mir den großen Gewinn, dass ich keinen Wandler brauche, der denselben Strom aus den Akkus ziehen würde, aber noch ca. 20% verlust dabei hätte.

Gruß, Yaro

Hi yaro,

wies nicht ob Du schon von beam robotics gehört hast. Die Pummers (zb. der BEP Pummer auf http://www.beam-wiki.org/wiki/Pummers ) machen genau das, was Ziel Eures Projektes ist. Die meisten beams werden mit solar engines betrieben, bei denen oft große Kondensatoren oder Akkus aufladen werden. Es gibt im inet 'ne Menge weitere Bauvorschläge dafür. Lohnt sich vielleicht mal ein Blick drauf zu werfen.

Gruß
Searcher

Das Umschalten der Akkus könnte im Prinzip gehen, ist aber nicht ganz einfach. Zum Schalten braucht man MOSFETs die schon mit 2,4 V (= 2 Zellen) gut durchschalten. Für die eine Seite wäre da sogar ein P-MOSFET mit so niedrieger Schwelle angebracht, und die sind schwer (wenn überhaupt) zu bekommen.

Für die LEDs ist ja auch nicht gesagt, das 4 Zellen (ca. 4,9 V) dann von der Spannung genau passen. Da hat man auch 1 V (oder auch mehr) an Spannung über, was auch rund 20 % an Leistungsverlust sind.
Schaltregler gibt es auch mit mehr als 80% Wirkungsgrad, z.B. max1675. Als Stromregler sind 80% aber schon nicht schlecht.

Die Beam Roboter sind schon echt cool! =) Benutzen z.T. auch eine primitive Art eines boost-Reglers (ein Spannungsverdoppler).

Dieses Problem hat sich aber gerade gelöst, Conrad hat nämlich eine neue Solarzelle im Angebot: 5V 85mA. Die kann ich dann mit 3 Akkus betreiben.
Habe dann 3.6V, was ausreichen sollte.

Kann dann mit einem OpAmp gucken, wann die Spannung an der Solarzelle niedriger ist, als an den Akkus und damit den ATmega aufwecken, der dann mit den LEDs anstellt, was es will. Bei >2.5V sollte es dann auch keine Probleme mit den Mosfets geben. (bei Reichelt gibts N-Channel mit 0.6V und P-Channel mit 1V GS(th))

Eine Frage habe ich aber noch: wie bekomme ich einen konstanten Strom für die LEDs hin? Kennt ihr einen passenden Kontantstromregler? Oder reicht es, wenn ich Vorwiderstände für die LEDs mit genügend Sicherheit bemesse, sodass sie nie durchbrennen können, aber auch nicht immer die volle Leuchtkraft erlangen?

Gruß, Yaro

Normalerweise reichen Vorwiederstände für die LEDs. So groß ist der Helligkeitsunterschied zwischen 10 und 20 mA ja auch nicht.

Mit dem Messen der Spannung an der Salarzelle wird das nicht so einfach. Wenn die Solarzelle an den Akkus bleibst die Spannung der Akkus. Da müßte man schon den Strom messen, oder eine Diode zwischen Solarzelle und Akkus haben.

Es muß auch kein externer OP sein, die AVRs haben einen Komperator dirn, der sollte es auch tun.

Stimmt....den internen Comparator kann man ja auch verwenden...

werde das dann wahrscheinlich auch so machen.

Vielen Dank für die Antworten!