Nutzbare Kapazität 12V 9Ah Bleigelakku

Hallo beisammen,

ich frage mich grade, welche Kapazität bei einem 12V 9Ah-Bleigelakku wirklich nutzbar ist.
Bei diesem Set hier z.B. versorgt der Laderegler den Verbraucher nur solange bis der Akku auf ca. 11,7V entladen wurde.

Am liebsten wäre mir ein einstellbarer Laderegler, dem ich sagen kann "unter xxV machste zu, aber öffnen darfste erst wieder ab xxV". Der Hintergrund ist, dass ich grade eine Schaltung entworfen habe, die prinzipiell gut damit funktioniert, aber in dem Fall, dass der Akku wirklich entladen ist, läuft die Schaltung an und wird kurz darauf wieder vom Strom getrennt, da beim Anlaufen so viel Strom benötigt wird, dass der Laderegler wieder dicht macht.

Um nun weitere Überlegungen anstellen zu können, wüsste ich gerne, wie ich den Akku einschätzen kann.

Nach dem Laden an einem für den Akkutyp geeigneten Ladegerät hat der Akku bis zu ca. 13,8V. Dann ist auch erstmal die Selbstentladung recht groß. Man kann quasi schon zusehen, wie nach dem Entfernen des Ladegeräts erstmal die Spannung abfällt. Eine Langzeitmessung kann ich aber nicht machen, da mein Multimeter nach ner Weile aus geht ;)

Hallo Cysign,

nur mit Spannungsauswertung kann die Kapazität nicht ermittelt werden.
Ohne Last geht dein fast leerer Akku wieder auf 12 Volt. Nun nehme ich an, dein Laderegler, sagt Ok.
Die Folge er fängt an zu schwingen.
Eine gute Lösung ist auch den Laststrom mit auszuwerten.
Ich mache dies mit einem kleinem LEM Stromspannungswandler.

Wenn Fragen wie, einfach melden.

Mit freundlichen Grüßen
fredred

Ja genau, das Schwingen ist das Problem.
Ich hab grade mal nach LEM-Spannungswandler gesucht, aber da bin ich hauptsächlich auf den Hersteller LEM gestoßen.
Was hats denn damit auf sich?

Leider hab ich kein Messgerät um den Anlaufstrom zu messen. Denn kurz nachdem die Schaltung mit Strom versorgt wird, läuft ein Gleichstrommotor kurz an. Im Betrieb zieht die Schaltung dann ca. 250mAh (für maximal ca. 8 Sekunden, ansonsten knapp unter 50mAh).
Ich könnte mit einem Labornetzteil an Stelle des Akkus versuchen, den minimalen Anlaufstrom zu bestimmen und den Anlaufstrom des Motors dann mit einem Widerstand begrenzen. Das würde zumindest die Lastspitze etwas einengen. Aber Gelöst wäre das Problem damit noch nicht.

Zitat:

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Zitat von Cysign

ich frage mich grade, welche Kapazität bei einem 12V 9Ah-Bleigelakku wirklich nutzbar ist.
Bei diesem Set hier z.B. versorgt der Laderegler den Verbraucher nur solange bis der Akku auf ca. 11,7V entladen wurde.

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Das klingt ja eher nach einem Entladeregler als nach einem Laderegler, was ja auch zwei komplett unterschiedliche Funktionen sind.

Zitat:

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Am liebsten wäre mir ein einstellbarer Laderegler, dem ich sagen kann "unter xxV machste zu, aber öffnen darfste erst wieder ab xxV". Der Hintergrund ist, dass ich grade eine Schaltung entworfen habe, die prinzipiell gut damit funktioniert, aber in dem Fall, dass der Akku wirklich entladen ist, läuft die Schaltung an und wird kurz darauf wieder vom Strom getrennt, da beim Anlaufen so viel Strom benötigt wird, dass der Laderegler wieder dicht macht.

Um nun weitere Überlegungen anstellen zu können, wüsste ich gerne, wie ich den Akku einschätzen kann.

Nach dem Laden an einem für den Akkutyp geeigneten Ladegerät hat der Akku bis zu ca. 13,8V. Dann ist auch erstmal die Selbstentladung recht groß. Man kann quasi schon zusehen, wie nach dem Entfernen des Ladegeräts erstmal die Spannung abfällt.

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Das hat mit Selbstentladung nichts zu tun. Die wirkliche Akkuspannung kann man nur messen, wenn gleichzeitig ein Strom fließt. Die ca. 14V sind nur die Ladeschlußspannung.
Die Nominalspannung ist 12V, der nutzbare Bereich geht bis etwa 10V nach unten. Im KFZ kann beim Starten die Spannung auch auf 8V sinken, im Winter bei kaltem Motoröl auch mal auf 6V. Ein "Tiefentladeschutz" bei 11,7V scheint mir ungeeignet. Kurzzeitig 8V und auf Dauer 10V sollte er schon zulassen. Das Ganze hat mit der Kapazität nichts zu tun, ist eine reine Spannungsfrage.

Du kannst natürlich auch einen 10 mal größeren Akku nehmen, und hoffen, daß dann die 11,7V besser passen. Wirtschaftlich ist das nicht, die Kapazität des Akkus wird nur zu einem Bruchteil genutzt.

Zitat:

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Ich hab grade mal nach LEM-Spannungswandler gesucht, aber da bin ich hauptsächlich auf den Hersteller LEM gestoßen.
Was hats denn damit auf sich?

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Ist wie mit Tempo-Taschentuch. Ein LEM Stromsensor stamm halt von der Fa. LEM.

MfG Klebwax

Naja, es ist Lade- und Entladeregler. Einerseits läd er den Akku vom Solarstrom aus, andererseits versorgt er den Verbraucher mit Strom.
Vielleicht wärs sinnvoller, zusätzlich zu diesem etwas ungünstigen Laderegler noch einen einstellbaren Entladeregler dazu zu schalten?
Aber ich kenn mich in dem Bereich um ehrlich zu sein nicht wirklich aus. Ich war bisher nie auf Akkustrom angewiesen ;)
Ein paar Beispiele würden mir da enorm weiterhelfen.

Am liebsten wäre mir, dass der Entladeregler den Akku vor einer Tiefentladung schützt, aber erst den Strom ab einem Grenzwert freigibt, den ich einstellen kann, so dass ich aus dem Schwingszenario rauskomme.

Gibt es nicht vielleicht 'nitelligente' Laderegler für Solarstrom, die den Ladestrom messen und daher den Füllstand ermitteln und erst ab einem gewissen Ladestrom den Stromfluss an den Verbraucher wieder freigeben?

//Edit: Hmmm...ne andere Idee wäre, dass ich noch ne kleine, enorm energiesparende Schaltung zwischenschalte, die nach einer einstellbaren Zeit erst wieder den Stromfluss freischaltet.
Sprich: Akku lädt, geht über die Sperrkapazität und das Modul fängt bei enorm geringem Stromverbrauch an z.B. nen Elko zu laden. Und wenn der voll ist, wird der Stromfluss freigegeben. Wäre sowas denkbar?

Vielleicht schreibt du noch mal in drei Sätzen auf, was du eigentlich willst.
Und bitte folgende Begriffe sauber auseinanderhalten: Strom - Spannung, Ladung - Entladung

:-)

Geht klar ;)

Die Vorraussetzung:
Ein Solarpanel, das über einen Laderegler einen Bleigelakku lädt.
Dies speist eine Schaltung auf Basis eines Arduinos, der je nach Vorraussetzung einen Gleichstrommotor über ein Relais aktiviert (entweder für 4 Sekunden oder für 8 Sekunden).

Problem:
Fällt der Bleigelakku unter einen gewissen Ladestand, wird er vom Laderegler geschützt, indem dieser den Arduino vom Strom nimmt.
Ist der himmel relativ bewölkt, wie in den letzten Tagen, versorgt der Laderegler den Arduino zwar wieder mit Strom, trennt ihn jedoch kurz danach wieder, um den Akku zu schützen, was die besagte Schwingung ist.

Was ich mir wünsche:
Eine Schaltung, die den Arduino erst nach einem gewissen Füllstand wieder mit Strom versorgt, um genau diese Schwingung zu vermeiden.

Meine Idee:
Wenn der Akku leer ist, wird der Arduino vom Strom getrennt. Dies wird aller Wahrscheinlichkeit nachts passieren, so dass die ersten Sonnenstrahlen morgens nicht reichen, um die Schaltung mit Strom zu versorgen.
Wenn nun der Laderegler die Schaltung mit Strom versorgt, wäre nun meine Idee, dass nicht der Arduino selbst mit Strom versorgt wird, sondern zuerst eine kleine Zwischenschaltung, die erst nach z.B. 30 Minuten oder 2 Stunden den Strom zum Arduino durchschaltet. Diese Steuerung muss in der Zeit justierbar sein und darf selbst nur sehr wenig Strom verbrauchen.
Aber das ist wie gesagt nur eine Idee. Da ich diese Problematik bisher noch nie hatte, bin ich offen für jegliche Vorschläge, die zum Ziel führen ;)

Bei dem Solar-Part handelt es sich um dieses Set hier:
http://www.voelkner.de/products/3760...tung-20-W.html

Ich würde den Laderegler und den Unterspannungsschutz trennen.

Im Campingbereich gibt es Unterspannungsschutzschalter für genau deinen Zweck, die haben auch etwas mehr Hysterese eingebaut.

Noch einfacher: Dein Arduino verbraucht doch vermutlich nur wenige mA, der eigentliche Stromverbraucher wird ja erst zugeschaltet. Miss doch über den Arduino die Spannung. Wenn diese vor dem Einschalten wenigstens 11 V beträgt, führst du deinen 4 oder 8 Sekunden Zyklus komplett aus, und wenn die Spannung unter 11 V ist, wird gar nicht erst gestartet.

Laderegler und Unterspannungsschutz zu trennen bedeutet auch, dass ich den Regler aus dem Set rausschmeißen muss, bzw. parallel dazu einen 'Batteriewächter' anschließe, der die Entladeregelung steuert und das Schwingen vermeidet.

Der Arduino verbraucht mit dem angeschlossenen Display zusammen knapp unter 50mA. Mit dem Motor (ohne Anlaufstrom) ca. 250mA.
Wobei ich auch erwähnen möchte, dass bereits alls Analogpins des Arduino belegt sind.

Der problematische Schwingverhalten tritt aber schon ein, sobald Arduino mit Display (HD44780) mit Strom versorgt werden.

Haben die Unterspannungsschutzschalter/Batteriewächter dann auch zwei unterschiedliche Werte zum Aus- und Einschalten?
Auf Anhieb hab ich bei Ebay eigentlich nur ähnliche Laderegler wie den aus dem Set gefunden. Ich weiß auch nicht genau, was ich da suchen muss :(

Zitat:

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Zitat von hbquax

. Miss doch über den Arduino die Spannung. Wenn diese vor dem Einschalten wenigstens 11 V beträgt, führst du deinen 4 oder 8 Sekunden Zyklus komplett aus, und wenn die Spannung unter 11 V ist, wird gar nicht erst gestartet.

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Was vermutlich nichts bringen wird, da ,wie oben geschrieben, der Regler schon bei 11,7V abschaltet. Die 11,7V sind einfach Mist, es sollten eher 10V sein. Wenn man diesen Wert nicht ändern kann, muß man den Unterspannungsschutz umgehen. Dann ist das:

Zitat:

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Noch einfacher: Dein Arduino verbraucht doch vermutlich nur wenige mA, der eigentliche Stromverbraucher wird ja erst zugeschaltet. Miss doch über den Arduino die Spannung.

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sicher das eleganteste.

Zitat:

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Wenn der Akku leer ist, wird der Arduino vom Strom getrennt. Dies wird aller Wahrscheinlichkeit nachts passieren, so dass die ersten Sonnenstrahlen morgens nicht reichen, um die Schaltung mit Strom zu versorgen.

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Dann ist das ganze System falsch dimensioniert. Wenn morgens der Akku leer ist und das ganze nur funktioniert, wenn die Sonne scheint, wozu dann überhaupt ein Akku. Er hat 9Ah, d.h. milchmädchenmäßig gerechnet liefert er (wenn er voll ist) 1 Stunde 9A oder eher 9 Stunden 1A. Da du in Sekunden rechnest, für etwa 3600 Sekunden 9A oder für 30 000 Sekunden 1A. Und da rechne mal deine 4 bis 8 Sekunden dagegen.

MfG Klebwax

So schlimm ists ja nun doch nicht mit dem Stromverbrauch ;)
Ein paar Tage hält der Akku schon. Aber davon ausgehend, dass im Herbst mal blätter auf dem Panel liegen oder es im Winter zugeschneit wird, soll die Steuerung aus eigener Kraft wieder anlaufen, ohne dass ein manuelles Nachladen erforderlich ist.

Notfalls einen zweiten duino kaufen, der kann ja ruhig klein sein - der dann deine Schaltung mit einem Relais schaltet.
Ein Atmel alleine zieht ja kaum Strom.

Zitat:

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... Der Arduino verbraucht mit dem angeschlossenen Display zusammen knapp unter 50mA ...

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Ich hatte mir vor Ewigkeiten einen Pacer aus nem tiny(13)85 gebaut, mit zwei Tasten und zwei LEDs (Pacer, hier: Taktgeber zum Laufen, für Fitnesstraining - 15x2+2 Sekunden ...). Steckt auf nem 9V-AkkuBlock. Schaltet automatisch ab mit "sleep" nach einem Task und wird durch Druck auf Taste1 aufgeweckt. Der Akku hält rund vier Monate ohne Einschalten (theoretisch - möglicherweise auch länger), bei üblichem Gebrauch (nicht jeden Tag) zwei bis drei Monate.

Fazit: Lass den controller laufen - wenn Du in der Lage bist, sonstige, größere Stromfresser, z.B. Display, abzuschalten, so lange der Controller im Sleepmodus ist.


Und dann gibts noch die Luxusvariante ohne Tasten: der Controller wacht alle paar Sekunden "von selbst" auf (ist programmierbar) und schaut nach, ob etwas zu tun ist.

N zweiter Atmel + Relais bedeutet aber minimum 20mA für das Relais an zusätzlichem Verbrauch. Dazu ein paar mA für den Atmel. Grade das Relay frisst dann doch was viel. Oder gibt ultra sparsame Relais? ;)
So ganz überzeugt mich das noch nicht. Da muss es doch irgendwas fertiges geben...

Zitat:

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Zitat von Cysign

Da muss es doch irgendwas fertiges geben...

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Ja, aber das hast du schon. Nur die 11,7 V bei deiner "fertigen" Baugruppe sind falsch, deswegen geht es nicht. Also entweder auf etwa 10V einstellen, oder deine Schaltung direkt an den Akku hängen und

Zitat:

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Fazit: Lass den controller laufen - wenn Du in der Lage bist, sonstige, größere Stromfresser, z.B. Display, abzuschalten, so lange der Controller im Sleepmodus ist.

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MfG Klebwax

Zitat:

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Zitat von Cysign

N zweiter Atmel + Relais bedeutet aber minimum 20mA für das Relais an zusätzlichem Verbrauch. Dazu ein paar mA für den Atmel ...

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Es kam oben wohl nicht klar raus: Benutze den Sleepmodus - da gibt es etliche Varianten mit z.T erheblichem Einsparungspotenzial. Atmel schreibt z.B.

Zitat:

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Zitat von Dokumentation zu ATmega48A...328P: 8271C–AVR–08/10, Seite 42

9.10 Minimizing Power Consumption
There are several possibilities to consider when trying to minimize the power consumption in an AVR controlled system. In general, sleep modes should be used as much as possible, and the sleep mode should be selected so that as few as possible of the device’s functions are operating. All functions not needed should be disabled. In particular, the following modules may need special consideration when trying to achieve the lowest possible power consumption ...

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Und ein Schalttransistor kann mit Leckstrom im Bereich von nA auskommen.

Hallo Cysign,

die Ladespannung des Ladegeräts scheint auch etwas zu niedrig zu sein. 14,4 Volt sind schon nötig um die Zellen auf max Energie zu laden(Faustregel 12 x 1,2 ist optimale Ladespannung)
Deine Annahme Selbstentladung nach abschalten des Ladegeräts ist falsch.
Ist ja die Ladespannung für Energielieferung zum Akku, diese muss doch immer größer sein wie Akkuspannung [Soll], sonst fließt doch kein Ladestrom.

Nun kommt noch die Stromabnahme des Verbrauchers in Abhängigkeit der Zeit ins Spiel.
Beispiel: Bei einem sehr kurzen Kurzschluss könnten schon mal mehr als 90 A fließen(Spannung geht nahe Null).
Nun kommt noch der Vor/Nachteil der Bleiakkus. Er regeneriert sehr schnell die Leerlaufspannung,
Die Kapazität ist natürlich erst mal weg. Kennen wir ja auch bei den Starterbatterie im Auto.
Etwas warten, dann neu versuchen.
[Entschuldigung wurde ja schon beschrieben]

Hast ja schon gute Hinweise bekommen. Ein wichtiger Hinweis war dein Ansatz ist falsch.
Wichtig ist doch erst mal den Ladezustand des Akkus abzufragen.
Reicht Panelenergie „Sonne lacht“ aus, um dein Modul zu versorgen und gleichzeitig noch Akku nachzuladen.
Mit abschalten der Spannungsversorgung MCU machst du den größten Fehler.
Wo wie oder was kann noch ausgewertet werden. Mit richtiger Einstellung der Fuse, schaltet sich der MCU selber ab.
In meinem fast vergleichbaren Projekt „PV- Analyse mit Akkuspeicher“ werden alle Parameter ausgewertet und angezeigt.
Da Projekt sehr umfangreich(durch Funkübertragung) und nicht direkt zu Thema passt.
Möchte ich dieses hier nicht weiter beschreiben.
Selbstverständlich werde ich als Mitglied in diesem Forum, wenn gewünscht, Hard- Software(BASCOM) einstellen. Oder nur mit PN an Interessenden weiter geben.

Mit freundlichen Grüßen
fredred

Ich denke, ich were versuchen, den Arduino in nen Energiesparmodus zu versetzen, wenn er grad enichts am Display anzeigen oder den Motor beweren soll. Bei Sonnenstrahlung hab ich nen ladestrom des Akkus von cs. 650mAh spät nachmittags gemessen. Aber wenns zur selben Zeit eher düster war auch mal nur 20mAh. Das sind aber keine repräsentativen Werte, weils gegen 17h doch schon nicht mehr so hell ist.
Prinzipiell sollte das mit den 47mAh problemlos funktionieren, aber ich möchte ja für den Fall 'wenn nicht' eine Lösung finden ;)

Bei den verschiedenen Energiesparmodi ist mir jedoch wichtig, dass der Timre weiterläuft, denn darauf basiert alles.
Auch müssen die Tasten, welche alle an einem Analogpin hängen, ansprechbar bleiben. Gerne auch mit 1-2 Sekunden Verzügerung, wenn das beim Stromsparen hilft. Tastendruck = Display geht an. Danach haben die Tasten Einstellfunktionen.

Ich hab mir vorhin auf mikrocontroller.net was allgemeines zu den verschiedenen µC-Modi durchgelesen. Bin aber grade schon über 20h auf den Beinen und nicht mehr aufnahmefähig. Wenn ich ne Runde geschlafen hab, versuch ich das mal in Zusammenhang mit meinem Arduino zu bringen ;)
Wenn ich den benötigten Strom ohne DC-Motor noch stark reduzieren kann, besteht ja evtl. ne Hoffnung, dass dieser Fall nie eintreten wird.
Ich hab grade mal einen neuen Arduino Uno R3 (µC noch nicht mit Bootloader...da frisch getauscht) ans Labornetzteil geklemmt und da wurde mir n Stromverbrauch von 0,04A angezeigt. Also mit den 47mA in der Schaltung bin ich inklusive Display gar nicht so verschwenderisch.
Das Display könnte ich aber dennoch abschalten.

Initiiert wird das HD44780 per
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2);
und im setup() mit:
lcd.begin(16, 2);

Gibt es ein lcd.end() oder sowas, um das Display gezielt abzuschalten?
Oder setz ich infach alle Pins auf Output low?
Bzw. Input low? (ich hab gelesen, dass das bei einigen µCs weniger Strom verbrauchen soll - ich weiß jetzt nur nicht, ob das auf den AtMega 328-PU zutrifft...)
Und nach dem 'Aufwachen' einfach wieder ein lcd.begin()?

//Edit: Okay, das Display kann man mit lcd.noDisplay(); ausschalten und mit lcd.display(); wieder einschalten, Quelle: http://arduino.cc/en/Tutorial/LiquidCrystalDisplay
//Edit 2: ich benötige auf jeden Fall die Funktion millis(), die darf im Energiesparmodus nich angehalten werden. Aber so wie es nach meinem derzeitigen kenntnisstand aussieht, wird sie das.

Nachdem mich das Thema immer noch nicht loslässt, bin ich inzwischen auf den diesen Thread gestoßen: http://www.mikrocontroller.net/topic/335310
Da ist vom ICL7665 die Rede.
Aber so ganz klar ist mir die Verschaltung mit dem ICL noch nicht. Aber auf den ersten Blick würde ich sagen, dass es genau das ist, was ich suche, ein Baustein, mit dem ich Ein- und Ausschaltspannung bei sehr, sehr geringem Eigenstromverbrauch detektieren kann.
Hat jemand von euch schonmal was mit dem Baustein gebaut?

Hallo Cysign,

Zitat:

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bin ich inzwischen auf den diesen Thread gestoßen

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Habe mich dies mal angeschaut. Bist du dich sicher, „genau das ist, was ich suche“ ?
In meinem Projekt werte ich den Zustand Panelspannung/ Akkuspannung und Ladestrom aus. Somit viele Auswertungen/ Entscheidungen und Anzeigen der Parameter möglich. Auf Display werden alle Parameter angezeigt.
Wenn ich es richtig gelesen habe, hast du kein Analogport mehr frei. Ist schade, wenn diese für Taster oder LED verballert werden.
Sind aber der I2C Hardwarepin noch frei, habe ich auch noch eine Variante mit PCF8591. Ist sogar noch besser. Da ich 2 Eingänge als Differenz codieren kann.
Soll heißen ist Panelspannung kleiner, wie Akkuspannung mache was, oder leg den MCU schlafen bis Akku wieder seine Kapazität erreicht hat usw.
Nur als Anregung ein einfacher Schaltplan wie ich es mache. Akkus sind zwar nur 4x AA ca. 4,8 Volt aber mit Anpassung der Spannungswiderstände auch für dein Projekt möglich. Die Spannungsversorgung für Funkmodul einfach ignorieren.
Hinweis: Den OPV bekommt man schon für ein paar Cent.

Mit freundlichen Grüßen
fredred

Wie siehts denn mit dem Stromverbrauch beim PCS8591 aus?
Ich muss gleich mal nachsehen, welche PINs beim Uno für i2c zuständig sind. Hab auf Anhieb in der Doku nichts gefunden, aber die nutzen mehrere verschiedene Bezeichnungen dafür...

Hallo Cysign,

Stromverbrauch mit I2C- Bus- Takt 100 kHz maximal 1mA. Entscheident ist die Ausenbeschaltung.
Wie im Bild zu sehen benutze ich für Strommessung ein OPV. Eigenverbrauch liegt im µA Bereich.

Mit freundlichen Grüßen
fredred

MCU I2C
kenne dein Uno nicht aber die Pin Bezeichnung SDA und SCL sollten doch eindeutig sein.

Ich hab hier Sainsmart Unos im Einsatz.
Ist ja quasi baugleich mit Anhang 29241
Sind das die beiden Pins, die oben unbeschriftet bei dem 2x3-Pinheader sind?
8,9,10,11,12,13,GND,AREF, unnamed, unnamed <= die letzten beiden?

Btw: Du meinst "Wie im Bild zu sehen" - ich seh aber kein Bild - oder ich übersehs ;)
Wo find ich das?

Hallo Cysign,

wie schon erwähnt kenne ich Board nicht(baue grundsätzlich alle nach meine Bedürfnisse selber auf)
Nehme an der Controller ist ein Mega 328P ,somit ist Pin28 =SCL / Pin 27 = SDA. Sind diese schon belegt, hast du ja immer noch die Möglichkeit der Softwareeinstellung für TWI an Digitalpins.
Gute Frage wo ist Bild. Hatte ich in Antwort #20 als Anhang Hochgeladen. Sehe ich auch nicht mehr. Warum weiß ich nicht. Versuche es noch mal mit einbinden.

Anhang 29243

Mit freundlichen Grüßen
fredred