Hallo, es gibt ja jede Menge sowas oder ähnlich:
Am 01.10.22 um 15:39 schrieb Mirko Siederik:
Naja, NiMH sind heutzutage ziemlich out. Die halten Jahrzehnte, brennen nicht und können ohne Ladestandsspeicher geladen werden. Das braucht doch heute keiner mehr. ;-)
Für NiMH treibt man so einen Aufriss normalerweise nicht. Tiefentladen ist denen egal, solange sie dabei nicht verpolt werden (macht jede Solarlampe jeden Tag).
Beim Laden muss man aufpassen. Das Ladenende bekommt man nur über eine Temperaturmessung mit - das geht ohne Extra-Sensor schon mal nicht. Idealerweise nimmt man den Akku selbst als Temperatursensor (negativer TC, Delta-U Verfahren), aber den externen Sensor braucht man trotzdem, da Delta U nicht 100% zuverlässig ist.
Summa Summarum wird man NiMH deshalb üblicherweise in einem _externen_ Ladegerät laden. Und wenn die Spannung von 4 Zellen zu weit abfällt, geht der Raspi sowieso aus. Heißt, sobald eine Zelle platt ist, wird üblicherweise nicht mehr weiter entladen. Das kann man für den unbeaufsichtigten Betrieb mit einem Tiefentladeschutz sichern. Der ist aber nur bei Reihenschaltung von Zellen erforderlich, weil dann die erste Zelle, die leer ist, von den anderen Umgepolt werden kann.
Da gibt es eine ziemlich einfache Schaltung mit einem Standard-MOSFET, die auch für Blei-Akkus funktioniert. Ich erinnere mich nicht mehr ganz genau, aber der Trick ist, dass man mit der Spannung _hinter_ dem MOSFET selbigen einschaltet und wenn die zu klein wird, dem MOSFET den Saft abdreht. Das muss aufgrund der Rückkopplung nicht steil sein, denn sobald Rdson im Grenzbereich ein wenig größer wird, sackt die Spannung weiter ab, und der FET schaltet final ab. Die Schaltung muss beim Laden auch dran bleiben, denn nur so schaltet sie wieder ein. In Summe ein FET, ein Trasistor zum Steuern von selbigem eine Z-Diode und ein paar Widerstände. Das ganze recht hochohmig, damit es die Akkus nicht entlädt. Als fertiges Modul habe ich das noch nicht gesehen, aber früher mal gebaut. Nachteil ist, dass man in Reihe geschaltete NiMH-Zellen nur mit geringem Strom laden kann (> 10h), da eine zellenindividuelle Ladeendeerkennung nicht möglich ist. Deshalb ist das externe Ladegerät erste Wahl.
Marcel
Äh, nein... Die etwas besseren ICs für Solarlampen schalten ab sobald der Akku eine bestimmte Spannung erreicht hat. Die fahren den Akku nicht auf Null runter.
Gerrit
Am 02.10.2022 um 08:55 schrieb Marcel Mueller:
Ja, genau deswegen gefällt mir diese Variante. . .
Naja, die Akku's würden zwar in Reihe geschalten sein, aber jede einzeln geladen werden. Nur eine Idee:
Habe da folgendes gefunden
Mirko
Mirko Siederik schrieb:
Das Akkusterben begann bei mir mit NiMH, die alten NiCd-Akkus waren unkaputtbar, sofern man ihnen nicht mit Dauerbestromung den Elektrolyten rauskochten.
Ganz besonders legendär waren die offenen Nickelbatterien. Solange die ausreichend Natronlauge im Gefäß hatten, funktionierten die immer.
Nickel-Eisen-Akkus? Nahezu unkaputtbar. Ein Bekannter hat ein paar davon, die dürften aus dem 2.WK stammen. Funktionieren natürlich noch.
Leider sind die sehr schwer zu beschaffen.
Ich bezweifle, daß das im Mischbetrieb (abwechselnd Laden/Entladen) gescheit funktioniert (im Sinne von: Akku wird in akzeptabler Zeit voll und nicht überladen).
Ja - aber nur, wenn die Eingangsspannungen der 4 Module potentialfrei sind, also Solarzellen. Parallelschaltung auf Eingangsseite wird nicht gehen.
Du brauchst also entweder noch 4 isolierte DC/DC-Wandler, oder 4 Solarzellen und einen Baustrahler ;-)
Hallo!
Am 01.10.2022 um 15:39 schrieb Mirko Siederik:
Sowas mache ich häufiger bei meinen Hobbyprojekten. Zuerst mal die Frage: Warum willst du eigene Lademodule?
Wenn du eine µC-Schaltung mit "5V" versorgen willst, hast du warscheinlich eine selbst geroutete Platine. Was hindert dich daran die nötige Ladeschaltung mit auf diese Platine zu setzen?
Dein Vorhaben auf der Entladeseite betrachtet:
4xAA machen 4,8V Nennspannung, der Spannungsbereich reicht von leer 3,6V bis Ladeschluss 6,0V. Die meißten µC liegen bei Vcc AbsMax um die 5,5V was knapp wird. Lädst du 4xAA in Serie bis maximal 5,0V entsprechend 1,25V/Zelle dauert es ewig bis die Zellen ansatzweise voll werden, man nutzt die verfügbare Kapazität nur zu einem Teil. Um 3,6V - 6,0V auf stabile 5V zu bringen braucht man ein Boost-Buck. Bekannt z.B. unter dem Begriff SEPIC. Allerdings fand ich vor einiger Zeit einen größeren Regler (im TO-220-5) der mit einer simplen Buck-Schaltung ebenso auch im Boost-Mode ohne Schaltungsänderung, und ohne spezielle gekoppelte Doppelspule abdeckte. Der Schaltregler braucht dafür zwei interne Schalter, einen über der Spule und einen nach GND.Auf der Ladeseite betrachtet: Hast du eine Ladespannung von 6,0V, beispielsweise eine 12-zelliges Solararray, kannst du das direkt dranhängen. Hat deine Solarzelle weniger Zellen, braucht es einen Boost-Regler. Problem: Zum Entladeschutz gegen Rückstrom nachts über die Solarzelle will man eine Schottky-Diode. Zum Ladeschluss, will man den Ladestrom trennen, spätestens wenn einer der AA-Zellen deutlich wärmer wird als die Umgebung. Letzteres ginge mit MosFET.
Jürgen Hüser
Am 02.10.2022 um 13:12 schrieb Jürgen Hüser:
In meinem Beispiel würde aber jede einzeln geladen und nicht in Reihe.
Ja, gewiss. Aber ich habe zwecks reichlich vorhandener 2V Solarmodule auch kein Problem hier z.B. ein 6er-Pack einzusetzen. Und dann nur einen einfachen Step-Down-Regler dahinter.
Es würden jeweils einzelne Solarmodule eingesetzt so das die Module im Eingang keinerlei Verbindung hätten.
Zum Entladeschutz gegen Rückstrom nachts über die Solarzelle
Ich denke mal bei diesen speziellen Reglern wie ich sie im Beispiel habe brauche ich da keine spezielle 'Rückstrom'-Vorsorge treffen.
Mirko
Gewiss, ich habe reichlich 2V/300mA Solarmodule aus einer Insolvenz 'geerbt'. Daher diese Variante als Vorschlag.
Mirko
Hallo!
Am 02.10.2022 um 14:38 schrieb Mirko Siederik:
Finde ich ungewöhnlich. Kann man zwar machen, muss man aber nicht.
Jaja, deinen Schaltplan habe ich gesehen, aber ob er Sinn macht?
Was heißt hier "spezieller Regler"? Hast du dir das im Shop verlinkten Datenblatt zum dort verbauten Chip angesehen?
Das einzige was dieser Chip ladetechnisch bietet, und somit das einzige was du an diesem "Regler-Modul" für satte 2,90€/Stk. + Versand nutzen würdest, wäre die interne Schottky-Diode. Siehe im Datenblatt auf Seite 1 Figure 1a sowie auf Seite 3 Figure 2.
Alle weitere Funktionen dieses Chips wie Tiefentladeschutz und Boost-Regler nutzen ausschließlich für die LED, womit du diese Funktionen nicht nutzt.
Ehrlich gesagt...was du da mit 2,90€ x 4 zu erschlagen versuchst, ist kein bisschen mehr als du mit vier lose Schottky-Dioden für 20Ct. erreichen würdest.
Wobei du je nach Ladestrom eben 4xVf verschwendest.
Von daher: Drei derner 2V-Solarzellen in Reihe schalten und über eine einzelne Schottky oder sogar mit einer simplen Siliziomdiode an den Akkupack ran. Da hättest du insgesamt weniger Verluste (nur 1xVf statt 4xVf) als bei deiner Lösung.
Das was ich unter einem Laderegler verstehe sähe gänzlich anders aus: Ein Buck/Boost welcher die Energie von den Solarzellen mit hoher Effizienz auf CCCV-Ladung des Akkupacks bringt. Also zuerst Stromregelung bis maximal zulässigen Ladestrom, anschließend Spannungsregelung auf Ladeschlussspannung 6,0V bis Akku warm oder Sonne weg.
Jürgen Hüser
Null nicht, aber weit runter schon.
Und im Chinapluder sind selten bessere ICs. Ich habe oft nur ganz simple Schaltungen mit einem Transistor vorgefunden.
Marcel
In der Tat. Bei mir ist mal ein Röhren-Kofferradio mit Akku vorbei gekommen, wo so ein Kasten drin war.
Ich vermute dass die auch keine signifikante Energiemenge speichern konnten.
Marcel
Am 02.10.22 um 10:59 schrieb Mirko Siederik:
Die sind aber bei weitem nicht für 2A geeignet, den ein Raspi mal kurz zieht. Und deren primäres Ziel ist, aus _einem_ 1,2V Akku die Spannung für die LED haraus zu holen. Die Solarzelle geht üblicherweise 1:1 an den Akku durch. Da ist nur eine Diode dazwischen. Die Zellen der Lampen liefern so wenig Strom, dass der Akku davon ohnehin nie warm wird.
Da alle neueren Raspis ohnehin ein SNT für die intern erforderlichen
3,3V an Bord haben, würde ich die bedenkenlos direkt an 4 Zellen hängen. Brauchbare NiMH haben die meiste Zeit um die 1,2-1,25V und Entladeende üblicherweise bei 1V, was ziemlich gut zur USB-Spezifikation passt.Du willst doch die Spannung _einer_ Zelle gar nicht erhöhen. Das passt hinten und vorne nicht.
Marcel
Laut Datenblatt zum QX5252F (von dem ich mal 50 für 5 Euro gekauft habe) macht der bei 0,9V Schluss.
Das ist kein Transistor sondern ein IC (der erwähnte QX5252F kommt in TO-94). Die Schaltung aussen rum ist simpel, man braucht neben Solarzelle und LED(s) nur noch eine Spule mit ein paar µH und die gibts im Widerstandslook.
Gerrit
Die sind groß und schwer bezogen auf die Kapazität. Was aber bei "immobilen" Anwendungen, z.B. Solarspeicher, kein großer Hinderungsgrund wäre. Dafür haben sie sehr lange Lebensdauer und Zyklenzahl, was mir bei Solaranwendung nur entgegenkäme.
Als ich vor Jahren mal nachforschte gab es aber nur einen russischen Hersteller, also damals und jetzt umsomehr kaum zu beschaffen. Irgendwelche Asiaten gibt es noch, allerdings ohne Preisangabe, das bedeutet normalerweise prohibitiv teuer.
Hallo Andreas,
Die Problematik ist anscheinend die Gasbildung und insbesondere der damit verbundene Lärm. So habe ich das in Erinnerung, als ich mich darüber aufschlaute. Nichts, was man nicht konstruktiv irgendwie in Griff bekommen könnte. Aber wenn nun mal alle Welt nach Li-Akku schreit, ist es mit Ni schwer Geld zu bekommen, um was forschend weiter zu bringen.
Marte
Es tut sich da schon was:
Hi Gerrit,
Interessant auch der Abschnitt ab 2016. Die Gasbildung kann man in der Tat konstruktiv nutzen. Vorher war es eben nur gefährlich, wenn so viel Knallgas produziert wurde ;-)
Marte
Es gibt auch Boost-ICs mit LDO-Modus - z.B. TPS61026, wenn der Fall mit >5V am Eingang selten ist, kann das akzeptabel sein.
cu Michael
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