AVR an Solarzelle

  • Hallo Forum,


    nachdem ja einige von euch schonmal an einem JouleThief gebastelt haben
    hoffe ich ihr könnt mir ein paar Tips geben.


    Plan ist folgender: der Füllstand eines Öltanks 3m X 3m X 1,5m soll erfasst werden, jetzt will ich einen ATMega, ein RFM12 und einen Beschleunigungssensor
    an einer Solarzelle betreiben und hab mir mal folgende Schaltung ausgedacht.
    Auf der Solarzelle steht 2V 380mA(die hab ich hier) Sonneneinfall wird eher suboptimal sein.
    Funktioniert das so?
    sind die Bauteilwerte soweit OK?
    habt ihr empfehlungen zur Induktivität?


    zum AVR: mit eingeschaltetem BrownOut sollte der schonmal nicht Amok laufen.
    nur wie bring ich dem bei dass er 1-2 Stunden schlafen soll?

  • Naja die Schaltung ist für deinen Einsatz nicht gedacht, erstens zu viel Leistung die Z Diode verbräht viel zu viel Leistung auch das mit der Spule und so ist nicht so super.
    Such mal nach Stepp UP oder BOOST Converter, z.B. von Maxim das erfüllt deinen Zweck, die haben teilweiße wirkungsgrad >90.

  • RH
    OK das mit dem Sleep mach ich mit TimerOverflowIRQ-->Variable hochzählen-->schlafen oder arbeiten je nach Variable( da wird es ein paar Bit brauchen für 1h...)
    da geht aber kein PowerDown. Vielleicht fällt mir auch was mit dem Watchdog ein.
    Und wie ist die Schaltung dann richtig?


    Tomate
    eigentlich ganz einfach... Beschleunigungssensor mit Schwimmkörper an eine Stange im Öltank, Öltank voll --> sensor schwimmt --> 1G auf einer Achse,
    Öltank leer --> Sensor hängt --> 1G auf der anderen Achse.


    Schröder
    ein Linearregler macht es vermutlich nicht besser.
    werd mal schauen nach den Boostern, sollte ja eigentlich selbstbau und billig werden..



    Edit: der AVR muss garnicht "zuverlässig" laufen, es reicht wenn er es schafft jeden sonnigen Tag ein paar Telegramme abzuschicken.

  • Die Schaltung arbeitet als Sperrwandler, du brauchst an Stelle des Brückengleichrichters nur eine Schottky-Diode, Minuspol der Solarzelle wird mit Minuspol des Ausgangs verbunden. Die Spannung an C1 kann auf sehr große Werte steigen und macht den GoldCap kaputt. Einfach den R2 weglassen und für die Z-Diode einen 1W-Typ einsetzen. Dann sollte es gehen.

  • Hallo,


    erstmal danke für die Antworten.


    Transistor
    meinst du etwa so?
    AchJa im ersten Bild hatte ich wohl die Spule falsch angeschlossen.

    bei dem R2 dachte ich mir eigentlich dass der GoldCap auf eine höhere Spannung als 5V aufgeladen wird und den C2 dann Nachladen kann bei bedarf,
    aber wahrscheinlich wird die Energie einfach von der ZDiode verheizt.


    @Beschleunigungssensorkritiker
    was soll der Sensor dann in der Schwerelosigkeit bzw im freien Fall anzeigen? (-1G?)
    also mein IpodTouch weiss wo oben und unten ist, auch wenn ich nicht gerade Aufzug fahre.
    Ich bin immernoch der Meinung dass im ruhenden Zustand die Gravitation der Erde gemessen wird.


    Zitat Wiki:
    Anwendungsbeispiele:
    Neigungsmessung in statischen Systemen (d. h. solange andere Beschleunigungen im Vergleich zur Erdbeschleunigung vernachlässigbar sind).


    Mit nem Gyro wirds auch nicht funktionieren, ich denke der driftet in 2Jahren nach sonstwo hin, und wenn ich das richtig verstanden habe
    gibt der Gyro eher ein Delta aus während der Beschleunigungssensor eher nen Absolutwert ausgibt.


    Das mit den 5V hab ich halt so festgelegt, weil ich die JouleThief Schaltung nachbauen wollte und avr direkt an der Solarzelle ist ja auch kein guter Plan.

  • Das mit den 5V hab ich halt so festgelegt, weil ich die JouleThief Schaltung nachbauen wollte und avr direkt an der Solarzelle ist ja auch kein guter Plan.

    Ich wollte dich auch weder vom Joule Thief abbringen, noch nahelegen den AVR direkt an die Zelle zu hängen. Aber ich nehme an, dass je kleiner die Boost-Differenz ist, der Thief effektiver arbeitet, mal ganz abgesehen davon, dass der Strom sinkt. So würden sich zB 3,3V anbietet.


    EDIT: Für eine Lagebestimmung mit Beschleunigungssensor, brauchst du aber einen mit drei Achsen. Dort kannst du je nachdem wie die Erdbeschleunigung auf die einzelnen Achsen wirkt die Lage errechnen.

  • Also in deienr Schaltung fehlt der Vorwiderstand für die Z Diode.
    Deine Schaltung ist meiner Meinung nach nicht für Schwankende Lasten ausgelegt sondern nur für Lampen,Leds usw. nicht für einen Microcontrolleranwendung die auf low Power getrimmt ist, denn bei einer Z Diode brauchst den AVR gar nicht schlafen legen die mAs machen dann auch nichts mehr aus.
    Nimm einen MAX1678 Boost Converter der benötigt 2 Kondenstatoren und eine kleine Spule für 3,3V und noch mal 2 Widerstände wenn du leistungsverschwendene 5V verwenden willst.
    Oder such mal nach Charg Pumps z.B. MAX1759.
    Oder bei Linera die haben eine Joule Thief IC Reihe, mit dennen hab ich mich aber noch nicht beschäftigt.

  • Wenn Du die Schaltung nur wegen dem JouleThief nachbauen willst sollte es jetzt
    funktionieren, ideal ist es aber nicht. Ich würde hier eher nach einer Ladungspumpe
    schauen, für die wenigen mA welche hier benötigt werden. Einen Typ kann ich Dir
    aus dem Kopf aber nicht nennen, einfach mal selber kucken.


    Üblicherweise wird der Füllstand kapazitiv oder mit Ultraschall gemessen,
    nur so als Tipp, US Sensoren kosten auch nicht viel.


    Wegen den paaar Bit, Du must natürlich die Zähler selber konstruieren und
    halt dafür unter umständen mehrere Bytes verwenden, das ist wirklich keine Affäre.


    Die Spule ist hier unter Umständen etwas gebastel, da zwar viele kleine Ausschlachtspulen
    dafür verwendbar sind aber auch einige überhaupt nicht.
    In defekten ESL Lampen ist auf der Platine oft ein kleines rundes Bauteil mit ca. 5mm
    Durchmesser und außen ist komplett schwarzer Schrumpfschlauch darüber.
    Den abmachen, die Stabkernspule von den Wicklungen befreien und selber Deine
    Wicklungen draufmachen, das Verhältnis von der Windungszahl sollte ca. 3:1 sein,
    wenn ich das noch richtig im Kopf habe. Also 30 Wdg. und 10 Wdg als Beispiel.


    MfG Raimund

  • *Klugscheißmodus ein*
    - Der Joule Thief *ist* ein Boost Converter, zumindest so wie er hier gezeichnet ist
    - Die Diskussion, ob ein Boost-Converter hier sinnvoller ist, ist damit erstmal unsinnig, allerdings
    - muss erstens beim Joule thief das Windungszahlenverhältnis zum Anwendungsfall passen, insofern ist ein Boost-Converter mit Standard-IC u.U. einfacher aufzubauen. Von Zetex (jetzt Diodes) gibt's auch ein paar nette ICs dazu.
    - ist zweitens die Schaltung wie hier gezeigt erstmal ungeregelt und wird bei gleicher Batteriespannung immer die gleiche Leistung aus der Batterie holen. Eine Regelung müsste aber möglich sein, wenn man statt der 5V-Z-Diode eine 4,3V-Z-Diode in Reihe mit der Basis-Emitter-Diode eines zweiten Transistors einsetzt, der dem ersten den Basisstrom abdreht (ähnlich wie bei der instructables-KSQ, obwohl das ja hier ein Schaltregler ist). Da der Joule-Thief im "boundary mode" arbeitet, wird allerdings die Schaltfrequenz bei abnehmender Last dann immer höher.
    - Das mit dem Vorwiderstand für die Z-Diode ist Quatsch, der Strom wird durch die Speicherdrossel L1 selbst begrenzt
    *Klugscheißmodus aus*

  • Hallo Snowfly,
    also ich habe vor einigen Monaten mal den Betrieb von AVRs an Solarzellen erkundet. Ging dabei um einen LED-Throwie mit Attiny13, der mit GreenCaps und einer 4Volt Conrad-Solarzelle funktioniert.
    Ich weiß nicht, wie man so einen Lagesensor auswertet, aber ich vermute mal, da ist nicht viel anderes dran, als einen ADC auszulesen.
    Vll. hilft Dir ja mein Ansatz, der unterm Watchdog läuft, irgentwie:


    Code
    [...]
    Reset Watchdog
    sbi adcsra,7
    Messergebnis = Getadc(1)
    cbi adcsra,7
    If Messergebnis < 50 Then
    [...]


    Ich habe übrigends (da ich ja nur den Wert auslesen und ein paar Pins high und low schalten muss) den Attiny direkt am Kondensator bzw. an der Solarzelle (der läuft echt bis runter auf 1 Volt :P ). Ich denke dass es bei deiner Anwendung um einiges genauer zugehen muss, da ist das ja nichts.


    Mich würde auch interessieren, was es für praktikable andere Lösungen gibt, (außer Z-dioden) die Spannung zu begrenzen. Im o.g. Fall gehe ich mit 2,5 Volt Z-Dioden ran, die kondensatorbedingt notwendig sind. Wieviel Leistung geht dabei eigentlich ungefähr verloren?


    Viele Grüße
    EmittingFuture ;)

  • Da sind ja schon eine menge nützlicher Tips dabei :)
    Danke Leute.


    Ich denke ich werde auf der Basis mal das experimentieren anfangen.


    Die 5V Spannung will ich auch zur Gangreserve, wenn die Cs auf 5V aufgeladen sind und BrownOut bei 4V zuschlägt wird das wohl für ein paar sekunden reichen.


    Wenn der Sensor so befestigt ist dass er sich nicht drehen kann sondern nur kippen sollten 2 Achsen reichen.
    (kennt vielleicht jemand einen? 2Achsen, SPI und günstig? wenn nicht muss ich mal schauen was in den Konsolen controllern so verbaut ist)


    Bei Ultraschallsensoren habe ich bedenken dass die im Öltank verschmutzen bzw. chemisch angegriffen werden, den Beschleunigungssensor kann man schön eingiessen.
    Kapazitiv messen, hmm werd ich mal als Plan B im Hinterkopf behalten.
    Aber ich wollte auch mal mit nem Beschleunigungssensor spielen. Ich dachte auch schon an einen G-Cube :) (Licht wandert bei kippen und drehen) ist mir aber zu nutzlos.


    Effizienz der Schaltung ist auch nebensächlich, weil ob die Leistung jetzt verheizt wird oder einfach nicht abgerufen wird ist mit Solarzelle ja egal.


    dougie
    naja fast, der Sensor zeigt ja nicht die änderung an sondern die Kraft die auf ihn wirkt, und das sind auf dem Boden liegend halt 1G
    (mann möge mir verzeihen wenn das physikalisch nicht korrekt ist)
    und dass freier Fall ein stationärer Zustand ist glaub ich auch nicht.



    PS: its not the speed that kills you, its the sudden stop ;)

  • Wenn der Sensor so befestigt ist dass er sich nicht drehen kann sondern nur kippen sollten 2 Achsen reichen.
    (kennt vielleicht jemand einen? 2Achsen, SPI und günstig? wenn nicht muss ich mal schauen was in den Konsolen controllern so verbaut ist)


    Also da sehe ich das Problem. Wahrscheinlich ist die Vorrichtung dafür, dass das 100% klappt schon so kompliziert, dass du es gleich auf die kapazitive Art machen kannst :)
    Ein Gedankenspiel: Wie soll denn der Sensor stehen, wenn der Tank voll ist?
    Meinet wegen waagerecht, aber wenn jetzt 100 Liter raus sind, hängt er durch und zeigt, dass der Tank leer ist. Dabei fehlen nur 100 Liter.


    Wenn der Sensor an einer Schiene befestigt ist, wird er schwimmend waagerecht liegenblieben und immer zeigen, dass der Tank voll ist, auch wenn er leer ist.
    Solltest du dieses Problem in den Griff bekommen, was ich bezweifel, kommt noch ein Problem.


    Der Tank wird sich sicherlich so langsam leeren, dass der Beschleunigungssensor gar keine Änderung wahr nimmt, weil ja auch keine Beschleunigung auftritt. Du meinst du hast einen Ipod-touch nimm ihn in die Hand und drehe ihn ganz langsam. Dann wirst du merken, dass sich das Bild nicht mitdreht.


    mfg


    Tomate

  • Der Tank wird sich sicherlich so langsam leeren, dass der Beschleunigungssensor gar keine Änderung wahr nimmt, weil ja auch keine Beschleunigung auftritt.

    Er muss auch keine Beschleunigung beim Leeren des Tanks detektieren. Durch die Veränderung seine Lage verändert sich das Verhältnis wie die Erdbeschleunigung auf seine Achsen wirkt.Und genau das wertet man aus.