Schwankende Stromquelle, Stromfluss stabil halten

[Soloplex]

Hallo,

das ist mein erster Beitrag hier im Forum, ich bin neu und konnte auch aufgrund mangelnder Sachkenntnis die Suchfunktion nicht richtig einsetzen. Deswegen entschuldige ich mich schonmal vorab falls deses Thema schon zigmal durchgekaut wurde.


Aaaalso:

Ich möchte einen selbstgebauten Standventilator mit einem Solarpanel betreiben. Die Idee dahinter: Ich verwende die Energie der Sonne um das Raumklima abzukühlen, scheint keine Sonne, brauche ich auch keine Kühlung.
Mein Solarpanel liefert bei einer Einstrahlung von 100.000 Lux (Standardrichtwert für Solarpanele) 400mA, der verbaute Lüfter verträgt maximal 300mA. Ich habe das Solarpanel absichtlich einen Tick größer dimensioniert um auch bei nicht optimaler Auslastung noch etwas Luft nach oben zu haben.
Das Solarpanel hat ohne Last eine Spannung von 21V und unter maximallast 17V. Da ich maximal 75% Last ziehe bewegt sich die Ausgangsspannung maximal bei ~18V. Der Lüfter hat eine Betriebsspanung von 12V und verträgt maximal 14V, ich brauche also einen Widerstand, wenn die Ausgangspannung allerdings unter 14V fällt brauche ich diesen Widerstand nicht mehr.

1. Ich brauche also eine Schaltung die ab 14V auf den Widerstand umschaltet.

Da der Lüfter 4V benötigt um überhaupt erst anzulaufen möchte ich den Stromfluss unterbrechen wenn die Spannung unter 4V fällt.

2. Die Schaltung soll erst ab 4V einschalten.

Ich habe das Solarpanel und eine Schaltung mit Widerstand bereits getestet und es funktioniert, ich habe auch einen Umschalter zum manuellen hin und herschalten. Ich möchte jetzt die Aufgabe des Umschalters auf ein Bauteil übertragen was dieses automatisch macht und ich denke dabei zuerst an einen Transistor und da hört mein Halbwissen bereits auf. Ich weiß das ein Transistor eine Leitung scaltet wenn bei einer anderen Leitung Strom fließt. Ich weiß aber nicht was für einen Transistor ich brauche, und ob ein Transistor überhaupt das richtige Bauteil ist.

Zusammenfassung:

Quelle: 0V - 18V
Verbraucher: 4V - 12V

Was kann ich verbauen damit die Schaltung erst ab 4V schaltet und ab 14V auf einen Widerstand umschaltet?

Ich bedanke mich bei allen die meinen Beitrag bis hierher durchgelesen haben und ganz besonders bei denjenigen die meine Frage beantworten können.

PS: Ich ziehe bereits die Möglichkeit in Betracht das meine Idee kompletter Blödsinn ist und bin auch für Alternativen jederzeit offen solange es nicht heißt: 'Kauf doch einen fertigen Ventilator.' ... 'Hängs doch einfach mit einem Adapter an die Steckdose.' ... 'Man bist du doof.'



Mit freundlichen Grüßen
Soloplex

 

[Octavian1977]

Du brauchst erst mal eine Spannungsstabilisierung auf 12V.
Und dann eine Unterspannungsabschaltung.
Schau mal bei dem Großen C rein da gibt es sicher was entsprechendes.

 

[79616363]

Wie kompliziert darf es denn werden und wie empfindlich ist der Lüfter? 300mA ist für nen Kleinleistungstransistor schon zu viel. Da nimmt man dann halt nen kleinen Leistungstransistor (z.B. nen BD 139. Dann noch ne Diode, zwei Zenerdioden und ein paar Widerstände und schon hat man ne minimalistische Lösung. Schöner geht's natürlich aber immer ;-)

Viele Grüsse,

Uli

PS: Bin schon wieder im Urlauf, aber z.B. Patois entwirft Dir so ne Schaltung ruck zuck.

 

[patois]

Schau dir mal an, was man mit einem Spannungsregler vom Typ 7812 alles machen kann.
Baugröße TO-3, damit das Ding bei 300mA nicht zu heiß wird.
Bei Unterspannung schaltest du ihn einfach ab.

Greetz

Patois

 

[79616363]

Hmm, hab ich noch nicht probiert - Könnt aber durchaus sein das ein 7812 bei 4 V ohnehin nix mehr macht. Darf halt nicht anfangen zu schwingen. Ein Problemchen könnte der Drop werden, das ist bei dem Solarklump kritisch. Aber gut, notfalls gibt es ja auch Low-Drop Typen.
Mit Hysterese, Gegenkopplungen und Komparatoren würd ich bei so ner einfachen Aufgabe auch nicht gross anfangen.

So, jetzt muss ich aber noch kurz packen und in meinen Urauslauf (Urlaub). Mein Ratz hab ich diesmal leider schweren Herzens abgeben müssen, aber die seh ich ja in ner Woche wieder. Krabb ist auch versorgt - Also soweit alles okay.

Bin noch so bis gegen 0:00 da.

Viele Grüsse,

Uli

 

[Soloplex]

So wie ich das verstehe brauche ich nachoben hin also nur den 7812 und einen Widerstand?

So?
http://666kb.com/i/bj8i6nszbi2huwoqq.png

Das Miracle unten ist meine Unterspannungsabschaltung. Nachdem die kaufbaren Sachen viel zu teuer sind (35€?) versuche ich mir da was eigenes zu überlegen. Vl. ein kleiner Elektromagnet der erst bei 4V den Stromkreis schließt? Hm, klingt nach Pfusch

Aber erstmal danke Ulli und Patois, der 7812 scheint da ja Goldrichtig zu sein.

Ulli: Krabb, Ratz, ???, Was machstn in deinem Urlaub?

 

[79616363]

Wenn das so tut, wie wir eventuell vermuten, dann brauchst Du noch nicht mal den Widerstand. Was man aber bei Spannungsreglern immer tun sollte, ist dass man kleine Entstörkondensatoren vor dem Eingang (ca. 100nF) und nach dem Ausgang (ca. 10 nF) anbringen sollte. Wenn das mit der Abschaltung nicht klappen sollte, dann braucht man (für eine minimalistische Lösung) halt noch ne Zener-Diode am Fusspunkt des Spannungsreglers und ggf. nen anderen Typ vom 78xx - Den gibt's in vielen Versionen. Ne Sicherung brauchst Du bei dem Strom nicht. Sooo viel ist das ja nicht und die 78xxer sind in weiten Grenzen kurzschlussfest. Was Du aber doch anbringen solltest, ist ne Freilaufdiode oder ne Rücklaufdiode.
Das erklärt Dir aber dann hoffentlich Patois - Ich muss packen :lol:

Viele Grüsse,

Uli

Achso, Du hast ja noch was gefragt. Das ist ein Zwangsurlaub bei Tantchen. Das muss leider so sein, weil die die Geldgeberin für einige wichtige Projekte ist.
Mit dem Krabb mein ich ne ausgewachsene Rabenkrähe, die leider durch nen Unfall in ihrer Jugend nie wieder fliegen kann. In der freien Natur hätte sie keine Chance mehr. Die hat sogar ihren eigenen Ausweis und den hat das Landespräsidium ausgestellt. Das ist kein Witz. Rabenvögel (bzw. generell Wildvögel) darf man nur mit Genehmigung halten und dafür braucht die ihren "Ausweis". Angewiesen wird das von der unteren Landschaftsbehörde und ausgestellt wird das vom Landespräsidium.
Da wird alles geprüft, Unterbringung, Befähigung, Futter etc.

Ratz ist ein Mitbringsel meiner Tochter, denn sie wollte das Tier retten - Na ja, wer's glaubt, wird seelig. Sie durfte es im Heim nicht mehr halten, also war Papa dran. So, jetzt hab ich Ratz und ehrlich gesagt hab ich mich so an sie gewöhnt, dass ich die nicht mehr hergeben will.

 

[Soloplex]

Coole Haustiere hast Du

Zu den Kondensatoren. Mehr Farad sind ja nicht nachteilig falls ich grad nix anderes da hab oder? Zb. 330µF statt 100nF? Ich bin hier nämlich am ausschlachten von alten Geräten und da muss man nehmen was man kriegt

PS: Ich schau darauf das ich nur 16V oder 25V Kondensatoren erwische, die funktionieren ja bei weniger Spannung ebenso, oder?

 

[79616363]

Neee, Ausschlachtteile kannst Du schon nehmen. Aber wenn es in den uF Bereich geht, dann sind das meist Elkos, Tantals oder sonst was. Das Problem ist, dass die schlechte HF- (Hochfrequenz-) Eigenschaften haben und das ist für diese Aufgabe gar nicht gut.
Ein Elko ist gut als Stützkondensator, zur Entstörung aber nicht!
Sehr viel besser sind hier keramische Typen (oft so kleine orangefarbene runde Waffeln) oder auch MKP-, MKS-, MKV-, MKT-Typen (so Dinger, die wie ne viereckige Waffel aussehen). Bauformen gibt es aber einige, das sind halt die Üblichen.
Bei der Spannungsfestigkeit solltest Du halt schon so bei 25V liegen - Ein Standardtyp läge bei 35V - Mehr ist immer gut (aber halt auch grösser).

Eine grössere Kapazität eines Kondensators muss aber nicht immer besser sein. Hier kommt es sehr auf den Verwendungszweck an. So ganz genau muss das für diesen Zweck auch nicht sein. Für ne Entstörung eines Spannungsreglers liegst Du am Eingang so mit 100nF bis 470nF goldrichtig. Am Ausgang sollte es etwas weniger sein. So 10nF bis 220nF passen da.

Nur für Glättungselkos (die dann zusätzlich reinkommen) musst Du in den höheren uF-Bereich - Aber die haben dann ne ganz andere Aufgabe. Bei einem Solarpanel/Photovoltaik brauchst Du die aber nicht.

PPS:

Ein Bild von Ratz gefällig? Da ist eins:

http://s2.postimage.org/x9jMi.jpg

 

[Soloplex]

Runde Waffel?
http://666kb.com/i/bj8kw2s8bzv3lxhdu.jpg

Viereckige Waffel?
http://666kb.com/i/bj8kwq6hbf51wruiq.jpg

Ich hab mich immer gefragt was das für Dinger sind. Die Beschriftungen kann ich aber überhaupt nicht deuten, 100MEF? Und 223Z 35?

Und einen etwas größeren ElKo wollte ich schon verwenden weil die Leistung vom Solarpanel je nach Wolke doch erheblich schwankt aber von denen hab ich genug da, ich kann ja mehrere gleische hinternander schalten nehm ich an.


PS: Hübsche Ratte
PPS: Die Bilder die ich hier reinstelle sind in der Regel von mir gemacht und dürfen weiterverwendet werden, ich glaube das sollte man in einem Forum erwähnen Edit: Sind doch etwas groß die Bilder, ich hoffe das geht in Ordnung.

 

[79616363]

Bass uff, isch han nur noch wenisch Zeit. Im ersten Bild sieht man nen echten Keramischen mit 22nF. Die zwei Zweien am Anfang bedeuten den Grundwert 22, die Ziffer 3 bedeutet, dass man diesen Grundwert mit 10^3 (=1000) multiplizieren soll. Das Biest hat also 22nF.
Im zweiten Bild kann ich es ehrlich gesgt auch nicht so recht deuten. Das könnten sowohl 220nF als auch 22nF sein - Müsst man halt messen oder zumindest die reale Grösse sehen. Wenn die 100 die Spannungsfestigkeit bedeutet, dann hat das Ding vermutermassen 22nF.
Oh ja, die armen Anfänge in der Elektronikbastelei - Ich kenn sie zur Genüge. Da schlachtet man noch aus und hofft, dass die Dinger noch funktionieren.
Später im Beruf sagt man halt: Ich brauch das und das und egal was das kostet!

Viele Grüsse,

Uli

 

[Soloplex]

OK, dann ist das soweit mal klar.

Vielen Dank und viel Spaß im Urlaub


Edit: Achja zum zweiten Kondensator: 0.22K = 220, und 220pF werdens bei der Größe eher nicht sein, also vermute ich 220nF.

Dann hab ich mit 22nF und 220nF ja auf Anhieb die genau richtigen fotografiert, cool

 

[Octavian1977]

mit einem oder mehreren Elektrolytkondensatorren wirst Du kaum die Leistung speichern können um ein paar Wolken überbrücken zu können.
Zudem würde ich damit vorsichtig sein, da diese im leeren zustand wie ein Kurzschluß wirken und das ist überhaupt nciht gut für die Solarzelle.
Abgesehen davon müssen ein paar Wolken nicht unbedingt heißen, daß es nicht mehr genug Strom für Deinen Ventilator gibt.

 

[Soloplex]

mit einem oder mehreren Elektrolytkondensatorren wirst Du kaum die Leistung speichern können um ein paar Wolken überbrücken zu können.
Zudem würde ich damit vorsichtig sein, da diese im leeren zustand wie ein Kurzschluß wirken und das ist überhaupt nciht gut für die Solarzelle.
Abgesehen davon müssen ein paar Wolken nicht unbedingt heißen, daß es nicht mehr genug Strom für Deinen Ventilator gibt.

Ich möchte den Spannungsverlauf lediglich etwas glätten, die Drops sind da teilweise recht heftig, 1-2V rauf und runter gehts die ganze Zeit. Wie sind das ganze denn aus wenn ich einen Widerstand vor den Kondensator schalte?

So?
http://666kb.com/i/bj94hvp7o2jsyq6v6.png

Ich hab hier einen Kondensator mit 47.000µF, was würde passieren wenn ich den als C3 verbaue?

 

[Soloplex]

Ähm, wie stelle ich fest wie herum so ein Keramikkondensator gepolt ist?

 

[sepp_s]

Ähm, wie stelle ich fest wie herum so ein Keramikkondensator gepolt ist?

Hallo noch nie von einem Keramikkondensator mit mit 47.000 µF gehört.Bei Kondensatioren ist die polung im Gegensatz zu einem Elko meist egal.
mfg sepp

 

[Soloplex]

Ich hatte die Keramikkondensatoren im nF Bereich gemeint

Hab das ganze mal einigermaßen sauber verlötet und muss sagen, es funktioniert! Einzig der Spannungsregler, der wird ja extrem heiß.

 

[Soloplex]

Zudem würde ich damit vorsichtig sein, da diese im leeren zustand wie ein Kurzschluß wirken und das ist überhaupt nciht gut für die Solarzelle.

Würde nicht der Spannungsregler so einen Kurzschluss unterbindet? Und wie lange würde da überhaupt so ein Kurzschlussstrom fließen?

 

[79616363]

Würde nicht der Spannungsregler so einen Kurzschluss unterbindet?

Nicht wirklich! Der Kurzschluss besteht weiterhin, der Baustein versucht sich nur dagegen zu wehren und begrenzt den Strom.

Und wie lange würde da überhaupt so ein Kurzschlussstrom fließen?

Solang der Kurzschluss da ist und weiterhin Strom kommt! Nun ja, wir reden hier ja nicht von einem echten Kurzschluss, sondern nur von einem temporären Quasi-Kurzschluss. Der dauert nur so lang, bis die Solarzelle genügend Ladung in den Elko gepumpt hat, so dass sich der sich aus dem Ladezustand des Elkos und dem Innenwiderstand der Solarzelle ergebende Ladestrom wieder dem "grünen Bereich" nähert. Wenn man das einfach so hinnimmt, dann geht das ne Zeit lang gut, geht aber schwer auf die Lebensdauer der Zellen. Da sollt man schon noch drüber nachdenken.
Denk an die Billigsolarfunzeln aus dem Baumarkt. Da wird auch meist gemurkst und wie lang die halten, das sieht man ja selbst!

Wenn der Spannungsregler wirklich unangenehm heiss wird (so ab 60°C - 70°C (oder gar höher), dann muss ein Kühlkörper her. Bei der Dimensionierung helfen wir gern, wenn wir die Verlustleistung und die Möglichkeiten zur Wärmeabfuhr kennen.

Wie ja Sepp schon schrieb, bei keramischen Kondensatoren ist die Polung egal.

Ich bin nach meinem "Kurzurlaub" noch etwas verwirrt.
Einen 47 000 uF Elko gibt es schon, aber der wäre dann extrem fett.
Die Gefahr ist (wie Octavian ja schon sagte), dass die Ladeströme viel zu lange viel zu hoch sind (bzw. die Zellen an die Schmerzgrenze treiben).
Okay, mit den in deiner Skizze eingezeichneten Widerständen (einer würde reichen) könnte man da was machen. Das ist aber noch nicht der Weisheit letzter Schluss. Da müsst man sich eher was überlegen, wie man den Ladestrom dynamisch begrenzt - Aber dazu bin ich (wie gesagt) noch zu verwirrt. Vielleicht morgen wieder?
Ich seh auch noch das Problem von unzulässigen Rückwärtsspannungen auf die Photovoltaik.
Evtl. könnt man da was mit ner Schottky und nicht mit ner Rückwärtsdiode machen. Hmm, eigentlich gehört dann aber der ganz fette Elko vor den Regler und nicht dahinter :!:
Hmmm, lass mich erst mal die Folgen meines Kurzurlaubs auskurieren, dann überleg ich wir was ;-)

Viele Grüsse,

Uli

 

[Soloplex]

Hallo Ulli

Also ich hab hier 2 10.000µF Elko's und einen mit 47.000µF.

Dann müsste ich den vor den Spannungsregler setze, ok. Aber was für eine Diode brauch ich? Am besten eine deren U und I Wert knapp über den Maximalleistung des Solarpanels liegt? Gibt es noch etwas anderes worauf man achten muss?