Tag: ACS714

Bau eines Solarreglers mit hohem Wirkungsgrad

Eine Eigenschaft von Solarzellen ist, dass diese bis zu einer bestimmten Spannung (zbsp. ~17V) einen konstanten Strom liefern. Der optimale Arbeitspunkt ist also der Punkt mit der höchsten Spannung, an dem auch noch der höchste Strom abgegeben wird. Ein Solarpanel direkt an den Akku zu hängen, bedeutet, dass man die Spannung auf rund 12-13V drückt und aufgrund der Spannungsdifferenz zum optimalen Arbeitspunkt Energie verloren geht. Der Arbeitspunkt des Eingangs sollte daher auf einem höheren Niveau als die Batteriespannung angehoben werden.

Diese Spannungsanhebung (Impedanzanpassung) kann man mittels eines getakteten Spannungswandlers erreichen, welcher so taktet, dass am Eingang immer die optimale Leistung (Spannung x Strom) anliegt. Zu diesem Zweck wurde eine Schaltung aufgebaut, welche den Strom mit Hilfe eines ACS 714 (Pololu Breakout-Board, links oben im Bild) und die Spannung mit einem Spannungsteiler ermittelt und an einen AT-MEGA 328P Prozessor an die analogen Eingänge übermittelt. Ein TL072 Operationsverstärker bereitet das Signal des ACS714 für den ATMEGA auf. Der Prozessor regelt dann den Takt über einen IR 2104, welcher die IRFIZ44 ansteuert. Alle paar Sekunden wird der optimale Wert neu ermittelt um für jede Solareinstrahlung den optimalen Ladevorgang zu erreichen. Zum Mitprotokollieren des Ladestroms werden die erfassten Daten über ein Xbee-Modul an den Zentralrechner im Haus übermittelt, welcher die Daten in einer MySQL-Datenbank speichert und visualisiert. Ausgelegt ist das System für einen Ladestrom bis ca. 6 Ampere.

Die Hardware wurde heute fertiggestellt. In den nächsten Wochen muss noch die Steuerungs-Software für den MEGA328P geschrieben werden. Danach geht es ans Testen und ich hoffe, dass sich meine Komponenten nicht binnen Sekunden in Rauch auflösen 🙂

Dieses Projekt ist einer Erweiterung zu meiner Solarsstrommessung.

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Solar – Strommessung mit Hallsensor

Um die Leistung messen zu können, welche von meinem 100W-Solarpanel (Peak-Power) in einen 12V/20Ah-Akku eingespeist wird, habe ich eine kleine Elektronik gebastelt, welche mittels Hall-Sensor den Strom erfasst und über einen Operationsverstärker (TL072 – siehe Schaltplan) den Pegel für ein XBee-Modul anpasst,  welches dann die Daten zum Hausserver überträgt. Die Operationsverstärkerschaltung ist ein Differenzverstärker der das Signal des ACS714, welches bei 0 Ampere 2.5V liefert, auf eine Spannung zwischen 0V (für 0 Ampere) und 1.2V einstellt. Nach dem OPV Signal ist zum Entrauschen noch ein Tiefpassfilter eingebaut, welches die Signalqualität verbessert. Zum Erfassen der Messwerte werden die Analogen I/O Eingänge des XBee-Modules verwendet, welches alle 5 Minuten aufwacht und die Daten übermittelt. Übertragen werden die aktuelle Spannung des Akkus, sowie der Ladestrom. Am Hausserver werden die Daten in eine MySQL-Datenbank geschrieben und alle 15 Minuten mit einer Grafik visualisiert.

Die Spannungsversorgung erfolgt direkt vom Akku, wobei die ca. 12V mittels eines Pololu-Step-Down-Wandlers auf 5V für den Hallsensor vermindert werden, danach werden diese noch mittels eines LM1117-3.3 auf 3.3V für das XBee-Modul reduziert.

Als Hallsensor kommt ein ACS714 zum Einsatz. Da mir der 8 pin SOIC Chip für den Aufbau zu klein war habe ich mich für das Break-Out-Board von Pololu entschieden (http://www.pololu.com/catalog/product/1187)

Das Ergebnis sind die Grafiken im Anhang. Bei Interesse gerne mehr Informationen!

 

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© Ing. Wolfgang Ruthner 2012-2013, Feldstraße 11A, 3300 Amstetten, Austria
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