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.
Update 2012-07-22: Der Ultraschallsensor der Firma Seeedstudio ist aufgrund seines Aufbaus natürlich nicht wetterfest und nur für trockene Umgebung geeignet. Für die Langzeitmessung musste also ein wetterfester Sensor her. Ich wurde bei der amerikanischen 
Es mußte also eine Elektronik gebastelt werden, welche es erlaubte reproduzierbar zu messen. Die Lösung war eine LED und ein Fototransistor, bei denen die Messlösung dazwischen geschoben wird. Die Dämpfung des Lichts ermöglicht einen Rückschluß auf die Farbe der Messlösung. Je weniger sich die Lösung verfärbt, desto weniger Licht wird ausgefiltert. Schnell war für Arduino eine Software entwickelt und mit der Farbkarte kalibriert. Ein Display ermöglichte die Anzeige des Wertes, ohne einen PC dabei haben zu müssen. Erst später fand ich heraus, dass es für diesen Zweck in Labors ohnehin schon Geräte gibt, die sich Fotometer nennen und auch mit diesem Prinzip arbeiten. 🙂 – Allerdings sind die in einer anderen Preiskategorie angesiedelt… Für meinen Heimbedarf war meines Bestens geeignet.
