Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Der chaotische Hauptfaden

Moderatoren: Finger, Sven, TDI, Heaterman, duese

Benutzeravatar
Lukas
Beiträge: 136
Registriert: Mo 12. Aug 2013, 18:45

Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von Lukas » Sa 15. Aug 2020, 15:42

Hallo Fingerianer und innen

Ich mag Batterien in Kleingeräten einfach nicht. Teils weil ich zu faul zum Wechseln bin, teils weil es einfach technisch gesehen keine gute Lösung ist :D
Deshalb würde ich gerne ein paar Geräte auf Licht umstellen:
  1. Wetterstation:
    40μA mit kurzen Pulsen --> ~60μA, 3xAAA
  2. Außensensor:
    ~30μA, 2xAA
  3. Wanduhr:
    ~40μA geschätzt, 1xAA
  4. Temp/Feuchte Sensor:
    20μA CR2032
Solarzelle:
Hat jemand eine gute Quelle für Taschenrechner Solarmodule (20-30Stk)? Hätte gerne 4 Zellen in Serie also 2V und >200μA bei sagen wir mal 400Lux. Davon könnte ich dann je nach Bedarf zwei oder drei in Serie schalten.
Größere Module kann man nur schwer auf den Geräten montieren ohne den WAF richtung rot zu verschieben.

Energiespeicher:
Superkondensator? Bei z.B.: 6F muss man 15μA Leckstrom einrechnen und günstig sind die auch nicht wirklich (6F und 60μA + 15μA reich nur für etwa 11Stunden bei dU=0.5V)
Wäre vielleicht ein NiCd Akku besser geeignet? Da muss man sich auch keine Gedanken zum Lademanagement machen.

Elektronik:
Zener oder LED zur Spannungsbegrenzung

Es wäre nicht schlimm wenn die Wetterstation die Nacht nicht überlebt, die Uhr will ich aber nicht jeden Morgen neu stellen.

lg
Lukas

Benutzeravatar
Harley
Beiträge: 915
Registriert: So 11. Aug 2013, 21:16
Wohnort: Regensburg

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von Harley » Sa 15. Aug 2020, 16:52

Kauf Dir doch beim Billig 1€ Markt solche Solarfunzeln für den Garten und zerleg die Dinger.
Da hast Du gleich die fertigen Solarzellen und die NC-Ackus ...
und wenn Du die LED abzwickst hast Du auch gleich die Ladeelektronik.
Wenn weisse LED's verbaut sind, ist auch gleich ein Spannungsvervielfacher dabei, weil die Teile
in der Regel ja nur eine 1,5V Zelle haben.

z.B. https://www.ebay.de/itm/24x-LED-Solarle ... SwiDFYRT3-

sysconsol
Beiträge: 2595
Registriert: Fr 8. Jul 2016, 17:22

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von sysconsol » Sa 15. Aug 2020, 17:17

Amorphe Solarzellen haben nicht gerade den besten Wirkungsrad - würde ich vermeiden.

Versuchen könnte man Solarzellenbruch.

Bedenke den Leckstrom, der deinen Energiespeicher nachts entlädt.

Bei einer Uhr können die Zellen gleich als Gestaltungselement dienen - dann reicht auch die Fläche aus.


Ich hatte vor rund 10 Jahren die selbe Idee - und nach gescheiterten Versuchen die Batteriegeräte einfach abgeschafft ;)
Ich vermisse sie nicht.

Benutzeravatar
Später Gast
Beiträge: 912
Registriert: Di 5. Apr 2016, 22:03
Wohnort: Karlsruhe
Kontaktdaten:

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von Später Gast » Sa 15. Aug 2020, 22:09

Harley hat geschrieben:
Sa 15. Aug 2020, 16:52
Kauf Dir doch beim Billig 1€ Markt solche Solarfunzeln für den Garten und zerleg die Dinger.
Da hast Du gleich die fertigen Solarzellen und die NC-Ackus ...
Die billo solarfunzeln schalten die Ledse ab wenn die Solarzelle Strom liefert. Entweder laden oder verbrauchen, die können nicht beides gleichzeitig. Außerdem reicht die Spannung nicht, es braucht ja 3x1,5. Die Uhr könnte man trotzdem damit bestücken, wird anstelle der Led einfach kein Verbraucher am Chip abgeklemmt und nur geladen, NiMh zelle in der Uhr verbleibt.

Sonst, niedriger Wirkungsgrad bei amorph ja, aber die kommen besser mit diffusem und geringem Licht klar.

Ich hab hier sone Solarfunzel, mit mehr Kapazität und dreifacher Solarleistung aufgepimpt, in der Hoffnung, sie würde auch im Winter leuchten. Fehlanzeige, im Winter vllt ne halbe Stunde Leuchtdauer, im Sommer die Nacht durch. Das ganze muss für Winter ausgelegt werden oder heftig Überkapazität am Akku haben.

Bei "methodisch inkorrekt" hamse neulich n paper für Solarmodule vorgestellt, die nur aus Helligkeitsunterschieden Spannung generieren. Dauert aber wohl noch, bis das in Serie geht. :(

Online
BernhardS
Beiträge: 847
Registriert: Fr 23. Okt 2015, 19:58

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von BernhardS » Sa 15. Aug 2020, 23:49

Irgendwelche Milliwatt pro cm² müssen aber schon da sein. Das Auge arbeitet ja sowas wie logarithmisch, die Solarzelle linear. "hell" alleine könnte sehr wenig sein.
Und Spannung alleine reicht auch nicht. Es muss schon auch Strom erzeugt werden.

Benutzeravatar
Matt
Beiträge: 4539
Registriert: So 24. Aug 2014, 21:22
Kontaktdaten:

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von Matt » So 16. Aug 2020, 07:06

in Trollnest hat einer geniale Einfälle:

Tritium-Leuchtdinger an Solarzelle packen und schon liefert der ca 6 µW Leistung (bei ihre Bastelei)
Meine Einfälle: Strontiumaluminat auf Solarzelle streichen und dann liefert der Energie über Nacht.
Man müsste prüfen, ob es mit so wenig Strom auskommen könnte..

Grüss
Matt

sysconsol
Beiträge: 2595
Registriert: Fr 8. Jul 2016, 17:22

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von sysconsol » So 16. Aug 2020, 07:33

Ich sage ja nicht, dass es nicht funktioniert, jedoch waren für mich Kosten und Aufwand zu groß.

Im Prinzip muss man am hellen Teil des Tages mindestens so viel Energie einsammeln, wie das Gerät über den ganzen Tag (24h) benötigt.
Plus Verluste und Reserve.
Im Winter gibt es kurze dunkle Tage...

Für den Außensensor geht das sicherlich recht einfach.

Die Inneneinheit des Funkthermometers meiner Eltern hängt im - für Solarzellen dunklen - Flur.
Da wird schon das Display vom Solartaschenrechner etwas schwächer.


Im Prinzip wäre ersteinmal Messen angesagt.
Was brauchen die Geräte? Dabei verschiedene Betriebsmodi nicht übersehen.
Und dann kann man ja mal eine vorhandene Solarzelle hernehmen und an verschiedenen in Frage kommenden Orten die Leistungsfähigkeit bestimmen.
Da lohnt es sich eigentlich schon, mit einem Arduino eine Kennlinienmesseinrichtung zu basteln.

Online
Benutzeravatar
Finger
Administrator
Beiträge: 4700
Registriert: Di 12. Jun 2012, 20:16
Kontaktdaten:

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von Finger » So 16. Aug 2020, 08:31

Später Gast hat geschrieben:
Sa 15. Aug 2020, 22:09
Bei "methodisch inkorrekt" hamse neulich
Methodisch inkorrekt? Wasn das?

Automator
Beiträge: 86
Registriert: Di 13. Aug 2013, 18:47

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von Automator » So 16. Aug 2020, 08:47


Benutzeravatar
Später Gast
Beiträge: 912
Registriert: Di 5. Apr 2016, 22:03
Wohnort: Karlsruhe
Kontaktdaten:

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von Später Gast » So 16. Aug 2020, 10:59

Ein Podcast, wo zwei Physiker über aktuelle Papers und Gott und die Welt sprechen. Sehr unterhaltsam, aber natürlich keine Konkurrenz zu Fingers elektrische Welt. ;-)

Benutzeravatar
Chefbastler
Beiträge: 2250
Registriert: Mo 12. Aug 2013, 20:21
Wohnort: Südbayern

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von Chefbastler » So 16. Aug 2020, 11:36

Sowas wäre auch noch eine Idee:

https://www.ebay.de/itm/100Pcs-Solar-Pa ... Sw6dtd19jF

Früher hatte ich mal an einem Wecker ein Rudel BPW34.

Jannyboy
Beiträge: 879
Registriert: So 11. Aug 2013, 14:49
Wohnort: Kreis Augsburg

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von Jannyboy » So 16. Aug 2020, 11:37

Ich habe seit Anfang des Sommers mein Hochbeet mit Solarstrom am laufen. Verbaut ist ein Dünnschicht-Modul mit 1.5W und 6V 7Ah Bleigelakku.
Benötige bei leeren Akkus ca. 12 Tage zum Aufladen inkl. Eigenverbrauch. Komme ca. 21 Tage ohne Sonne aus. Die letzten 3 Tage mit Energiesparmodus.
Vorteil ist ich kann bei Sonne viel Energie in den Akku pumpen. Nachteilig ist die bei diffusen Licht und leichten Wolken wird 0.0Wh geladen.

Ich würde eher auf mehrere amorphe Zellen setzen, geringer Wirkungsgrad dafür mehr Ausbeute bei wolkigen Himmel.

Grüße Jan

Benutzeravatar
Hightech
Beiträge: 6209
Registriert: So 11. Aug 2013, 18:37

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von Hightech » So 16. Aug 2020, 21:29

Gibt es eine "einfache" Schaltung für das Laden?

Mein Plan ist auch schon seit 100Jahren oder so, die Funk-Außen-Sensoren mit Solar zu laden.

Kann doch nicht so schwer sein?
Solarzelle -> Diode -> Akku <-Spannungsbegrenzung

Welche Diode soll man nehmen, die sollte je keinen Leckstrom rückwärts haben.
Die Spannungsbegrenzung kann ja die Spannung schlicht verheizen, die über der Ladeschlussspannung liegt, braucht man ja nicht.
Es sollte ja so wohl möglich sein, mit 2AA NimH Akkus über den Winter zu kommen, die Teile halten ja auch so 1/2-1 Jahr ohne Laden durch!
Die Ladeschluss-Schaltung sollte auch möglichst keinen Leckstrom haben. Da müsste es doch was mit einem FET zu machen sein?

Benutzeravatar
xanakind
Beiträge: 6652
Registriert: So 11. Aug 2013, 21:55
Wohnort: in der nähe von Frankfurt/Main

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von xanakind » So 16. Aug 2020, 22:55

Ich glaube, ich würde die Spannungsbegrenzung einfach weglassen.
Ich kann mir nicht vorstellen, dass so eine winzige Solarzelle mit ihren 100pA Strom ernsthaft den Akku zerkochen kann.

sysconsol
Beiträge: 2595
Registriert: Fr 8. Jul 2016, 17:22

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von sysconsol » Mo 17. Aug 2020, 07:18

Die Frage ist, wie dauerladefest der Akku ist.
Entweder die Solarzelle darauf auslegen oder eben die Spannung mit Z-Diode (und ggf. Transistor) begrenzen.
Dabei die Temperaturen nicht vergessen.

Jannyboy
Beiträge: 879
Registriert: So 11. Aug 2013, 14:49
Wohnort: Kreis Augsburg

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von Jannyboy » Mo 17. Aug 2020, 10:52

Hightech hat geschrieben:
So 16. Aug 2020, 21:29
Gibt es eine "einfache" Schaltung für das Laden?

Mein Plan ist auch schon seit 100Jahren oder so, die Funk-Außen-Sensoren mit Solar zu laden.

Kann doch nicht so schwer sein?
Solarzelle -> Diode -> Akku <-Spannungsbegrenzung
Mit der Schaltung im Anhang. Meine Version ist auf Bleigel ausgelegt.
Hat bei 40°C Umgebungstemperatur ca. 2mA Stromverbrauch (850µA Eigenverbrauch und 1,2mA Leckstrom der Diode).
Bei 7Ah Blei ist das Wurst, da die Selbstentladung im ersten Monat deutlich höher ist.
Mann kann die Schaltung modifiziert mit einem Low-Power-Comparator mit interner Reference wie MCP65R41 oder MAX931.
Dann sollt man in den ein bis zweistelligen µA-Bereich kommen.

Hightech hat geschrieben:
So 16. Aug 2020, 21:29
Welche Diode soll man nehmen, die sollte je keinen Leckstrom rückwärts haben.
Die Spannungsbegrenzung kann ja die Spannung schlicht verheizen, die über der Ladeschlussspannung liegt, braucht man ja nicht.
Es sollte ja so wohl möglich sein, mit 2AA NimH Akkus über den Winter zu kommen, die Teile halten ja auch so 1/2-1 Jahr ohne Laden durch!
Die Ladeschluss-Schaltung sollte auch möglichst keinen Leckstrom haben. Da müsste es doch was mit einem FET zu machen sein?
Hier würde ich dann auf Silizium setzen, wie 1N4001, da Shottky-Dioden viel Leckstrom bei hohen Temperaturen haben.

Edit: R8-R10 im Schaltplan sind 3.3 Ohm Widerstände. Diese sollten ausgelegt werden das der Regler bei vollem Strom die Spannung auf ca. 80% der Ladeschlussspannung runterziehen kann.
Damit genug Regelreserve bleiben für kalte Solarzellen und Temperaturkoeffizienten.

Grüße Jan
Dateianhänge
Solar_Laderegler_SCH.pdf
(22.53 KiB) 41-mal heruntergeladen
Zuletzt geändert von Jannyboy am Mo 17. Aug 2020, 23:31, insgesamt 1-mal geändert.

sysconsol
Beiträge: 2595
Registriert: Fr 8. Jul 2016, 17:22

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von sysconsol » Mo 17. Aug 2020, 18:29

Die Schaltung ist vernünftig - ich halte den Aufwand bei der geringen Leistung für Kleinstverbraucher jedoch für nicht notwendig.

Selbst die Z-Diode dient eher dem Schutz der Schaltung bei hochohmigen Akkus.

Ich hatte irgendwie gerade die Idee, anstelle der "Leckstrom-Diode" einen FET zu nutzen.
Muss ich nochmal drüber nachdenken, ob das so gut ist.

Nexperia AN90009 - Leakage of small-signal MOSFETs

Benutzeravatar
Bastelbruder
Beiträge: 7621
Registriert: Mi 14. Aug 2013, 18:28
Wohnort: drunt' am Neckar - km142,7

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von Bastelbruder » Mo 17. Aug 2020, 18:55

  1. Wetterstation:
    40μA mit kurzen Pulsen --> ~60μA, 3xAAA
  2. Außensensor:
    ~30μA, 2xAA
  3. Wanduhr:
    ~40μA geschätzt, 1xAA
  4. Temp/Feuchte Sensor:
    20μA CR2032
Dieser Solar-Laderegler braucht allein durch den TL431 bloß 1 mA Ruhestrom. Bei den Verbrauchswerten erscheint mir das irgendwie etwas sinnfrei ...
Allein der Sperrstrom der Schottkydiode D1 dürfte größer sein als der Nutzstrom.

An einem Quadratmeter-Panel mag der solare Regler ok sein, aber so eins bringt vermutlich auch bei Sternenlicht und bedecktem Himmel noch den notwendigen Stroom für die Sensoren. Auch ohne Akku.

Benutzeravatar
ferdimh
Beiträge: 7638
Registriert: Fr 16. Aug 2013, 15:19

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von ferdimh » Mo 17. Aug 2020, 18:59

Ich werfe mal leise den NCP300 / NCP301 in die Runde...
Leider ist die Beschaffbarkeit dieser Dinger etwas suboptimal.

Jannyboy
Beiträge: 879
Registriert: So 11. Aug 2013, 14:49
Wohnort: Kreis Augsburg

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von Jannyboy » Di 18. Aug 2020, 00:31

Wenn ich es mir recht überlege, würde ich:
Solarzelle parallel mit 7.2V Zenerdiode -> 1N4448 -> MCP1702 in der 3V Version mit Minimalbeschaltung -> Sensor mit 2x AA-Akkus.

Das ganze sind 7 Bauteile und passen auf eine briefmarkengroße Platine und hat einen Stromverbrauch von 5-8 uA. Wenn die 0.08V Überspannung in der Ladenschlussspannung stören nimmt die 2.5V Version und legt den GND Pin mittels Spannungsteiler höher.

Die Solarzelle sollte nicht zu stark sonst rennt der Regler in den Thermal-Shutdown und floatet nicht mit wie gewünscht.

Edit meint: Für die Geräte mit 1x AA-Akku nimmt man denn die 1.5V bzw. 1.2V Version des MCP1702.

Grüße Jan

sysconsol
Beiträge: 2595
Registriert: Fr 8. Jul 2016, 17:22

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von sysconsol » Di 18. Aug 2020, 07:31

@ferdimh: Und der NCP300 soll dann die Z-Diode ersetzen - quasi als Ernstfall-Shunt?
Oder habe ich da etwas falsch verstanden?

Jannyboy hat geschrieben:
Di 18. Aug 2020, 00:31
Solarzelle parallel mit 7.2V Zenerdiode -> 1N4448 -> MCP1702 in der 3V Version mit Minimalbeschaltung -> Sensor mit 2x AA-Akkus.
Wozu der Spannungsregler?
Die Akkus begrenzen die Spannung allein, solange sie im Bereich des zulässigen Dauerladestromes betrieben werden.
Nur wenn die Akkus hochohmig werden, muss die Spannung zum Schutz der Schaltung begrenzt werden.

In Kombination mit einem Kondensator - dessen Selbstentladung mir etwas hoch vorkommt, ich habe da 0,5mA bei einigen zig Farad in Erinnerung - würde der Spannungsregler durchaus sinnvoll sein.
Mit einer Z-Diode dürfte die Abstimmung hin zu einer stabilen Spannung* etwas kompliziert werden.

* Wie viel Schwankung lässt der Verbraucher denn zu, ohne Ausfälle irgendwelcher Art zu haben?

Gernstel
Beiträge: 938
Registriert: So 11. Aug 2013, 15:36

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von Gernstel » Di 18. Aug 2020, 07:39

Nervig sind weniger die Batterien als deren regelmäßig anstehender Wechsel.
Aber auch Energy Harvesting bedarf der Wartung. Und sei es, dass man den Staub von den Solarzellen fegt oder sie neu ausrichtet.

Ich würde - Batterien vorschlagen!
Und zwar jeweils ein externes Pack aus Monozellen, verlötet, in einer Plastiktüte für den Fall von Undichtigkeiten, und dann noch in einem formschönen Gehäuse. Mit drei Monozellen beispielsweise läuft der ärgste Verbraucher 30...40 Jahre. Wer weiß, ob es dann die Anwendung überhaupt noch gibt und das Gerät überhaupt noch funktioniert.

Eine zugegebenermaßen total langweilige Lösung. Aber vom Preis-/Leistungsverhältnis und vom Aufwand her kaum zu schlagen. Und sie braucht noch nicht einmal Licht.

Jannyboy
Beiträge: 879
Registriert: So 11. Aug 2013, 14:49
Wohnort: Kreis Augsburg

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von Jannyboy » Di 18. Aug 2020, 09:25

sysconsol hat geschrieben:
Di 18. Aug 2020, 07:31
Wozu der Spannungsregler?
Die Akkus begrenzen die Spannung allein, solange sie im Bereich des zulässigen Dauerladestromes betrieben werden.
Nö der ist eher die Lebensdauerverlängerung der NiMH-Akkus für 20 cent. Naja Bleiklötze und Lithiumtüten hören einfach auf zuladen wenn die voll sind. NiHM und NiCd wandeln den Strom dann einfach in Wärme um wenn die voll sind.

Eigentlich ist dort NiMH -DeltaU das Abschaltkriterium und nicht I-Cutoff.

Edit: https://www.varta-consumer.de/de-de/pro ... lithium/aa
Warum nicht einfach eine Handvoll von den Batterien kaufen? Die rennen ewig. Ich habe die zum Teil in Messgeräten drin... seit 2014.

Grüße Jan

Benutzeravatar
video6
Beiträge: 4110
Registriert: Mi 23. Sep 2015, 09:18
Wohnort: Laage bei Rostock

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von video6 » Di 18. Aug 2020, 10:45

die Litiumbatterien hab ich inzwischen in Uhren Fernbedienungen drin sind top

Benutzeravatar
Julez
Beiträge: 1656
Registriert: Di 5. Apr 2016, 15:38
Wohnort: Münster

Re: Ich hasse Batterien, habe aber Licht

Beitrag von Julez » Di 18. Aug 2020, 18:19

Bei Nixx Akkus braucht man keine Ladeabschaltung, wenn man die im Niedrigststrombereich lädt. Da reicht eine Diode hinter der Solarzelle absolut aus.

Antworten