Solarleuchte im Eigenbau - Bauteileauslegung

Fragen zu Schaltungen, Elektronik, Elektrik usw.

Moderator: T.Hoffmann

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swatkali
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Fr, 26.06.09, 00:37

Häääh, da stimmt was nicht mit dem Coding im Forum. Sorry.
Da nochmals die Links von oben der Reihe nach:

http://www.elv.de/output/controller.asp ... 7780&flv=1
http://www.pro-umwelt.de/solarleuchte-a ... p-733.html
http://www.yatego.com/solarleuchten24/p ... 24a1f6339c

Neuer Link!: die intelligente Solarleuchtensteuerung, die ich nachträglich posten wollte:
http://www.elv-downloads.de/service/man ... 011221.pdf (Stand: Dez. 2001 !!!) und etwas, was ich nicht verstehe: „Spannungsversorgung: 5 V - 12 V/DC“ und ganz unten sehe ich „3 Akkus a 1,2V“

Gute Nacht

Grüsse
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Sailor
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Fr, 26.06.09, 13:01

Die Spannungsangabe 5 bis 12 Volt bezieht sich auf die Solarzelle, nicht auf den Akkupack..

Es können demnach Solarzellen mit diesem Spannungsbereich angeschlossen werden, wobei nach unten noch etwas Luft ist.

Die Schaltung ist erheblich aufwändiger als die oben auf der Basis der Qs´Tree - Schaltung gezeigten Schaltungen.

Meine Anlage konnte ich sowohl in der lichtarmen als auch in der derzeitig lichtreichen Zeit beobachten: Es erfolgt keine erkennbare schädliche Überladung der Zellen (obwohl ich die von Borax vorgeschlagene Zenerdiode noch nicht eingebaut habe) noch eine schädliche Tiefentladung der Akkus.

Das Ziel lässt sich also auch mit weniger Aufwand erreichen.
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Qs'Tree
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Fr, 26.06.09, 20:55

Hi Swatkali,

Bezugquellen für Solarmodule sind tatsächlich ein Problem. Conrad ist tatsächlich eine der besten Bezugsquellen (leider), wenn es um die Auswahl geht. Du kannst auch mal unter http://www.hupra.com/ dein Glück versuchen, die Adresse hab' ich mal nach langem Suchen entdeckt aber bis dato dort nix bestellt.
SCHOTT-Module sind erstklassig und sehr gut für Solarzellen geeignet. Ich verwende nur SCHOTT-Module. Ich habe seit einigen Jahren 16 Solarlampen mit SCHOTT-Modulen im Einsatz, teilweise auch über den Winter, und die Lampen funktionieren wie am ersten Tag. Dann habe ich noch einige "Billiglampen" im Einsatz, hier haben sich die meisten Solarzellen bereits verabschiedet, weil diese in Harz eingebettet sind, das nicht permanent UV-stabil ist.

Zu den LED-Grundlagen solltest du einfach mal im Forum unter LED-Anfänger lesen.
Da erfährst du alles, was man über LEDs (Polung, Anode, Kathode, Spannung, Strom, Vorwiderstand, etc.,etc.) wissen sollte.

Um die Spannung zu reduzieren, werden (fast immer) Widerstände verwendet, damit kann eine LED auch problemlos an einer 9V Blockbatterie betrieben werden. Für High Power LEDs sollte man Konstantstromquellen verwenden, aber das ist ein anderes Thema.

Gaaaanz einfache Solarlampen werden meistens mit gelben LEDs versehen, da die Spannung von einem Akku oder zwei Akkus nicht zum Betrieb von weißen LEDs reicht. Neuere Schaltungen arbeiten nach einem Schwingkreis-Prinzip (einfach mal googlen), damit ist es möglich eine weiße LED auch an einem 1,2V Akku zu betreiben. Schaltungsbeispiele findest du auch hier im Thread. Wenn du in deinen aktuellen Lampen gelbe LEDs verwenden möchtest, dann benötigst du einen passenden Vorwiderstand, der die LED-Spannung von 3,6V auf ca. 2,4V reduziert bzw. auf die Betriebsspannung der geplanten gelben LED. Widerstandrechner findest du auch hier im Forum.

Fertigschaltungen
Die Schaltung von ELV hat nur einen LED-Strom von 9mA, was für Standard-LEDs eigentlich zu wenig ist. Es sollten schon mind. 20mA sein, damit es auch hell wird.

Abdeckung von Solarzellen
Solarzellen sollten generell nicht durch zusätzliche Glasscheiben abgedeckt werden, da dadurch Strahlung absorbiert/reflektiert wird und der Wirkungsgrad sinkt. Abgetöntes Glas geht gar nicht, da dadurch die Sonnenstrahlen nicht angezogen sondern absorbiert und in Wärme umgewandelt werden, der Wirkungsgrad geht dann komplett in den Keller.
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Beatbuzzer
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Sa, 27.06.09, 07:59

Qs'Tree hat geschrieben:Bezugquellen für Solarmodule sind tatsächlich ein Problem.
Also ich hab meine Solarmodule für die Solarlampen damals von eBay. Da gibts auch eine Menge verschiedener Module, die durchaus was taugen. Das Modul, was ich verwende, ist direkt vergossen und hat auf der Rückseite Lötpads. Es ist also vollkommen wasserdicht. Ob die Vergussmasse allerdings langzeitstabil ist, kann ich noch nicht sagen. Bisher sieht aber alles unverändert aus.
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Qs'Tree
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Sa, 27.06.09, 11:36

Ich hab die Erfahrung gemacht, dass sich bei vergossenen Solarmodulen nach rund 3 Jahren (Vollsonne & Südseite) die Vergußmasse beginnt sich einzutrüben, oder aber die Oberfläche wird rauh und spröde. Dadurch verliert die Lampe an Leistung, da es viel länger dauert, bis der Akku geladen wird. Dies erfolgt bei einer Glasoberfläche nicht.
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unoptanium
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Sa, 27.06.09, 11:57

Hallo.


Das mit der Glasoberfläche ist gut.
Professionelle Module haben kratz / schlagfestes und witterungsbeständiges
Hartglas als Oberfläche. Aber ist dann Luft zwischen dem Deckglas und den Zellen?
Das wäre schlecht, da die Zellen bei Erwärmung an Leistung verlieren.

Soweit ich gehört habe, soll Silikon-Vergussmasse UV stabil sein.
Dann kann das Modul überschüssige Wärme in alle Richtungen abgeben.
Oder diese polykristallinen Zellen, die schon auf Glas aufgebracht sind.
Diese aber Rahmenlos von unten abdichten, da sich sonst Regenwasser
und Schmutz ansammelt, der nicht mehr weggespült wird.

Grundsätzlich würde ich wie bei allem, was lange und zuverlässig halten soll,
überdimensionieren. Die LEDs mit weniger als Nennstrom betreiben, dafür
vielleicht 2 oder 3 rein je nach Helligkeit.
Den Akku wesentlich größer als für 12 Stunden Brenndauer benötigt, da er
auch altert und es auch bewölkte Tage gibt.

Und das Modul wieder größer, als für die Akkukapazität zwingend notwendig.
Bei den Baumarktlampen sind nur etwa 20% der Fläche mit Solarzellen bestückt, der
Rest ist schwarzer Kunsstoff, als optische Täuschung :?



Gruß, unoptanium
swatkali
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Sa, 27.06.09, 16:06

Also, meine Überlegungen über die Solarmodule und ihre Umgebung- dies muss ich noch einmal erläutern. Eine Idee ohne Bild auszulegen führt fast immer zu diversen Interpretationen und gleichzeitig auch zu neuen Ideen, die die ursprüngliche Idee bereichern (Was egtl. SUPER ist!!!).

Das robuste Stück Glas würde bei mir both- als Deckel fürs Glasrohr und als Montageplatte fürs Solarmodul dienen. Also oberhalb des Moduls is nix, das Modul muss jedenfalls wasserdicht sein (Reihenfolge: Glasrohr, Glasplatte, Solarmodul drauf). Das Modul wird einfach draufgeklebt und an den Rändern mit Silikone abgedichtet, damit sich kein Regenwasser oder Schmutz ansammeln (genau so, wie unoptanium schreibt). Zuvor werde ich 2 Löcher in die Glasplatte bohren und deren Ränder gut polieren. Diese Glasplatte wird breiter und bisschen grösser sein als das Solarmodul- also die Teile der Glasplatte, die vom Solarmodul nicht abgedeckt werden, wären die unmittelbare Umgebung des Solarmoduls. Und jetzt macht meine Überlegung schon einen Sinn: Wäre diese Umgebung dunkel (also dunkles Glas, was auch designmäsig spitze wäre!), dann würde sie im Schnitt mehr Sonnenstrahlen ziehen (zusammen mit dem Solarmodul, der sowieso dunkel ist), was egtl. die Solarmodulleistug (insb. im Winter oder bei geringer Sonne) fördern sollte. ODER diese dunkle Umgebung des Solarmoduls würde die Sonnenstrahlen eher zu sich ziehen und der Solarmodulleistung schaden. Dies würde ich gerne mit einer Software simulieren oder mich würden schon sekundäre Ergebnisse rund um diese Problematik interessieren. Umgekehrt würde möglich sein, dass so eine weisse Umgebung die Sonnenstrahlen reflektiert und/oder sie Richtung Solarmodul beugt. Oder am Referenzbeispiel der modernen Vakuumrohrkollektoren (Warmwasserproduktion), die unten Spiegel haben: Was würde eine spiegelartige, leicht herausragende, sphärische Umgebung beim Solarmodul bewirken?


Es mangelt noch an Informationen über Solarmodulbeschaffung und ich bleibe auf der Suche nach Adressen! CONRAD, Hupra (nur 0,58V), Ebay ,... wurden schon genannt (Dabei sind kleine Ausmasse, hohe Leistung und Lebensdauer von Bedeutung)

Und die Schaltungen sind egtl. das grösste Problem. Kennt jemand konkrete Links /Stichwort / Art. No? Es ist schon bekannt- es gibt intelligente Schaltungen, die imstande sind 1) sich an den Umgebungsparametern (LEDs, Solarmodule, Akkus) anzupassen und 2) effizientes Energiemanagement ermöglichen (z.B. Energie der Sonnentage in die Wolkentage umverteilen, Stromzufuhr über die Nacht managen usw.) Kostenpunkt: um die 10 EUR.

Und wo sind einfache Schaltungen zu besorgen? Wenn ich richtig verstanden hab, werden Schaltungen gesucht, die LED-Strom von über 20mA liefern.

Grüsse
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Qs'Tree
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Sa, 27.06.09, 23:07

Dunkle Oberflächen „ziehen“ keine Sonnenstrahlen an, sondern absorbieren diese. Einziger Effekt, diese Flächen werden erwärmt und im Hochsommer sogar extrem heiß. Umgekehrte Wirkung bei weißen Oberflächen, Strahlung wird reflektiert und die Oberfläche erwärmt sich dadurch weniger.
Durch dunkle Oberflächen werden also keine zusätzlichen Strahlen zur Stromgewinnung gewonnen. Sonnenstrahlen verlaufen immer parallel, wenn du also zusätzliche Strahlung auf dem Solarmodul haben möchtest, geht so was nur durch Spiegelung & Lichtbrechung, Prinzip CPC-Spiegel bei Vakuumröhrenkollektoren, wie du schon erkannt hast. Eine Bestrahlung von „unten“ bringt bei Solarzellen aber nichts. Solarmodule darum eher über- als unterspezifieren, gleiches gilt für die Akkus. Optimal wäre weiterhin ein senkrechter Einfall der Sonnenstrahlen auf die Solarzelle und eine Mitführung der Solarzelle vom Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang. Beides ist aber aufwändig und hier wohl mit Kanonen auf Spatzen geschossen.

Bei der Abdichtung durch Silikon bitte kein Billigprodukt aus dem Baumarkt. 0815 Silikon wird der aggressiven UV-Strahlung nicht lange standhalten, vergilben, verspröden & reißen.
Dann hast du vielleicht viel Geld für teure Komponenten investiert und wegen so was steht die Lampe dann unter Wasser.

Einfache Schaltungen lötet mal selbst :wink: :wink: :wink:
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Sailor
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So, 28.06.09, 09:51

Einfache Schaltungen lötet mal selbst
... spart dabei Geld und hat eine gute Einstiegsschaltung in die Elektronik.

Eine so einfach aufzubauende Schaltung mit so vielen Variationsmöglichkeiten und so geringem Fehlerpotential wie die von Qs´Tree wirst Du nur selten finden.

Einen besseren Wirkugsgrad kannst Du nur durch Kühlung der Solarzellen (in der wärmeren Jahreszeit), Konzentration von Licht durch Spiegel (bei diffusem Licht eher unwirksam und aufwändig) oder durch Solarnachführung (aufwändig) erreichen.

Die Nachführung wäre ein nächster (Lern-) Schritt.

Wenn Du schwarze Flächen um die Solarzelle macht, sollten die wärmetechnisch gut von der Zelle getrennt sein. Der Wirkungsgrad der Zellen nimmt mit Erwärmung ab.
swatkali
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Di, 30.06.09, 18:21

Hallo,

Gestern habe ich meine Solarleuchten stolz repariert. Und hierfür bin ich Euch sehr dankbar. Die LEDs habe ich genau so ausgewählt wie vorgeschrieben. Solarmodule und Akkus funktionieren ebenfalls einwandfrei. Die Wertschöpfung beläuft sich nach der kleinen Reparatur auf etwa 200 EUR. DANKE!

Und dies ist nur der Anfang. Bald werde ich (hoffe ich mal!) meine Solarleuchte im Eigen(Fertig-)bau präsentieren. Dabei werde ich oben kein dunkles Glas einsetzen- dies war ein wichtiger Hinweis.

Insofern ist unser Thema bei weitem nicht abgeschlossen.

Grüsse
krckHT
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Mi, 01.07.09, 08:51

Hallo Swatkali

etwas verspaetet gebe ich Dir hier meine Stellungnahme zu Deiner Frage nach Schaltungen fuer LED-Lampen

ich habe alle Schaltungen dieses Threads und des Threads "HowTo einer Solarlampe" sowie ca. 20 LED-Lampen mit
anderen Schaltungen aus unterschiedlichen Quellen nachgebaut
ca. 60 Lampen befinden sich (mit und ohne Lampengehaeuse) im Test, einige sind mittlerweile "verstorben"
ca. 20 Lampen werden mit fertigen oder nachgebauten Bausaetzen, Modulen betrieben

Zwischenergebnis Schaltungen:

Beste Schaltungen
Bewertungspunkte: Helligkeit der Led(s), Zuverlaessigkeit, Einstellbarkeit Einschaltzeitpunkt, Einfachheit des Nachbaus

Schaltung Qs'Tree 3,6V mit 3 LED 5mm
Schaltung Sailor mit P5 aus diesem Thread
Schaltung Beatbuzzer aus dem Thread "HowTo einer Solarlampe"

alle anderen Schaltungen - insbesondere die "industriellen" sind weniger geeignet oder sogar unbrauchbar
meiner Meinung nach und auch nach meiner bis jetzt gemachten Erfahrung sind die oben aufgefuehrten Schaltungen
die am besten geeigneten (nicht komplex, zuverlaessig, einfach zu loeten)

ab naechste Woche werde ich mich ausschliesslich nur noch mit der evtl. Weiterentwicklung dieser Schaltungen
beschaeftigen

nun moechte ich mich noch kurz vorstellen
ich bin 62 Jahre alt, maennlich, und nach 35 Berufsjahren groesstenteils in Uebersee verbracht, seit Maerz im "Beinah- Ruhestand", lebe jetzt in Frankreich (West-Vogesen) von Maerz - September, uebrige Zeit in Sued-Italien,
bin Elektronik-Laie
mit Aufmerksamkeit und Freude lese ich diesen Thread seit etwa 7-8 Monaten, und bin erstaunt ueber die Kreativitaet
der Teilnehmer. Danke an alle Autoren dieses Forums, Ihr habt mir viel gegeben
ich werde ab jetzt versuchen, aktiv an diesem Forum teilzunehmen, bin aber noch ab und zu beruflich engagiert und in dieser Zeit nicht im Forum anwesend

auf bald
Broxin
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So, 05.07.09, 11:40

Hallo krckHT

freu mich schon auf deine weiterentwicklungen

mfg Broxin
krckHT
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So, 05.07.09, 21:49

ja, es scheint mir,als seien einige Schaltungen -ich beziehe mich hierbei insbesondere auf die 3,6V-Schaltung Qs'Tree - elektronisch "ausgereizt", jedenfalls was den Aufwand betrifft (etwas besseres zu diesem Preis und zu diesem vertretbaren
Aufwand habe ich bis jetzt nicht gefunden)
ich denke zur Zeit ueber eine Kuehlung der Solarzellen nach; ich betreibe die Schaltung von Qs'Tree mit 2 Solarzellen -
Schott 4,8V parallel -, die z. Zt. bei diesen Temperaturen (Aussentemperatur Luft bis zu 35 Grd Celsius, Temperatur
auf der Glasoberflaeche bis zu 95 auf der Unterseite bis zu 64 Grd Celsius) nur noch 56 - 59 mA in die Akkus einspeisen.

Da muesste sogar selbst mit reiner Konvektionskuehlung mehr zu machen sein; es muss ja nicht gleich eine N2-Kuehlung
sein :D
liveandi
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Di, 28.07.09, 00:54

Hallo,
durch Zufall bin ich auf dieses Forum gestoßen. Das Thema Solarleute im Eigenbau hat sofort mein Interesse gewecktt. Nun habe ich beschlossen mich auch mal daran zu versuchen. Ich muss aber da zu sagen dass ich nicht gerade die größte Ahnung von der Materie habe. Deswegen hoffe ich dass mir der eine oder andre helfen kann. :roll:

Ich möchte gerne meine Einfahrt mit 12 Solarlampen mit jeweils 3 Nichia LED weiß 44000mcd 5mm bestücken. (Oder geht es noch heller bei akzeptabler Leuchtdauer?) Die Gehäuse der Lampen habe ich so weit schon fertig. Aus Platz gründen und der Optik halber kann ich aber nicht die Solarzelle auf der Lampe anbringen.

1) Gibt es eine Möglichkeit die Schaltung von Qs'Tree mit den 3 Akkus so zu umzubauen das ich alle 12 Lampen mit nur einer großen Solarzelle betreiben kann? Wenn ja, wie muss ich vorgehen, welche Solarzelle könnt ihr mir empfehlen und welche Bauteile benötige ich dazu noch :!: :?:

2) Oder ist es möglich nur eine Solarzelle und ein Akku für alle Lampen zu benutzen :!: :?: Wie groß sollte der Akku ausfallen und sind Gelakkus für so etwas geeignet :?:
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Sailor
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Di, 28.07.09, 08:19

Wie Du aus meinen Beiträgen auf der vorherigen Seite erkennen kannst, habe ich die Schaltung schon für 2 High-Power-LED´s mit einem entsprechenden Solarpanel auf 7,5 Volt aufgebaut.

Für Dein Vorhaben mit drei LED´s sollte die Schaltung mit 12 Volt betrieben und die LED´s einer Leuchte in Reihe geschaltet werden. Somit wird jede Leuchte mit 12 Volt und 20 mA betrieben.

Die 12 Volt sind jedoch nur die "Vorgabespannung", die tatsächliche Spannung in Deinem System ist nach Ende der Ladephase bzw. zu Beginn Leuchtphase höher, je nach Akkutyp 13,5 Volt bis 14 Volt. Dementsprechend muss der Vorwiderstand berechnet werden. Hier würde ich sogar versuchen, 4 LED´s in Reihe schalten, um die Verluste über den Widerstand kleiner zu halten.

Wenn die Leuchten über den größten Teil des Jahres betrieben werden sollen, sollte der Akku mindestens in der Lage sein, die Leuchten über zwei 12-Stunden-Nächte zu bringen. D.h. er müsste mindestens eine Kapazität von

2 x 12 Stunden x 0,02 Ampere/Leuchte x 12 Leuchten = 5,76 Amperstunden (Ah) haben. Da wurde ich schon eine gute Stufe höher greifen, auch um mal mehrere trübe Tage überbrücken zu können und eine Überladung auszuschließen.
Wie groß, kannst Du selbst bestimmen (errechnen).

Die Solarzelle sollte in der Lage sein, bei 5 bis 6 Stunden Sonnenschein den Energiebedarf für 2 Tage zu decken, d.h. sie sollte in dieser Zeit etwa 1 Ampere liefern. Damit käme ein 10 Watt - Modul in Betracht.

Bei geringer Akkugröße muss eine Überladeschutz vorgesehen werden, damit der Akku im Sommer nicht "überläuft" (in die Gasungsphase kommt).

Die Ausführungen sind mehr als Denkanstöße gedacht. Abweichungen nach Deinen Vorstellungen sind möglich.
liveandi
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Di, 28.07.09, 12:34

Vielen Dank für die schnelle Antwort!
Mit den 4 Leds pro Lampe leuchtet mir ein . So werde ich das dann auch machen.

2 x 12 Stunden x 0,02 Ampere/Leuchte x 12 Leuchten = 5,76 Amperstunden
Warum rechnet man 2x12 Stunden?
Vielleicht kann sich einer mal bitte die Mühe machen um für mein Vorhaben eine Schaltung zu erstellen :?:
Mehr wie eine Schaltung nachbauen, ist mit meinen Kenntnissen einfach nicht drin :oops: :oops:
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Sailor
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Di, 28.07.09, 13:12

Das sind 2 Nächte zu je 12 Stunden. Damit kommst Du relativ weit in den Herbst und fängst relativ früh im Frühjahr wieder an. Nur Dezember und Januar werden auch mit dieser Faustformel eng: sehr lange Nächte und wenig Licht am Tag.

Die Sonne steht bei uns zum Jahresanfang mittags nicht so hoch wie in der Jahresmitte morgens um 7 Uhr!

Bei 4 LED´s solltest Du einen FET als Endstufentransistor benutzen.

Zu den LED´s noch: Wenn Du nicht mit einem Totalreflektor und einer Spiegelkalotte arbeitest, sollten die LED´s einen größeren Abstrahlwinkel haben und leicht schräg gestellt sein. Dann wäre diese LED besser geeignet.

Eine weitere Diskussion findest Du in diesen Beiträgen.
swatkali
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Mi, 06.01.10, 14:30

Servus, Sailor

Hab versucht Deine erste Solarleuchten-Schaltung (S.13) nachzubauen. Folgendes Problem tritt immer wieder auf: Poti für die Leuchtstärke verbrennt wenn ich Richtung "Max" drehe. Die LEDs leuchten unabhängig davon ob die Solarzellen angeschlossen sind oder ob es dunkel/hell ist! Die Trimm-Potentiometer habe ich wie folgt angeschlossen: a) Poti für den Einschaltzeitpunkt (von vorne betrachtet): den linken äusseren Anschluss hab ich frei gelassen; den mittleren (Schleifkontakt) hab ich mit R1 verbunden; den rechten Poti-Anschluss hab ich mit dem mittleren Bein des BC 546 verbunden. b) Poti für die Leuchtstärke (von vorne betrachtet): den linken äusseren Anschluss hab ich frei gelassen; den mittleren (Schleifkontakt) hab ich mit 1N5817 und R4 verbunden; den rechten Poti-Anschluss hab ich mit dem C des BC 546 sowie mit dem B des BD 241 verbunden.
Beide Transistoren haben unterschiedliche C/B/E - Reihenfolge, hab sie hoffentlich richtig angeschlossen.
Die 1N5817 steckt mit dem schwarzen Streifen nach rechts...
Die Solarmodule sind 2X Artikel-Nr.: 112240 - 62 bei Conrad (insg. 8,4V und 2X0,085 = 0,170A)


Könntest Du bitte /wenn verfügbar/ auch relevante Messwerte über die Effizienz (Spannungs-, Strom-,....-verluste) und Verlässlichkeit Deiner Versuch-Solarleuchtensteuerung angeben? Hast Du auch die anderen 2 Steuerungen getestet?

Ich hab vor, dass wir User hier im Forum in naher Zukunft einige leistungsstarke und geprobte Solarleuchtensteuerungen geniessen und dass jeder die reale Möglickeit hat eine eigene Solarleuchte zu bauen, ein zufriedenstellend starkes Licht im Garten zu bewundern, die Nachbarschaft in Sache Green Light zu überzeugen und seinen kleinen aber wertvollen Umweltbeitrag eigenhändig zu leisten!!!!

Time changes! Light changes! Let make it happen, let be pioneers, let be proud to say someday
"...yes, we were really on the moon..."


Grüsse!!!
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Mi, 06.01.10, 17:49

Schaltung 1 und 2 "laufen" zur Zeit, wenn man es bei dem Wetter und der möglichen Sonnenergie so nennen kann.

Schaltung 3 habe ich aufgebaut, kommt jedoch erst im Frühjahr an eine weitere Anlage. 2 und 3 werden 12 Volt anlagen.

Zu Deinem Problem mit R3:

Wenn R 3 gegen 0 geht und der BC546 geöffnet hat, fließt fast Kurzschlusstrom. Max. ist bei etwa 10 Kiloohm, abhängig von der Kennlinie des gewählten Transistors (BD 241).

Wenn die LED´s leuchten, ist jedoch der BC546 geschlossen, so dass nur der Basisstrom durch den BD 241 fließt.

Wenn Dieser Strom in Richtung Kurzschlussstrom geht, so ist der BD 241 entweder falsch angeschlossen oder geschossen.

Kurzschlussstrom ist hier der max. Strom aus den Akkus.

Zur Effizenz der Schaltung:

Die Schaltung lädt, wenn die Spannung der Solarzellen über der Akkuspannung+Schottky liegt. Schwächeres Licht wird nicht genutzt.
Dazu müsste ein aufwändiger MPP-Regler genommen werden, der die von den Solarzellen kommende Spannung sowohl hoch- als auch runterregeln kann und den Ladevorgang damit besser steuert.

Bei unseren kleinen Strömen ist die Effizienz durch den Eigenverbrauch dieser Schaltung jedoch kleiner.

Die Helligkeitssteuerung ist ein veränderlicher Widerstand (bzw. eine lineare KSQ). Die Verluste einer getakteten KSQ wären größer, da wir mit der dicht am Spannungsbereich der LED´s liegenden Betriebsspannung nur noch sehr kleine Verluste in diesem Bereich haben.
swatkali
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Mo, 01.02.10, 01:05

Super, die Schaltug läuft in Praxi. Zu Besonderheiten und noch einigen empirischen Erkenntnissen komme ich später noch mal.

Bleiben wir beim Thema EFFIZIENZ

1) Im Gegensatz zu meiner Begeisterung für Photovoltaics und LEDs(deren Kombination irgendwie 100% zukunftsweisend scheint! ) verstehe ich nur wenig von Electronics&Co. Daraus lässt sich vermuten, ich hab eine differenziere Denkweise wenn es um die Effizienz von Solarbeleuchtung und den Einsatz von High Power Leds geht. Meine Idee muss auf jeden Fall raus- damit sie evtl. umgesetzt wird, wenn sie Potential hat. El. Fachkompetenz(auch Intelligenz!) wird dringend gebraucht:

Wie wärs, wenn bei schwächerem Licht (keine oder wenig Sonne am Himmel) ab einem kritischen Leistungswert der Solarmodule (im konkreten Fall- die Schaltung von Sailor- Spannung kleiner 6V) nur noch die Hälfte der Akkus (bzw. insg. 3,6V Akku(nenn)spannung) effektiv geladen wird? D.h. Spannung und Strom laden in diesem Fall nur 1 Akku, doch die erforderlichen Werte des Ladevorgangs stimmen opt. Wäre so einer "Getriebe-Aufbau" einer Solarleuchtensteuerung machbar, würde sich dann der "aufwändige MPP-Regler...der die von den Solarzellen kommende Spannung sowohl hoch- als auch runterregeln kann und den Ladevorgang damit besser steuert" - wie Sailor oben richtig schreibt, einfach erübrigen oder wenigstens relativieren...

Seit gestern geniesse ich meine neueste, selbstgebaute Soarlampe im Garten. Für sie habe ich u.a. nagelneue LiIo Akkus (2 Stück a 3,7V, 2600mA http://www.dealextreme.com/details.dx/sku.28677 , Wartezeit > 1 Mo.!) besorgt. Als Pack ergeben sie bzw. 7,4V und 2600mA als N-Werte. Testwerte und Ladeverhalten im Solarleuchten-Einsatz werde ich erst ermitteln.
Wenn ich die Idee von oben zeichnen würde, würde eine "mechanische" Darstellung so ausschauen: Mit einem Schalter zwischen dem + (Akku A) und -(Akku B) Pol der beiden Akkus im Pack. Dieser Schalter schaltet aus wenn die Spanung des Solarmoduls kleiner z.B. 6V ist (nur einer der Akkus wird geladen) bzw. ein, wenn V>6 (beide Akkus werden geladen). Nachts laufen natürlich beide Akkus- der eine evtl. besser geladen wie der andere doch das trübere Wetter gut zum Leuchten genutzt.

Die Frage ist nun ob so was elektronisch possible ist, ob es Sinn macht und wenn ja, wie man diese "Innovation" auf die Sprache der Elektronik übersetzen könnte? Der Solarstrom sollte mit Erreichen des kritischen Wertes nur noch den einen Akku laden (sinnvoll an so einem Schaltplan wäre vielleicht auch, dass wenn der Akku A bei schwachem Licht voll geladen wird der kleinere als 6V Ladestrom auf Akku B schaltet). Würde man 6 Ni Mh a 1,2V einsetzen, hätte das "Getriebe" in der Schaltung jeweils 6 Gänge (jeweils aufwändigere Ausführung). LiIo protected recharchable batteries haben jedoch im Vgl. zu Ni Mh batteries einen natürlichen Überlade- und Tiefladeschutz, was aus meiner Sicht für Solarbeleuchtungszwecke einfach gut und sicher ist.

Auch die schwächeren Solarströme zum Laden der Akkus nutzen zu können- welche sind die Alternativen die im Moment eingesetzt werden (neben MPP-Regler), wie funktionieren die und könnte man auch so was als Slarleuchtensteuerung(Miniaturansicht :) ) bauen? Weiss jemand was zum Thema? Photovoltaics&LEDs sind echt eine kraftvolle, faszinierende Mischung...

2) An zweiter Stelle- die Minimisierung des Eigenverbrauchs der Schaltung (Wärme als Output, kein Licht)

Vor 1 Mo. habe ich mir die Outdoor Energiesparlampe ( http://www.pollin.de/shop/dt/NTE1ODY0OT ... ELION.html ) bei Pollin gekauft - und die hat einen Dämmerungssensor (Infrarot-Sensor).
Ist Folgendes sinnvoll im Solarleuchten-Kontext: Solarmodul lädt tagsüber ungestört die Akkus. Zwischen Akkus und High Power Leds gibts einen ägnlichen Sensor. Wär dann die "Schaltung" nicht sehr effizient(z.B. Infrarot-Steuerung)? Was wären die AC / DC-Werte beim Einsatz eines solchen Sensors...Weiss jemand wo solche, zu unserem Einsatzzweck passende Sensoren(vielleicht als Bauelemente) zu finden sind und wie sie dann überhaupt heissen? Foto-....., Infrarot-......

Jegliche Stellungnahmen sind erwünscht. Nur action bringt improvement .... and perfection
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Sailor
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Mo, 01.02.10, 09:12

Zu der Akku-Schaltung:

Die Akkus in einer Reihe müssen immer die gleiche Ladung aufweisen, sonst wird der zuerst entladene Akku beim entladen zerstört. Das folgt daraus, dass über die stärker geladenen Akkus noch ein Strom durch den bereits entladenen Akku fließt, der diesen im schlimmsten Fall umpolt.

Die Zerstörung wird durch einen Tiefentladeschutz bei jedem Akku zwar ausgeschlossen, allerdings trennt dieser Akku dann den Verbraucher und die zusätzliche Ladung in den verbleibenden Akkus wird nicht mehr genutzt.

Zur Ladung bei geringer Einstrahlung:

In meiner 7,2 Volt-Anlage fließen bei vollem Sonnenschein direkt auf die optimal ausgerichtete Solarzelle bis zu 280 mA. Ein leichter Schatten lässt den Strom auf 200 mA, eine Wolke auf 120 mA und bedeckter Himmel auf 80 mA einbrechen (ca. Werte, bei fast entladenen Akkus gemessen). Wenn die Akkus bereit gut geladen sind, geht der Strom deutlich zurück.

Wenn die Spannung der Solarzelle unter die Spannung der Akkus fällt, ist nur bei bei leeren Akkus noch ausreichend Licht, ein paar mA in die Zellen zu bringen. Bei halb gefüllten Akkus würde ein MPP-Regler wohl auch noch etwas Energie in den Speicher pumpen, allerdings zu dem Preis eines Energieverbrauchs des Reglers über 24 Stunden. Der Regler nutzt also in so kleinen Anlagen nichts, er könnte sogar negativ in die Energiebilanz eingehen.

Bei größeren Anlagen sieht das anders aus, da dort die zusätzliche Energieernte einen größeren Anteil im Verhältnis zum Energieverbrauch des Reglers hat.

Minimisierung des Energieverbrauchs:

Der Charme unserer Schaltung liegt ja gerade darin, dass kein zusätzlicher Sensor zur Bestimmung des Schaltzeitpunktes benötigt wird. Allein die Spannung der Solarzellen reicht als Messgröße aus.

Zur Effizienz der Schaltung:

Die gesamte von den Solarzellen erzeugte Energie wird direkt zu den Akkus geführt. Der einzige Verlust ist über die Schottkydiode (etwa 0,08 Watt bei vollem Sonnenschein). Die Tagabschaltung benotigt etwa 0,008 Watt. Viel weniger geht nicht mehr. Lediglich der Ersatz des Leistungtransistors durch einen MOSFET lässt die Verluste nachts noch etwas zurückgehen.

Schade, die Ideen waren zu gut!
swatkali
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Mo, 01.02.10, 22:40

Ok, die Idee lässt sich trotzdem weiterentwickeln

Wie wärs wenn man 2 Solarmodule einsetzt (z.B. 2x(4,8V / 200mA) oder 2x(8,4V / 100mA)) und der Schaltplan je nach Lichtverhältnissen zwischen Reihen- und Parallelschaltung der Solarmodule intelligent wechselt..... Dabei können Akku A und Akku B selektiv zusammen oder getrennt (gewisse Zeit Akku A , gewisse Zeit Akku B - bis Erreichen gewisser Schwellwerte der Ladung), jedoch als Bruttoergebnis gleichmässig geladen werden.
Eine weitere Alternative könnte sein, das System wechselt selektiv je nach Lichtverhältnissen zw. Reihen- und Parallelschaltung der Akkus- so hat man entweder (3,7V und 2x2600mAh) oder (2x3,7V und 2600mAh) zum Laden.

Ist doch kein rationales Zusammenspiel dieser Parameter und Alternativen irgendwie zielführend?
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Sailor
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Di, 02.02.10, 10:37

Dazu müssen wir zunächst die Ausgangsgrößen betrachten, die für eine Solarzelle in Frage kommen:

Leerlaufspannung:
Diese Spannung wird erreicht, wenn die Solarzelle nicht angeschlossen ist. Der Lastwiderstand geht gegen Unendlich. Strom fließt nicht.
Bei Siliziumzellen liegt diese Spannung bei etwa 0,62 Volt pro Zelle.

Kurzschlusstrom:
Dieser Strom wird erreicht, wenn die Zelle kurzgeschlossen ist. Der Lastwiderstand geht gegen Null. Spannung ist nicht mehr messbar.

Maximale Energieausbeute:
Die maximale Energieausbeute wird erreicht, wenn in einem Graphen unter der Spannungs-/Stromkennlinie die größte Fläche bleibt, also U x I das größte Produkt ergibt. Der Punkt, an dem sich sich Spannungs- und Stromkennlinie über dieser größten Fläche schneiden, wird MPP (Maximum-Power-Point) genannt.

Um diesen MPP über die verschiedenen Belichtungsverhältnisse zu halten, muss der Lastwiderstand angepasst werden. Dabei gilt die Regel geringe Einstrahlung = großer Widerstand und hohe Einstrahlung = kleiner Widerstand.

Diese Einstellung des Lastwiderstandes macht ein Maximum-Power-Point-Tracker (MPPT), indem er bei weniger Strahlungsleistung den vorgebenen Lastwiderstand kurzzeitig von der Zelle trennt und so den Widerstand erhöht.

Mit einer Absenkung des Widerstandes, wie Du ihn bei kleiner Einstrahlungsleistung vorsiehst, fällt die Spannung noch weiter ab, so dass auch der eine Akku-Pack nicht geladen werden kann.

Die Alternative, bei geringer Einstrahlung zwei Zellen in Reihe zu schalten, ist demgegenüber grundsätzlich möglich. Allerdings ist nur eine zusätzliche Ladung ab einer bestimmten Mindesteinstrahlung möglich, da nur die Möglichkeit Ein/Aus besteht. In dem dazwischenliegenden "Graubereich" (z.B. zwischen 0,52 Volt und 0,35 Volt Zellenspannung) fällt die Ladung komplett aus. Und was unter 0,35 Volt Zellenspannung noch an Energie zu ernten ist, kann vernachlässigt werden. Was nicht von der Sonne kommt, kann auch nicht eingefangen werden.

Neben einem MPPT bietet sich zur besseren Energieausbeute bei gleicher Fläche die Nachführung der Solarzelle zum Sonnenstand an. Dabei sind bei Sonnenschein 25% bis 30% Mehrertrag möglich, bei bedecktem Himmel geht der Mehrertrag allerdings gegen Null.

Ich habe für meine kleine Anlage 3 horizontale und 3 vertikale Stellungen, die ich manuell bediene.

Horizontal: morgens - mittags - nachmittags
Vertikal: Winter - Frühling/Herbst - Sommer

Die horizontale Verstellung bringt nur in den Monaten April bis September messbar mehr Energie in die Akkus, während die steile Stellung der Zellen im Winter und die flachere Stellung im Sommer messbare Mehrerträge liefert.
nullhorn
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Registriert: Mi, 24.03.10, 10:05

Mi, 24.03.10, 10:59

Hi Leuz,

bevor ich mit meinem Post loslege wollte ich, in alter Forenmanier, mich auch erst ma vorstellen.

Ich bin der Flo, bin 25 Jahre, komme aus Bad Neustadt, das liegt in Nordbayern/Rhön-Grabfeld und würde mich selbst als Elektronewb bezeichnen. Ich habe "intervallmäßig" immer mal wieder so Anfälle was mit LEDs und Niedrigstrom zu basteln.
Vergesse aber auch sehr schnell u sehr oft wieder was das alles nach sich zieht oder nach sich ziehen kann.

Ich bin über ein anderes Forum auf diesen Thread hier gestoßen, da er genau das ist was ich suche - hoffe ich zumindest.
Ich habe aus m Baumarkt so ne 1,99 Gartenleuchte geholt um mal zu sehen, was da alles an "Elektronik" verbaut ist.
Diese Billigdinger bestehen ja aber nur aus Zelle, Sensor/Diode, Akku, 1 LED.

Ich möchte 4 - 9 LEDs (rot ODER blaue, so hell wie möglich) über eine Solarzelle mit einer Dämmerungsschaltung betreiben.
Ich habe mir auch schon das SLS 2 und die Schaltung von Tree angeschaut. Außerdem hab ich mir in der Bucht diverse Zellen
angeschaut,...
http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?Vie ... 0518885276
http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?Vie ... 0562975184
http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?Vie ... 0437123689

Jetzt bräuchte ich von euch Experten ma n Ratschlag was (LEDs, Akku, SLS?, sonstige Schaltung, Zellen) ich wie und wo verbauen sollte. Grundsätzlich muss ich sagen, die LEDs sollen NICHT zur Beleuchtung dienen sondern hinter einer geschliffenen Plexi einen Gloweffekt erzielen. Ich kann jetzt grad noch nicht sagen ob ich 4 oder doch 9 LEDs brauche aber vlt. sagt auch jmd von euch, ich soll ganz andere nehmen.

Wie gesagt, Elektronewb bin ich aber handwerkliches Geschick, Lötkolben und Multimeter sind immer an meiner Seite.

Vielen Dank schon mal.
Gruß
Flo

P.S. Passt jetzt vlt. net ganz ins "Eigenbau"-Thema mit rein. Aber um es einen Elektro-Newb zu erleichtern, könnte man doch auch sowas hier nehmen oder?
Wäre dann zwar nur noch "Plug'n'Play" aber würde doch gehen mit 4,9,20 roten/blauen LEDs oder?

http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=3; ... 87592d9b3b
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Sailor
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Mi, 24.03.10, 16:12

Herzlich Willkommen im Forum!

Zunächst eine Bitte zu den Ebay-Links: Da diese meist sehr schnell nicht mehr zu öffnen sind bitte ich Dich, dort die Daten der Solarzellen einzusetzen. Sonst werden in kurzer Zeit weder Frage noch Antwort verstanden.

Plug and Play ist zwar schneller, dafür aber weniger mit einem geringeren Selbstachtungsfaktor versehen. :oops:

Die von Qs'Tree vorgestellte Schaltung arbeitet wie die abgewandelten Versionen sehr zuverlässig und verlustarm und ist sehr einfach aufzubauen. Warum also nicht versuchen und durch die Wahl der richtigen Komponenten (auch der LED´s und der Akkus) mehr Licht und/oder längere Leuchtdauer zu erreichen als dies mit den Gartenspargeln möglich ist?
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