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Tobias M.(R)

22.06.2019,
11:33
 

Spannungsbegrenzung für Solarboot (Elektronik)

Vielleicht kann mir ein netter Mensch helfen: Ich will mit meinem Sohn ein ferngesteuertes Solarboot bauen. Da ich wenig Ahnung von Elektronik habe, verwenden wir ein fertiges ferngesteuertes Carrera-Boot als Basis und haben einen Katamaran-Rumpf aus Balsaholz darüber gebaut, der zwei Solarzellen mit sechs Volt und drei mit zwei Volt, die in Reihe geschaltet sind, trägt. Das Carrera-Boot arbeitet mit einem Lithium-Ionen Akku mit 3,7V (AA-Zelle). Zum Laden steckt man diesen an ein Steckernetzteil, das 4,2V liefert. Die Solarzellen liefern bei voller Sonneneinstrahlung gemessen 7,3V. Gesucht ist nun eine kleine Schaltung zur Spannungsbegrenzung. Meine Vorstellung ist, die Solarzellen einfach zum Akku und der Elektronik des Bootes parallel zu schalten, um das Boot anzutreiben und gleichzeitig den Akku zu laden. Geht das überhaupt? Wenn ja, brauche ich wahrscheinlich mindestens eine Z-Diode und einen Vorwiderstand. Wie berechne ich das und welche Spannung sollte ich wählen? (3,7V? 4,2V?). Vielen herzlichen Dank für eure Hilfe schon mal :-)

olit(R)

E-Mail

Berlin,
22.06.2019,
11:46
(editiert von olit
am 22.06.2019 um 12:15)


@ Tobias M.

Spannungsbegrenzung für Solarboot

» Gesucht
» ist nun eine kleine Schaltung zur Spannungsbegrenzung.

Hier stelle ich ein Prinzip vor. Es dient als Erhaltungsladegerät für eine Motorradbatterie.
Kann man aber auf 4,2V umdimensionieren.


edit.:
Dimensionierung für 4,2V:
Den 1 Ohm Shunt Widerstand zur Strommessung könnte man weglassen.
Der obere 750kOhm Widerstand muss auf 130kOhm verkleinert werden.
Der 20 Ohm Widerstand im Kollektor vom BD135 zur Leistungsreduzierung ist bei der geringen Spannung von 4,2V nicht erforderlich.

schaerer(R)

Homepage E-Mail

Kanton Zürich (Schweiz),
22.06.2019,
12:31

@ olit

Schwingen auf Teufel komm raus...

»

Hast Du anstelle des Haudegen-Elko :-D über der Diode, mit Kerkos im 1nF- oder 10nF-Bereich zwischen Basis und Kollektor bei den Transistoren ausprobiert? Vieleicht auch 100 nF.

Bin gespannt, ob das hier was bringt.... :lookaround:

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

olit(R)

E-Mail

Berlin,
22.06.2019,
12:53

@ schaerer

Schwingen auf Teufel komm raus...

» »
»
» Hast Du anstelle des Haudegen-Elko :-D über der Diode, mit Kerkos im 1nF-
» oder 10nF-Bereich zwischen Basis und Kollektor bei den Transistoren
» ausprobiert? Vieleicht auch 100 nF.
»
» Bin gespannt, ob das hier was bringt.... :lookaround:

Nee, währe vielleicht eine gute Idee gewesen.
Ob der 4µF SMD Kondensator über der Diode noch erforderlich ist weiß ich nicht.
Nach dem ich den 220µF Elko am Eingang einfügte, habe ich nicht getestet ob der 4,7µF Kondensator noch erforderlich ist und habe ihn drin gelassen.
Das Ding ist seit einiger Zeit an einer kleinen Blechgarage montiert. Um daran herum zu experimentieren müsste man die gleiche Schaltung noch mal aufbauen.

Nebenbei habe ich festgestellt, dass das Ding temperaturabhängig ist. Zufälliger Weise ist die Tendenz dem Temperaturverhalten, zumindest in der Richtung, den Akkueigenschaften angepasst und nicht gegenläufig. :- )


olit(R)

E-Mail

Berlin,
22.06.2019,
13:43
(editiert von olit
am 22.06.2019 um 13:53)


@ schaerer

Schwingen auf Teufel komm raus...

» »
»
» Hast Du anstelle des Haudegen-Elko :-D über der Diode, mit Kerkos im 1nF-
» oder 10nF-Bereich zwischen Basis und Kollektor bei den Transistoren
» ausprobiert? Vieleicht auch 100 nF.
»
» Bin gespannt, ob das hier was bringt.... :lookaround:

Ich habe die Schaltung noch mal zusammengesteckt.
Der Kondensator über der Diode war eine unnötige Installation

Ohne 4,7µF über Diode.
Ohne 220µF Eingangselko.
Ohne 220nF am Ausgang!!
Es schwingt nichts!

220nF am Ausgang gesteckt und es schwingt!!!

Am S9012 größer 47nF erforderlich (100nF) von Kollektor nach Basis unterdrückt die Schwingungen.

Diese 100nF wieder entfernt und 220µF am Eingang gesteckt, schwingt auch nicht. :-)

edit.:
Speisung der Schaltung vom Stromgeregelten Labornetzteil.

xy(R)

E-Mail

22.06.2019,
16:21

@ Tobias M.

Spannungsbegrenzung für Solarboot

» Die Solarzellen liefern bei voller Sonneneinstrahlung gemessen 7,3V.

Und wieviel Kurzschlusstrom?

schaerer(R)

Homepage E-Mail

Kanton Zürich (Schweiz),
22.06.2019,
19:01
(editiert von schaerer
am 22.06.2019 um 19:03)


@ olit

Zum Schwingen reizen...



» Ich habe die Schaltung noch mal zusammengesteckt.
» Der Kondensator über der Diode war eine unnötige Installation
»
» Ohne 4,7µF über Diode.
» Ohne 220µF Eingangselko.
» Ohne 220nF am Ausgang!!
» Es schwingt nichts!

Wenn nichts schwingt, weiss man trotzdem noch nicht, wir kritisch das rückgekoppelte System ist. Dann muss man es "reizen" und schauen ob am Oszi eine gedämpfte Schwingung zu sehen ist.

Man könnte das mal mit einem NPN-Transi versuchen, parallel zum 68-Ohm-R. Kollektor an Basis und Emitter an Emitter von BD135. An die Basis des zusätzlichen NPN-Transi ein Widerstand und zwischen Widerstand und GND (blauer Ring) ein steuerbarer Rechteckgenerator schalten und mit der Grequenz spielen.

Ich denke, das wäre ein Versuch wert.... »

» 220nF am Ausgang gesteckt und es schwingt!!!

Probier mal, weil ein niederohmiges System, parallel dazu ein Elko, z.B. 10 µF oder auch mehr.

BTW: Es wäre nützlich für die Diskussion, wenn die Bauteile bezeichnet wären... :-|

--
Gruss
Thomas

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olit(R)

E-Mail

Berlin,
22.06.2019,
23:42
(editiert von olit
am 23.06.2019 um 00:01)


@ schaerer

Zum Schwingen reizen...

» Wenn nichts schwingt, weiss man trotzdem noch nicht, wir kritisch das
» rückgekoppelte System ist. Dann muss man es "reizen" und schauen ob am Oszi
» eine gedämpfte Schwingung zu sehen ist.
»
» Man könnte das mal mit einem NPN-Transi versuchen, parallel zum 68-Ohm-R.
» Kollektor an Basis und Emitter an Emitter von BD135. An die Basis des
» zusätzlichen NPN-Transi ein Widerstand und zwischen Widerstand und GND
» (blauer Ring) ein steuerbarer Rechteckgenerator schalten und mit der
» Grequenz spielen.
»
» Ich denke, das wäre ein Versuch wert.... »
»
» » 220nF am Ausgang gesteckt und es schwingt!!!
»
» Probier mal, weil ein niederohmiges System, parallel dazu ein Elko, z.B. 10
» µF oder auch mehr.
»
» BTW: Es wäre nützlich für die Diskussion, wenn die Bauteile bezeichnet
» wären... :-|

Die Zeichnung entstand nicht fürs Forum. Darum waren die Bauelemente nicht nummeriert.

Die Schwingungen entstanden durch den 220nF Kondensator und die Diode. Dadurch wurde der TL431 zu lange aufgeregelt, bis sich die Spannung am Kondensator über den Spannungsteiler entladen hat. Jetzt musste der TL431 schnell wieder Zuregeln.
Ein dicker Elko hatte daran nichts geändert, nur das der Vorgang langsamer von Statten ging.
Wenn eine Last am Ausgang war (Akku), gab es ja keine Schwingungen.
Für die 220nF habe ich die Wirkung der Diode mit den 4,7µF, für so kurze Frequenzen, überbrückt.
Die Speisung mit dem stromgeregelten Netzteil kann bestimmt auch dazu beitragen, dass die beiden Systeme sich gegenseitig hochschaukeln. Ich habe nicht getestet ob die Schaltung mit der Solarzelle auch zum Schwingen neigte. Hätte ich alles auf den Balkon schleppen müssen.
Ich war zufrieden wenn es unter unrealistischen Bedingungen nicht schwingt und damit sicher, dass es mit der Solarzelle erst recht nicht zum schwingen neigt.

»
edit.:
Das Schaltungsprinzip hatte ich bei Solarspielerein schon mehrfach angewendet. Da gab es keine Neigung zum Schwingen.
»

matzi682015(R)

E-Mail

Aachen,
23.06.2019,
00:18

@ olit

Zum Schwingen reizen...

» » Wenn nichts schwingt, weiss man trotzdem noch nicht, wir kritisch das
» » rückgekoppelte System ist. Dann muss man es "reizen" und schauen ob am
» Oszi
» » eine gedämpfte Schwingung zu sehen ist.
» »
» » Man könnte das mal mit einem NPN-Transi versuchen, parallel zum
» 68-Ohm-R.
» » Kollektor an Basis und Emitter an Emitter von BD135. An die Basis des
» » zusätzlichen NPN-Transi ein Widerstand und zwischen Widerstand und GND
» » (blauer Ring) ein steuerbarer Rechteckgenerator schalten und mit der
» » Grequenz spielen.
» »
» » Ich denke, das wäre ein Versuch wert.... »
» »
» » » 220nF am Ausgang gesteckt und es schwingt!!!
» »
» » Probier mal, weil ein niederohmiges System, parallel dazu ein Elko, z.B.
» 10
» » µF oder auch mehr.
» »
» » BTW: Es wäre nützlich für die Diskussion, wenn die Bauteile bezeichnet
» » wären... :-|
»
» Die Zeichnung entstand nicht fürs Forum. Darum waren die Bauelemente nicht
» nummeriert.
»
» Die Schwingungen entstanden durch den 220nF Kondensator und die Diode.
» Dadurch wurde der TL431 zu lange aufgeregelt, bis sich die Spannung am
» Kondensator über den Spannungsteiler entladen hat. Jetzt musste der TL431
» schnell wieder Zuregeln.
» Ein dicker Elko hatte daran nichts geändert, nur das der Vorgang langsamer
» von Statten ging.
» Wenn eine Last am Ausgang war (Akku), gab es ja keine Schwingungen.
» Für die 220nF habe ich die Wirkung der Diode mit den 4,7µF, für so kurze
» Frequenzen, überbrückt.
» Die Speisung mit dem stromgeregelten Netzteil kann bestimmt auch dazu
» beitragen, dass die beiden Systeme sich gegenseitig hochschaukeln. Ich
» habe nicht getestet ob die Schaltung mit der Solarzelle auch zum Schwingen
» neigte. Hätte ich alles auf den Balkon schleppen müssen.
» Ich war zufrieden wenn es unter unrealistischen Bedingungen nicht schwingt
» und damit sicher, dass es mit der Solarzelle erst recht nicht zum schwingen
» neigt.
»
» »

Da ist ja auch so ein süßes kleines Glühbirnchen drin, mit 3,8V/0,07A, das kenne ich noch aus meinen Kosmos Elektronik-Baukästen. Habe ich auch noch ein duzend solcher Glühbirnchen hier

» edit.:
» Das Schaltungsprinzip hatte ich bei Solarspielerein schon mehrfach
» angewendet. Da gab es keine Neigung zum Schwingen.
» »

--
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Matthes :hungry:

olit(R)

E-Mail

Berlin,
23.06.2019,
00:32

@ matzi682015

Zum Schwingen reizen...

»
» Da ist ja auch so ein süßes kleines Glühbirnchen drin, mit 3,8V/0,07A, das
» kenne ich noch aus meinen Kosmos Elektronik-Baukästen. Habe ich auch noch
» ein duzend solcher Glühbirnchen hier
»
Und Das Birnchen ist, nach paar Jahren, bei starkem Sonnenschein, schon einmal durchgebrannt. Da haben die vier parallelen Dioden deren Funktion übernommen. So, dass kein weiterer Schaden entstand. :-)
» » »

simi7(R)

D Südbrandenburg,
23.06.2019,
10:11

@ xy

Spannungsbegrenzung für Solarboot

» » Die Solarzellen liefern bei voller Sonneneinstrahlung gemessen 7,3V.
»
» Und wieviel Kurzschlusstrom?

Bei max. 100mA sollte dann nämlich der nackte TLP431CP (29 Ct. bei Reichelt) mit Spannungsteiler ausreichen.
Das käme dem Fragesteller sicher entgegen (entnehme ich jedenfalls dem 3. Satz seiner Frage).

Oder irre ich mich da?

xy(R)

E-Mail

23.06.2019,
10:20

@ simi7

Spannungsbegrenzung für Solarboot

» » » Die Solarzellen liefern bei voller Sonneneinstrahlung gemessen 7,3V.
» »
» » Und wieviel Kurzschlusstrom?
»
» Bei max. 100mA sollte dann nämlich der nackte TLP431CP (29 Ct. bei
» Reichelt) mit Spannungsteiler ausreichen.
» Das käme dem Fragesteller sicher entgegen (entnehme ich jedenfalls dem 3.
» Satz seiner Frage).
»
» Oder irre ich mich da?

Hast du richtig erkannt.

schaerer(R)

Homepage E-Mail

Kanton Zürich (Schweiz),
23.06.2019,
10:23

@ matzi682015

Glühbirnchen: 3.8V vs 3.5V

» Da ist ja auch so ein süßes kleines Glühbirnchen drin, mit 3,8V/0,07A, das
» kenne ich noch aus meinen Kosmos Elektronik-Baukästen. Habe ich auch noch
» ein duzend solcher Glühbirnchen hier

3,8V / 0,07A , das sind ja nur 0.25 W, eigentlich recht dunkel.

Für Taschenlampen gibt (gab) es zwei Sorten:
3.5V / 0.3A = 1W
3.8V / 0.3A = 1,1W

Der Einsatz von 3.8V- an Stelle von 3.5V-Birnchen mit einer 4.5V-Flachbatterie bedeutet eine deutlich längere Lebensdauer des Birnchen.

Birnchen 3.8V / 0.3A habe ich kürzlich, solange wie an Lager, noch beim CH-Distributor GRIEDER-BAUTEILE entdeckt. Ich kaufte sogleich 20 Stück als Reserve für Spielzeuge die ich vor Jahrzehnten baute. Diese werden in wenigen Jahren erneut aktuell, mit einer Enkelin die demnächst das Licht der Welt erblickt und den Grosspapi erfreut. :-D :cool:

--
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matzi682015(R)

E-Mail

Aachen,
23.06.2019,
14:53
(editiert von matzi682015
am 23.06.2019 um 14:53)


@ schaerer

Glühbirnchen: 3.8V vs 3.5V

» » Da ist ja auch so ein süßes kleines Glühbirnchen drin, mit 3,8V/0,07A,
» das
» » kenne ich noch aus meinen Kosmos Elektronik-Baukästen. Habe ich auch
» noch
» » ein duzend solcher Glühbirnchen hier
»
» 3,8V / 0,07A , das sind ja nur 0.25 W, eigentlich recht dunkel.

Beim Kosmos-Elektronik-Baukasten stand in der Beschreibung einer Schaltung drin, dass die 0,07 A den BC238 noch nicht erwärmen. War auch so, während ein 3,5V/0,1A-Birnchen (oder hatte das 0,3A?) den Transistor schon sehr heiß werden ließ.

Da dienten die Glühbirnchen nicht zur Beleuchtung von irgendwas, sondern nur als ... als optischer Indikator. Es war als Kind sehr interessant, dass man mit einer Darlington-Schaltung z.B. so ein kleines Glühbirnchen allein nur mit Berührung zweier Kontakte anmachen kann.
»
» Für Taschenlampen gibt (gab) es zwei Sorten:
» 3.5V / 0.3A = 1W
» 3.8V / 0.3A = 1,1W
»
» Der Einsatz von 3.8V- an Stelle von 3.5V-Birnchen mit einer
» 4.5V-Flachbatterie bedeutet eine deutlich längere Lebensdauer des
» Birnchen.

Die Kosmos-Schaltungen waren alle mit 4,5V betrieben.
»
» Birnchen 3.8V / 0.3A habe ich kürzlich, solange wie an Lager, noch beim
» CH-Distributor GRIEDER-BAUTEILE entdeckt. Ich kaufte sogleich 20 Stück als
» Reserve für Spielzeuge die ich vor Jahrzehnten baute. Diese werden in
» wenigen Jahren erneut aktuell, mit einer Enkelin die demnächst das Licht
» der Welt erblickt und den Grosspapi erfreut. :-D :cool:

Herzlichen Glühstrumpf!! :-D

--
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schaerer(R)

Homepage E-Mail

Kanton Zürich (Schweiz),
23.06.2019,
17:39

@ matzi682015

Glühbirnchen: 3.8V vs 3.5V

» Die Kosmos-Schaltungen waren alle mit 4,5V betrieben.

Ich erinnere mich noch an diesen Kosmos-Baukasten:
. . . https://www.sarganserland-walensee.ch/radio_tv_historisch/radiomann/radiomann0.htm

Es hiess:
"Vom Gebirg zum Ozean, alles hört der Radiomann."

--
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Thomas

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matzi682015(R)

E-Mail

Aachen,
23.06.2019,
20:51

@ schaerer

Glühbirnchen: 3.8V vs 3.5V

» » Die Kosmos-Schaltungen waren alle mit 4,5V betrieben.
»
» Ich erinnere mich noch an diesen Kosmos-Baukasten:
» . . .
» https://www.sarganserland-walensee.ch/radio_tv_historisch/radiomann/radiomann0.htm
»
» Es hiess:
» "Vom Gebirg zum Ozean, alles hört der Radiomann."

Das war vor meiner Zeit. Ich habe so Ende 1979 angefangen mich für Elektronik zu interessieren. Ich hatte den "Radio+Elektronik 1" als erstes, dann den E100 und den E101, und später auch den E200.

--
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