Solar-Panel selbst gemacht

[whr]

vor 2 Stunden schrieb ChristianS:

Mein Prototyp wiegt bei ca. 537cm² aktiver Fläche ca. 100g.

Ich war von den 190 g ausgegangen, die Du weiter oben genannt hattest.

 

Am 13.5.2021 um 11:29 schrieb ChristianS:

Grob zugeschnitten bringt das Panel nun 190 Gramm auf die Waage. Etwas mehr als zuerst erhofft, aber die Verstärkung der ursprünglich kalkulierten Konstruktion wiegt natürlich. Wenn man jedoch als Benchmark das käufliche Solbian Energyflyer mit seinen 360g heran zieht, ist es immer noch sehr leicht. 

 

Bearbeitet 25. Januar 2023 von whr

[ULgeher]

vor 11 Stunden schrieb ChristianS:

@ULgeher Hey, vielen Dank für deine sehr umfangreichen Beiträge!

Ich möchte diesmal aber ganz stumpf wie bei den kleinen China-Panels einen USB-Ladeport direkt am Panel haben. Das ist für das Laden der LiIon-Zellen zwar nicht ideal, aber ich möchte flexibler sein, was ich ans Panel anschließe. Am Rucksack befestigt beim Wandern wird sicherlich eine Powerbank dran hängen, aber bei einer Stunde Mittagspause kann ich direkt auch Handy oder Kamera anschließen und spare mir den Umweg über einen Zwischenspeicher.

 Da kannst du praktisch jeden nehmen, denn die Elektronik fungiert auf der Platine mehr oder weniger als einfacher Schalter. Unter Last wird die Spannung eh zusammenbrechen und ganz sicher nicht mehr gross über 5V liegen. Plus die meisten solchen Schaltungen liefern 5.2V oder so, um die Verluste in Steckverbindungen, Kabel etc zu unterbinden. Der Schaltregler, wenn es denn einer ist, hat dann "nichts zu tun".

Aber nochmals zum Problem: Mein Xiaomi-Phone z.B. beginnt in so einem Fall mit viel Strom zu laden, z.B. 1.5A, und sobald dieser nicht mehr konstant geliefert werden kann, bricht es den Ladevorgang komplett ab. In so einem Fall würde ich versuchen, den Ladevorgang auf 500mA zu grenzen.

Wenn D+ und D- im USB-Anschluss verbunden sind, zeigt das einen "dedicated charging port" (DCP) an, und das Gerät kann soviel Strom ziehen wie es will (solange die Spannung nicht zusammenbricht). Aber eben, bei meinem Phone führt dies dazu, dass es sich erst viel Strom holt und wenn dieser dann auf Dauer nicht geliefert werden kann, den Ladevorgang komplett abbricht.

Wenn D+ und D- nicht verbunden sind, sollte der Verbraucher den Lademodus des Ports nicht identifizieren können und sich mit 500mA begnügen. Das funktioniert bei meinem Telefon so. Damit verschwendest du ein wenig Leistung aus dem Panel, falls es mehr liefern könnte, vermeidest aber den Ladeabbruch.

Bei deiner "Nr 1" kannst du einfach eines der mittleren Beinchens des USB-Ports durchtrennen oder ablöten und anheben.

Mehr zu den Ladenstromeinstellungen hier: https://obddiag.net/usb-power.html

Weiter würde ich unbedingt zwischen Panel und Ladegerät eine Schottky-Diode einbauen. Sonst kann es sein, dass Leistung aus dem zu ladenden Gerät entnommen wird, wenn die Panelspannung absinkt. Das habe ich hier erklärt:

vor 11 Stunden schrieb ChristianS:

Und da ich nicht talentiert genug bin mir selbst Schaltungen aufzubauen, suche ich nach einem fertigen Platinenbaustein, der Spannung (ca. 5,7V) und Strom (ca. 1,1A) vom Panel möglichst gut und stabil an einen USB-Port ausgibt...

Du könntest aber zwei fertige Module, eins zum Laden der Batterie, und eins zum Laden des Geräts aus der Batterie, so wie in der Skizze gezeigt, zusammenhängen. Die Verluste beim "Umweg" über die Li-Ionenspannung werden je nach Gerät dadurch aufgewogen, dass du den gesamten Strom aus dem Panel nutzen kannst, und nicht z.B. nur 500mA, oder gar nicht laden kannst, wenn das Panel mal nur 450mA liefert, das Gerät aber mindestens 500mA als Ladestrom erwartet.

Hier noch ein Photo des Prototyps mit dem angeklebten Kühlblech. Die graue Schmiere ist der Epoxykleber, ich hatte nicht die Zeit, das Ganze schön zusammenzubauen, da ich ein paar Tage später zum Kungsleden aufgebrochen bin. Funktioniert hat es aber einwandfrei.

Im Bild habe ich gerade den Knopf gedrückt, und die Akkuspannung wird für 1 Sekunde angezeigt.

Bearbeitet 26. Januar 2023 von ULgeher

[ChristianS]

vor 21 Stunden schrieb whr:

Ich war von den 190 g ausgegangen, die Du weiter oben genannt hattest.

 

 

Ja, ok, den Bezug hatte ich auch nicht deutlich hergestellt. Das Panel mit 190g ist nochmal größer.

[ChristianS]

vor 12 Stunden schrieb ULgeher:

Da kannst du praktisch jeden nehmen, denn die Elektronik fungiert auf der Platine mehr oder weniger als einfacher Schalter. Unter Last wird die Spannung eh zusammenbrechen und ganz sicher nicht mehr gross über 5V liegen. Plus die meisten solchen Schaltungen liefern 5.2V oder so, um die Verluste in Steckverbindungen, Kabel etc zu unterbinden. Der Schaltregler, wenn es denn einer ist, hat dann "nichts zu tun".

Hmm, ok. Die Spannungsdifferenz bei 10 Zellen á 0,57V zu 5,2V am USB Port ist ja eh fast so gering, dass man sich eine Regelelektronik fast sparen könnte

vor 12 Stunden schrieb ULgeher:

Aber nochmals zum Problem: Mein Xiaomi-Phone z.B. beginnt in so einem Fall mit viel Strom zu laden, z.B. 1.5A, und sobald dieser nicht mehr konstant geliefert werden kann, bricht es den Ladevorgang komplett ab. In so einem Fall würde ich versuchen, den Ladevorgang auf 500mA zu grenzen.

Jetzt habe ich deinen Punkt verstanden. Ich muss mit meinem Smartphone und China-Panel mal ausprobieren, ob sich meines auch so verhält. Die Schnellladung habe ich zur Akku-Schonung sowieso deaktiviert. Nur muss ich dafür wohl erst auf richtigen Sonnenschein warten...

 

[ULgeher]

vor 46 Minuten schrieb ChristianS:

Hmm, ok. Die Spannungsdifferenz bei 10 Zellen á 0,57V zu 5,2V am USB Port ist ja eh fast so gering, dass man sich eine Regelelektronik fast sparen könnte

Das ist so. Ich würde die Anzahl Zellen so wählen, dass beim Maximum Power Point um die 5V geliefert werden. Beim Lixada-Panel ist das inetwa der Fall (die Ladeelektronik hatte ich entfernt), siehe rote Kurve. Die Grafik ist aus dem alten Thread von Stromfahrer, dort stehen weitere Einzelheiten zur Messung. Die unterschiedlichen Linien sind wiederholte Messungen bei leicht anderer Sonneneinstrahlung.

Unter Last brauchst du effektiv keinen Regler. Das Problem ist aber, dass wenn der Verbraucher voll geladen ist und keinen Strom mehr zieht, die Spannung bis auf etwas über 6V ansteigt. Falls diese Spannung das Handy nicht beschädigt, kannst du das Panel tatsächlich direkt anschliessen.

Ein Regler macht in einem solchen Fall nichts anderes, als die Spannung auf 5.2V oder so zu begrenzen. Solange ein paar 100mA Strom entnommen werden, wirkt er als simpler Schalter -- deshalb spielt es eigentlich keine Rolle, welchen du nimmst. Warm werden sollte er auch nicht gross.

In der selbstgebauten Schaltung mache ich genau das: Solange die Akkuspannung noch nicht 4.2V erreicht hat, verbinde ich das Panel direkt (über den MOSFET, der als Schalter wirkt) mit dem Akku. Schief gehen kann da nix, da das Panel eh nie mehr als max 800-900mA liefert. Das hält der Akku problemlos aus. Sobald der Akku 4.2V erreicht hat, schalte ich ab. Einfacher geht's kaum.

 

 

 

 

[ChristianS]

Am 26.1.2023 um 21:55 schrieb ULgeher:

Das Problem ist aber, dass wenn der Verbraucher voll geladen ist und keinen Strom mehr zieht, die Spannung bis auf etwas über 6V ansteigt. Falls diese Spannung das Handy nicht beschädigt, kannst du das Panel tatsächlich direkt anschliessen.

Kann man davon ausgehen, daß schnellladefähige Geräte (9V am USB-C Port) wie die Nitecore NB10000 oder neure Smartphones wie ein Samsung S20 mit 6V nicht beschädigt werden?

[ULgeher]

vor 21 Minuten schrieb ChristianS:

Kann man davon ausgehen, daß schnellladefähige Geräte (9V am USB-C Port) wie die Nitecore NB10000 oder neure Smartphones wie ein Samsung S20 mit 6V nicht beschädigt werden?

Die Eingangstufe hält jedenfalls mehr als 5V aus. Auch ein normales Telefon wird wahrscheinlich einen gewissen Schutz gegen Spannungen über 5V aufweisen. Die Frage ist einfach, ob du das Risiko eingehen möchtest.

Eine Alternative wäre, einen low drop 5V Spannungsregler reinzuhängen. Es gibt diese mit tiefem Eigenverbrauch. Einfach nach (ultra) low quiescent current low drop regulator suchen...

Das ist übrigens ein weiterer Vorteil, einen Akku zwischen Panel und zu ladendem Gerät zu haben: damit hat du automatisch einen Überspannungsschutz.

Bearbeitet 29. Januar 2023 von ULgeher