Ladeelektronik für Solarmodule (1x12V)

Basiert wesentlich auf http://dc7gb.darc.de/projekte/Solarlader.html . Das zugehörige Akkumodul für einen kleineren Bleiakku wurde unverändert nachgebaut.

Meine Änderungen an der Hardware:

  • Kein LCD
  • ATmega644 als Basis
  • Angepasstes Platinen-Layout

Die Software wurde auf Basis C selbst implementiert.


Lademodul Schaltung

 


RS232 Erweiterung für Lademodul

 

 


RS232 Erweiterung für Lademodul. Dient dem vorübergehenden Anschluss eines RS232-Geräts zum Debuggen

Nachtrag

In der Praxis von rund 18 Monaten Jahren Nutzung waren Nachbesserungen nötig.

Schwingungsneigung LM2936: In der Praxis stellte sich heraus, dass der Spannungsregler LM2936, wenn wie in der Originalschaltung verwendet, Neigung zum Selbstschwingen hat. Dann erzeugt er um die 5V Ausgangsspannung einen Sägezahn von 2,4V Amplitude. Dies führt zu Übertragungsfehlern im I2C Protokoll. Das Selbstschwingen ist nur beim Einschalten des Lademoduls und dann auch nur für die ersten 15..30 Sekunden vorhanden.
Abhilfe: Parallel zu C8 (1u) noch einen Elko 10u direkt an die Lötstellen des C8 anlöten. Dann ist die Schwingung nicht mehr mehr vorhanden.

Probleme mit USI TWI Hardware des ATtiny *61: Über einen Zeitraum von etwa einem Jahr habe ich an der Ansteuerung der USI Hardware des ATtiny immer wieder nachgebessert. Die Kommunikation lief nie ohne Probleme über einen längeren Zeitraum. Das USI Modul verhielt sich merkwürdig, so dass auch die TWI Hardwareimplementierung des ATmega aus dem Tritt kam. Z.B. wurde SDA durch USI aus unbekannten Gründen immer mal auf LOW gehalten, so dass der Master nicht mehr kommunizieren konnte. Schließlich habe ich einen selbtgeschriebene TWI Softwareimplementierung verwendet, mit der die Übertragung dann endlich stabil und dauerhaft ohne Aufsicht lief.

ATtiny 461 für TWI Software Implementierung zu klein: Ich musste auf einen ATtiny861 gehen, da die 4K Grenze überschritten wurde.

Weiterführendes

Ladeelektronik für Solarmodule (4x5V)

Die folgende Ladestation dient der Ladung von Geräten mit USB-Anschluss aus einer 12V Batterie. Konkret ist dies bei mir eine Batterie, die per Solarzelle geladen wird.

Designziele:

  • Geringe Verlustleistung in Reglung
  • Mehrere 5V Geräte anschließbar
  • Entnahmestrom ca. 4x500mA
  • Entnahmeanschlüsse 4x USB
  • Absicherung der angeschlossenen Geräte gegen Überspannung
  • Absicherung der Station gegen Kurzschluss

Theory of Operation

Kern des Moduls ist ein Schaltregler-IC. Der LM2576 ist schon lange am Markt, ist preisgünstig und hat im Vergleich zu einem Längsregler nur eine geringe Verlustleistung. Neue und teurere Typen sind effizienter als der LM2576, der Unterschied ist aber aus meiner Sicht hier nicht bedeutsam. Verwendet wurde die variable Version LM2576-ADJ, es geht vom Platinendesign aber auch der LM2576-5 Festspannungsregler. Die Platine hält sich an die Vorgaben des Datenblatts. Es sind zwei unabhängige ICs verbaut, die jeweils zwei USB-Buchsen bedienen. Das bedeutet, dass im Normalbetrieb jedes IC mit 1A belastet ist, ein geringer Wert für diesen Regler.

Der Ausgang ist mit einer Sicherung gegen Überlastung/Kurzschluss gesichert.
Eine Zenerdiode nach der Sicherung erzeugt bei deutlicher Überspannung einen Strom der die Sicherung zum Durchbrennen bringt. Damit sollten Geräte am Ausgang ein bisschen gegen IC-Defekte gesichert sein.


Schaltplan

Platinendesign

 


Bestückung

 

Einführende und weiterführende Informationsquellen zum Thema“Elektronik“

Hier meine ganz persönliche Auswahl zu Informationsquellen zum Thema Elektronik.  Es geht mir nicht um „möglichst viele Links“ sondern um wirklich fundamentale und herausragende Informationsquellen.

Bücher

The Art of Electronics. Paul Horowitz, Winfield Hill. Cambridge University Press, 2015.
Dies ist das Standardwerk zum Thema Elektronik im englischsprachigen Bereich. Wenn man nur ein Buch zum Thema Elektronik kaufen will, dann dieses. Aktuell ist die dritte Auflage, aber ein gebrauchtes der 2. Auflage (bis 2014 aktuell) ist kaum weniger wertvoll.
Von diesem Buch existiert meines Wissens auch eine kostenlose PDF-Version der 2. Auflage, bei dem nur Kapitel 1 fehlt.
Zum Buch gibt es auch ein Student Manual mit vielen Aufgaben zu den einzelnen Kapiteln, ideal zum Selbststudium.

Operationsverstärker: Lehr- und Arbeitsbuch zu angewandten Grundschaltungen. Joachim Federau. Springer Verlag 2013.
Ein hervorragendes Buch zum Thema Operationsverstärker, didaktisch kaum zu übertreffen. Wegen der klaren Darstellung ohne Formelbalast auch wunderbar fürs Selbststudium. Voll mit Beispielen die man leicht an eigene Projekte anpassen kann. Enthält pro Kapitel auch Aufgaben mit Lösungen.
Auch hier gilt: die sechste Auflage (!) ist aktuell aber mit der 5. oder 4. wird man sicher auch glücklich.

Das InterNetzteil- und Konverter-Handbuch (auch „Das neue InterNetzteil- und Konverter-Handbuch“). Jörg Rehmann 2003 (Online-Version: 2009).
Dieses Buch bringt sehr gut strukturiert Theorie und viele praktische Beispiele zu Schaltnetzteilen und DC-to-DC-Konvertern aller Art. Das Buch ist nicht bei Amazon erhältlich, kann aber bei Trifolium direkt erworben werden (http://www.trifolium.de/fachbuecher.html). Schließlich gibt es eine Online-Version des Buchs: http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Vorwort/Vorwort.html(Video-)Blogs

eevblog (http://www.eevblog.com/) von Dave Jones. Legendärer Videoblog aus Australien („not Austria“). In über 700 Videobeiträgen (Frühjahr 2015) beackert Dave Jones seit einigen Jahren alle Themen um Elektronik herum. Es gibt manchmal mehrere Beiträge pro Woche. Es wird alles besprochen: Oszilloskope, Multimeter, Elektroautos, Retrocomputing, Solar Roadways, Teardowns von fast allem was man mit Strom betreiben kann, Solar power, Konzepte und Grundlagen, eigene und fremde Projekte und vieles mehr. Bob’s your uncle!

mikeselectricstuff (https://www.youtube.com/user/mikeselectricstuff). Mike Harrison ist für mich neben Dave Jones das zweite Schwergewicht zum Thema Videoblog. Er zerlegt teilweise extrem ausgefallene Geräte, die in der Anschaffung (auch gebraucht und defekt) zum Teil sicher noch horrende Summen gekostet haben müssen. Zu nennen sind hier: Röntgenstraßen vom Flughafen-Checkin, Herzschrittmacher, Fibrilatoren, Kameras aller Art, nautische Signalbojen und vieles mehr. Während Dave Jones quasi alles zerlegt, was er in die Finger bekommt, ist Mikes Schwerpunkt eher ausgefallener elektronischer Kram :-). Neben dem Videoblog findet man Unmengen weiterer Informationen von Mike Harrison unter http://www.electricstuff.co.uk/.

… That’s all she wrote.