Spannungsmessung einer Solarzelle

[bennycy]

Hallo!

Möchte die Spannung unterschiedlicher Solarzellen mit der C-Control M Unit 2.0 messen (Messbereich 0,5 - 20V).

Wie muß die Schaltung aussehen, um die Spannung möglichst genau zu messen, ohne die Messtelle zu belasten?? Mit Spannungsteiler??
Wie würdet ihr das machen?

Vielen dank mal für die Infos im voraus!

Gruß Benny

[Furtion]

Hi,

ich würde da einen Spannungsteiler aufbauen, der die Spannung auf max.
5V begrenzt und dann an den AD-Wandler des AVRs gehen. (Korrigeriet
mich wenn ich falsch liege). Dann hast du eine Auflösung von 20 / 1024 =
0,01953125 Volt pro Erhöhung. (auch hier wieder korriegieren^^) Ansonsten
kannst du es mit iwelchen I²C AD Wandlern versuchen.

[bennycy]

Hallo!

Danke für den Tip.

Wie es ausschaut, ist es nur mit Spannungsteiler möglich.

Was haltet ihr von einem Spannungsteiler von: 33k in Reihe mit einem 10k Widerstand ?

Oder sollte dieser hochohmiger ausgelegt werden, damit die Messtelle weniger belastet wird??

Hab übrigens ne C-Control M-Unit als Mikrocontroller, keinen AVR. Aber wie es ausschaut, haben beide Controller an dem A/D-Eingang bis zu 5V Eingangsspannung.

Danke.

Gruß Benny

[ikarus_177]

Hi,

also ich hab bei der Spannungsüberwachung von meinem Bot einen Spannungsteiler mit 3 * 100 KOhm aufgebaut, dadurch wird die Spannung gedrittelt, und ich kann bis max. 15 V messen. Außerdem wird dann durch den extrem hohen Widerstand nur ein Minimum an Strom "verbraten". Um auf die tatsächliche Spannung zu kommen, muss man die gemessene Spannung dann nur noch mit 3 multiplizieren.

Alternativ kann man auch mehrere Widerstände nehmen, um einen höheren Spannungsmessbereich zu verwirklichen.

Viele Grüße

[BastelWastel]

Ich kann meinen Vorrednern mit dem hochohmigen Spannungsteiler zustimmen.
Aber ist die Leerlaufspannung einer Solarzelle so aussagekraeftig?

[Besserwessi]

Die Leerlaufspannung ist ohne Temperaturmessung nicht besonders Aussagekräftig. Da hat man den Diodentypischen TK von ca. -2 mV/K pro Zelle. Um die Helligkeit zu beurteilen ist der Kurzschlußstrom deutlich besser geeignet.

[bennycy]

Hallo!

Danke für die Tipps!

Hab jetzt nen 4 mal 100k Spannungsteiler aufgebaut.
Das Messergebnis ist dann zwar nicht mehr ganz so genau, aber die ca. 100 mV Messfehler kann ich verkraften.

Besserwessi da hast recht, führe auch Temperaturmessung und Kurzschlußstrommessung noch durch.

Danke nochmals.

Gruß

[bennycy]

Achja, bevor ichs vergesse :-)

Gibts eigentlich auch ne Möglichkeit, den A/D-Eingang bei der Spannungsmessung gegen Überspannung zu schützen?
Damit nicht mehr als 5V am A/D-Eingang anliegen können???

Danke und Gruß.

[RP6conrad]

Eine Zenerdiode kan das machen. Nur sicher stellen das die max Strom von Zener nicht ueberschritten wird. Bei die kleine Stromen von Spannungsteiler soll das kein Problem sein. Uebrigens, so eine Solarzelle hat eine optimale Wirkungspunkt. Das Punkt wo das die Leistung maximal ist (Spannung*Strom). Das bedeutet das bei jeden Beleuchtingstarke ein andere optimale Stromeinstellung besteht wo die Leistung maximal ist.

[Besserwessi]

Durch den relativ hohen Widerstand des Spannungsteilers ist der AD Eingang schon recht gut geschützt. IC intern sind Dioden nach AVCC. In den Datenblätter habe ich dazu zwar noch nichts konkretes gefunden, aber etwa 1 mA sollten die abkönnen. Das wäre bei den 100 K dann schon bis 100 V hiner dem Teiler oder 400 V davor.

Durch den hohen Widerstand ( >10 K) muss man nach dem kanalwechsel ein paar Werte verwerfen. Außerdem muß man mit etwas größeren Fehlern Rechenen. Als Abhilfe wäre ein Kondensator von etwa 10 nF..100 nF am AD Eingang möglich. Allediings dauert es dann etwas bis der Messwert erreicht wird.

[bennycy]

Hallo und gleich mal danke für die Hilfe!

Werde das mit der Zenerdiode gleich mal ausprobieren. Dachte eigentlich, dass eine Zenerdiode nur eine bestimmte Spannung (Zenerspannung) konstant liefern kann und keine Spannungen darunter?
Beispielsweise der Spannungsteiler liefert an den A/D - Eingang 1V. Parallel am A/D-Eingang ist die Zenerdiode mit dem Wert von 4,7 Volt (Zenerspannung). Kommen dann tatsächlich die gemessenen 1V am A/D-Eingang an?

Zum Kondensator: Hab den Sinn noch nicht ganz verstanden, warum man einen Kondensator einsetzt ?
Mein Problem des Fehlers ist nämlich folgendes:
-Wenn ich am Spannungsteiler (4mal100k) eine Spannung (mit Messgerät ermittelt) von 0,292V habe, entspricht diese am A/D-Eingang dem Dezimalwert von 5.
-Bei Dezimalwert 10 beträgt die Spannung 0,737 V
-Bei Dezimalwert 15 beträgt die Spannung 1,115 V
-Bei Dezimalwert 20 beträgt die Spannung 1,553 V
usw....
-Bei Dezimalwert 255 beträgt die Spannung 20,9 V
usw....

-So und wenn ich jetzt die Differenz zwischen den Spannungen bilde ergibt sich folgendes:
0,737V - 0,292V = 0,445V (Dezimalunterschied zwischen den Spg. = 5)
1,115V - 0,737V = 0,378V (Dezimalunterschied zwischen den Spg. = 5)
1,553V - 1,115V = 0,438V (Dezimalunterschied zwischen den Spg. = 5)

Normalerweise, sollte sich bei dieser Differenzbildung immer der gleiche Spannungswert ergeben. Hier sind die Spannungen unterschiedlich (0,445V, 0,378V, 0,438V).
Daraus muss ich ja schließen, dass sich der Spannungsteiler nichtlinear verhält.
Es kann natürlich auch sein, dass mein Messgerät falsch misst, aber das glaube ich kaum.

Was meint ihr dazu??

Schönen Abend noch!

Gruß Benny

[RP6conrad]

Der Spannungsteiler verhalt sich lineair, aber der AD converter kann nur in Schritten von 1 hoch gehen. Pro Schritt soll das dan ca 70 mV sein. Das bedeutet das da ein unsicherheit von +/- 70 mVolt unvermeidbar ist. Wahrscheinlich ist der AD converter ein 8 bitter. Da hasst du nur diese 256 Schritten. Wen es genauer sein muss, dan brauchts du ein 10 bitter (ATmega32 hat die).
Ueber die zener : solange die zenerspannung nicht erreicht wird, lauft da kein Strom, das ding verhalt sich wie ein isolator. Sobald der Zenerspannung bereicht wird, verhalt das ding sich wie ein Kurzschluss. Darum muss der Strom begrenzt werden mit eine Wiederstand. In falle von ein Spannungsteiler hat sie schon die Wiederstand.

[Besserwessi]

So ganz ideal sind die Zenerdioden nicht. Bei 100 K Widerständen und nur 1 V Spannung sollte es aber mit der Zenerdiode noch gehen. Solange man aber sicher ist, das die Schaltung mehr als 1 mA an Strom verbrauchen kann, braucht man die Zenerdiode eigentlich nicht, da reichen die Chip-internen Dioden gegen VCC und GND.

[bennycy]

Hallo!

Werd das mit der Zenerdiode mal ausprobieren. Nur für was ist der Kondensator gut?

Gibt es eigentlich für die C-Control eine Erweiterung des A/D-Wandlers von 8 auf beispielsweise 10 bit ?
Vielleicht gibt es da ja externe Module als 10 bit AD - Wandler?

Danke!

Gruß Benny

[Besserwessi]

Der Kondensaor am AD Eingang hilt kurze überspannungen, z.B. aus elektrostatischen Entladungen aufzufangen. Außerdem hilft ein genügend großer Kondensator dagegen, das die Spannung aus einer hochohmigen Quelle nicht zu stark zusammenbricht, wenn der chip interne Sampling Kondensator aufgeladen werden soll.

[bennycy]

Ok danke für die Antworten.

Gruß Benny