Lichtsensor für Wetterstation

[sigo]

Hallo Ghost,

für die Messung der Lichtstärke muss man den Strom messen, den die Zelle erzeugt, nicht die Spannung.

Die Idee deine Schaltung aus einem kleinen Solarpanel zu versorgen, finde ich gut.

Straßenlampen und Mond dürften praktisch kaum Strom erzeugen und sind auf jeden Fall im Vergleich zur Sonne, selbst bei bedecktem Wetter kein Problem.

Bleiakkus lädt man mit konstant 13,8V (für 12V akkus), dann stellt sich der Rest von selbst ein.

Du kannst hierzu z.B. das Modul über eine Schottky-Diode an den Akku anschließen. Damit die Spannung bei geladenem Akku nicht über 13,8V steigt, baust du parallel zum Akku eine 13,8V Zener-Diode mittels Transistor(en), Z-Diode etc.. oder auch OP-Amp.. nach, oder einfach aus Z.Dioden, Dioden etc..(Leistung beachten)
Diese Schaltung muss den überschüssigen Strom verbraten können, also zur Sicherheit die max. Leistung des Solarmoduls.

Wenn man nun den Strom aus der Solarzelle mittels eines Shunts + OP (oder besser Stromsensor von Maxim oder Linear Technology) misst, hat man immer den gesamten Strom, welcher proportional zum Lichteinfall ist. Sobald das Solarmodul nicht mehr die 13,8V (oder zumindest die Akkuspannung von ca. 12V) liefern kann, geht der Strom auf "0". Wahrscheinlich ist das auch bei Straßenlaternen oder Vollmond der Fall.

Wenn du auch dieses Licht messen willst, musst du ggf. noch einen Widerstand einbauen (parallel zum Solarmodul, vor der Diode). Sodass auch ein Strom fließt, wenn die Spannung unter die Akkuspannung geht.

Die Idee, eine billige Gartenlampe zu nehmen, hatte ich auch schon. Bin dabei mir damit ein paar Sensoren zu bauen. Am leibsten würde ich sie untereinanerder vernetzen, und natürlich mit meinem PC..

Gruß Sigo

[the_Ghost666]

Danke für den Hinweis.

Zum vernetzen drängt sich der CAN oder LIN Bus ja nahezu auf.
Hab auch erst drüber nachgedacht, aber ich werde es zentral betreiben und über Funk mit einem Rechner verbinden.
Die einzelnen Sensoren hängen dann am I2C oder ihren eigenen seriellen pins bzw AD-Wandler, der in meinen PIC18ern integriert ist.
Es gibt bei Maxim-IC eine nette "Bauanleitung" für eine Wetterstation, alles mit Sensoren usw über One-Wire-Bus aufgebaut. Temperatur, Windrichtung und geschwindigkeit. Nette Ideengrube für sowas.

Ach noch eine Frage zum Strom-messen. Du meinst also, ich kann das Solarmodul sowohl zum ermitteln des Lichteinfalls/ Leistung pro m² als auch zur stromversorgung nehmen, ohne dass mein ergebnis verfälscht würde?
Und zum Strom-messen selbst, ich leg doch einfach einen Shunt parallel zur zelle und messe den Spannungsabfall über diesem Shunt, der einen bekannten Widerstand hat, richtig? und dann I=U/R. Aber wenn ich dann ne schaltung dran habe, würde die nicht je nach dem, was sie gerade tut den strom ändern?

[sigo]

Betrachten wir zunächst die Last am Solarmodul:

Wenn du

die Elektronik,
den Akku
und eine Spannungsbegrenzung in Form einer genauen Leistungs-Z-Diode mit 13,8V zusammen parallel schalterst,
fällt immer eine Spannung von ca. 12,5V (Akku nicht ganz voll) bis 13,8V (Akku voll) ab. Egal, wer den Strom zieht.

Man kann ruhig eine Z-Dioden (o. Nachbildung) parallel schalten, da ja das Solarmodul sowieso nur einen begrenzten Strom liefern kann.

Ein Teil des Stroms lädt den Akku, ein Teil versorgt die Schaltung und der Rest wird durch die Z-Diode abgeleitet und verbraten.
Da wir von 2W max. 5W Leistung sprechen, ist das ja kein Problem.

Wenn du mit dem µController die Spannung am Solarmodul (da sie nicht ganz konstant ist) und den Strom misst, hast du die Leistung über einem Lastwiderstand (den die og. Schaltung darstellt).

Da die Module für 12V Akku-Ladung ausgelegt sind, dürfte die Messung recht gut beim optimalen Arbeitspunkt liegen und so kann man die eingestrahlte Leistung ermitteln. Nur bei ganz kleinen Einstrahlungen, bei denen das Modul nicht mal auf Spannungen über 12V kommt, fließt natürlich kein Strom, da die Akkuspannung nicht überschritten wird.

Das kann man entweder als dunkel interpretieren, oder du schaltest noch einen Widerstand über das Solarmodul, sodass ein kleiner Strom fließen kann. (Zwischen Solarmodul mit parallelem Widerstand und dem Rest der Schaltung ist wie gesagt eine Schottky-Diode damit der Akku nicht über den Widerstand entladen wird.

[PICture]

Hallo!

Ich denke, dass man mit einer Solarzelle nicht gleichzeitig eine Lichstärke messen und ein Akku aufladen kann.

MfG

[sigo]

Und zum Strom-messen selbst, ich leg doch einfach einen Shunt parallel zur zelle und messe den Spannungsabfall über diesem Shunt, der einen bekannten Widerstand hat, richtig? und dann I=U/R. Aber wenn ich dann ne schaltung dran habe, würde die nicht je nach dem, was sie gerade tut den strom ändern?

Zur Strommessung schaltest du einen kleinen Widerstand in Leitung des Solarmoduls zur Schaltung mit Akku, meist in die Masseleitung. Dieser wird so dimensioniert, dass beim max. Strom z.B. 100mV abfallen. Das wird dann verstärkt und mit dem AD-Wandler gemessen. Damit hast du den Strom. Zu diesem Zweck gibt es aber wie gesagt auch tolle ICs, die meist in der +-Leitung messen und dann nur z.B. 30mV Spannungsabfall haben, den Verstärker gleich integriert und dir so gleich 0..5V oder so ausgeben..sehr praktisch und störsicher..

[sigo]

Hallo!

Ich denke, dass man mit einer Solarzelle nicht gleichzeitig eine Lichstärke messen und ein Akku aufladen kann.

MfG

Man kann schon, aber mit einer kleinen Minizelle oder Fotodiode kann man es auch und evtl. etwas einfacher. Aber man kann es auch wie beschrieben machen. Kommt auf die geforderte Genauigkeit an.

[PICture]

Hallo sigo!

Natürlich! Ich bevorzüge aber die einfachste Lösungen, die ich persönlich als die Besten finde.

MfG

[the_Ghost666]

mh da muss ich mal drüber nachdenken, was passender wäre, ich denke nämlich, dass ich erst die Sensoren bastel und dann erst die stromversorgung, dann kann ich mich mit einer 5€ solarzelle nicht so sehr verkaufen.
Ich werde dem ding wohl auch ein 5V schaltnetzteil spendieren, damit die LM2940 oder 7805 nicht so viel leistung verbraten.

Hast du noch einen Tip für ein IC von Maxim? ich habe gestern ma drübergeblättert in der Current Sensor ecke. aber bin nicht wirklich weit gekommen, es sind 27stück, die sich alle irgendwie unterscheiden.
ich werd das ding dann als sample von maxim beziehen.

[the_Ghost666]

ich überlege gerade noch was zu dem sensor:
Ich werde nicht die Energie übrig haben, um die zellen dem licht nachzuführen. Dh ich kann nicht über den ganzen tag das licht im rechten winkel also mit größter absorbtionsrate aufnehmen.. was mach ich denn dann? einfach horizontal montieren und damit leben, dass morgens und abends die werte geringer sind?

[sigo]

Hast du noch einen Tip für ein IC von Maxim? ich habe gestern ma drübergeblättert in der Current Sensor ecke. aber bin nicht wirklich weit gekommen, es sind 27stück, die sich alle irgendwie unterscheiden.
ich werd das ding dann als sample von maxim beziehen.

Ich hab auch keinen konkreten Typ. Suche dir einfach 2-3 passende Teile aus und lass sie als Muster kommen. Leider brauchen die ja immer ein paar Tage.

Ich denke, ich würde es selbst auch so machen, dass ich erstmal ne kleine Solarzelle als Sensor nehmen würde, ist einfacher und billiger. Und ich würde auch einen Schaltregler nehmen.

Sigo