Schulprojekt: Solarboot

[Florian]

Hi!
Ich habe ein kleines Problem mit meinem Schulprojekt für Physik!
Es hat zwar nicht wirklich was mit Robotik zu tun *leider*, aber mit Elektronik bzw. mit Physik! ;o)

Also, ich soll ein Solarboot bauen, dass möglichst schnell, leicht und schön *g* ist.
Das Boot ist soweit schon fertig, bis auf der Antrieb.
Ich habe zwei Solarzellen, die zusammen (seriell geschaltet) ca. 3V und max. 300mA liefern können.
An diese habe ich den Motor angeschlossen.
Das Problem ist nun, dass der Motor einen Startstrom von ca. 260mA benötigt, diesen kann ich aber nur liefern, wenn die Solarzellen vollständig, kräftig bestrahlt werden.
Da dies nicht immer der Fall ist muss ich irgendwie Strom speichern und dann wieder abgeben können.
Wenn der Motor ersteinmal gestartet ist, dann läuft er bei 120mA, das ist dann kein Problem mehr!
Also habe ich mir folgendes überlegt!
Es gibt ja diese großen Kondensatoren namens "Gold-Cap".
Ich habe mich jetzt darüber informiert und bräuchte dann eine Kapazität von etwa:
C = U x I x t
3V x 0,26A x 5sec = 3,9F
Das wären dann ja etwa 4 Farad.
Stimmt die Rechnung überhaupt?
Gibt es "Gold-Cap's" mit so einer hohen Kapazität?
Wie müsste ich den Gold-Cap verbauen um den Motor per Tasterdruck starten zu können?

Danke für Eure Hilfe! :o)

[Volker-01]

Vorher mal noch eine kurze Frage,

120 mA ist das der Strombedarf bei Leerlauf oder mit Last (Schiffsschraube) ?

[Dirk]

Hallo Florian,

wenn die Solarzellen den Anlaufstrom des Motors nur bei max. Sonneneinstrahlung liefern können, hilft ein Kondensator wahrscheinlich auch nicht weiter (sei es Gold Cap oder Elko). Wenn dieser nämlich bei nicht voller Sonneneinstrahlung auch nicht die volle Spannung erreicht, wird sein Vorteil durch den niedrigeren Innenwiderstand wieder zunichte gemacht.
Ein sehr großer Elko (es muß nicht Gold Cap sein) könnte beim Anlaufen des Motors ja auch nur helfen, wenn er zum Einschaltzeitpunkt voll geladen wäre. Bei wechselnden Lichtverhältnissen bräuchte man dann fast schon eine Diode zwischen Solarzellen und Elko, die aber auch ungünstig ist, da je nach Diode zwischen 0,3 und 0,8 Volt von der Solarzellenspannung verloren gehen.
Zur Berechnung von Gold Caps brauchst Du neben der Zeit t (ich würde für den Anlaufstrom nur 1 sek einsetzen) den Strom (ist so o.k.) und die Spannung. Die wäre hier aber leider nicht 3 V, sondern ist die Differenz zwischen Maximalspannung und minimal noch erlaubter Spannung des Verbrauchers. Diese Differenz ist bei Dir aber kaum vorhanden, da Deine Solarzellen 3 V liefern und Deine Motoren auch 3 V brauchen (darunter laufen sie ja nicht an). Eigentlich dürfte die Spannung am Gold Cap also gar nicht einbrechen, was nicht zu berechnen ist.

Also: Schlechte Karten! Lösung a: Volle Sonne! Lösung b: Anderer Motor.

Gruß Dirk

[Florian]

Hi!
@ Dirk und @ Volker:
Ich habe mich jetzt entschlossen noch eine Solarzelle mehr zu verwenden!
Ich hoffe so geht es! :o)

Trotzdem Danke für Eure Hilfe! :o)

[Manf]

C = U x I x t
3V x 0,26A x 5sec = 3,9F

Ein Bermerkung sollte dazu noch erlaubt sein:
Eigentlich heißt es: C = I x t / U.
Eine große Kapazität liefert viel Strom für lange Zeit wobei die Spannung nur wenig kleiner wird.
Will man also 0,25A für 1sec liefern und die Spanung nur um 0,5V verringern, dann braucht man 0,25A * 1sec / 0,5V = 0,5F.
Das wäre ein realistischer Ansatz für die Kapazität. Solche Caps gibt es, auch größere, in handlichen Ausführungen.

Sonst sind, wie schon gesagt, Solarzellen an Motoren beim Stand der Technik (und der Sonne) etwas für südliche Länder oder für Fördeungsprogramme, bei denen es eher auf die Einhaltung der Richtlinien für Förderprogramme als auf die Einhaltung von Naturgesetzen ankommt. Die Technik wird später einmal sehr viel mehr ermöglichen und natürlich sollten wir uns im Modell daruf vorbereiten.

Manfred

[Florian]

Danke für den Tipp! :o)