Ich habe einen Außensensor (der im Winter in Polen funktionieren muss, aber wir haben normalerweise Temperaturen weit über -10 Grad Celsius), der 5 V benötigt.
Der Sensor arbeitet 24 Stunden am Tag und verbraucht
ca. 300 mA beim Arbeiten, alle 5 Minuten für ca. 10 Sekunden und
den Rest der Zeit weniger als 1 mA.
Ich möchte es mit Sonnenkollektoren betreiben.
Welche Solarmodule sollte ich verwenden (welche Spannung)?
Benötige ich DC-DC-Aufwärtswandler? absteigen? aufsteigen? Können Sie einige Beispiele nennen? Wie kann man sie suchen?
Gibt es ICs für diesen Zweck? Wäre hier beispielsweise BQ25504 hilfreich?
Welche Art von wiederaufladbaren Batterien sollte ich verwenden? Sind Ni-MH eine gute Wahl?
Ich habe einen Außensensor (der im Winter in Polen funktionieren muss, aber wir haben normalerweise Temperaturen weit über -10 Grad Celsius), der 5 V benötigt.
Der Sensor ist 24 Stunden am Tag in Betrieb und verbraucht im Betrieb etwa 300 mA, alle 5 Minuten etwa 10 Sekunden lang und in der restlichen Zeit weniger als 1 mA.
Benötigte Energie:
Betrieb: 10 s in 5 min = 10/300 = 1/30 Arbeitszyklus.
Schlaf: 1 mA, wenn nicht in Betrieb.
Kann als 1 mA kontinuierlich + 299 mA x 10/300 = 10,97 ~= 11 mA Durchschnitt angesehen werden
mAh/Tag = 24 Stunden x 11 mA = 264 mAh.
Sagen Sie 250 mAh/Tag für Berechnungen.
Warschau hat im Dezember durchschnittlich 0,67 Sonnenstunden pro Tag - Wow! - das ist niedrig.
Aufgrund von Verlusten bei der Ausrichtung von Modul zu Sonne, Anpassung von Modul zu Batterie, Speicher- und Abrufeffizienz der Batterie und mehr beträgt die speicherbare Solarenergie etwa 50 % der Nennkapazität des Moduls oder weniger.
Um 250 mAh/Tag zu erhalten, benötigen Sie beispielsweise 500 mAh + vom PV-Panel.
Wenn Sie ein 9-V-Panel mit Linearregler verwenden, entspricht dies einer Energie von
9 V x 500 mAh = 4,5 Wattstunden pro Tag.
Da es nur 0,67 Stunden durchschnittliche Sonnenkollektorgröße gibt, müssen
4,5 Wh/0,67 SSH ~= 6,5 Watt sein.
Ein 10-Watt-PV-Panel kann "sicher" sein.
Das ist viel größer, als viele für notwendig halten würden. Es darf nicht sein.
Ich sagte oben 9V Panel. Ich hatte einen 7,4-V-LiIon-Akku im Sinn - 2 Reihenzellen. Dies wird von 9v aufgeladen. Es kann ein linearer Regler verwendet werden. Dies ist eine Verschwendung von PV-Kapazität, aber einfacher zu implementieren als eine Lösung vom Typ eines Schaltreglers.
Bei Minustemperaturen (Schnee) steigt der Wirkungsgrad des PV-Moduls leicht über den Nennwert an, aber alle Batterien haben entweder eine stark verringerte Energieabgabekapazität oder „funktionieren einfach nicht“. Die Datenblätter des Herstellers sollten konsultiert werden und eine gute Vorstellung von Mindesttemperaturen ist erforderlich.
Batterien auf Lithiumbasis sind bei Minustemperaturen so gut wie alle anderen. Die Angaben variieren je nach Hersteller und Modell, aber als Richtlinie kann LiIon für -10 °C und LiFePO4 für -20 °C ausgelegt sein.
Batteriekapazität für 1 Tag ist >= 250 mAh wie oben. Etwas höher ist "am weisesten".
Wenn Sie den Betrieb über N Tage ohne Sonne wünschen, benötigen Sie eine Batterie mit N x 250 mAh.
http://www.gaisma.com/en/location/warschau.html
Sie sprechen von etwa 50 % speicherbarer Sonnenenergie. Was bedeutet das?
Die scheinbare Energie, die Sie von einem PV-Modul einer bestimmten Bewertung erhalten können, und die Menge, die Sie nach der Speicherung und Rückgewinnung verwenden können, variieren um einen Faktor von beispielsweise Ks. In realen Situationen, wenn das Panel nicht der Sonne folgt (normalerweise nicht), und wenn es nicht perfekt sauber und schneefrei ist und wenn die optimale Betriebsspannung Vmp des Panels nicht genau die optimale Ladespannung der Batterie ist ÜBERHAUPT ZEITEN dann verfügbare Energie und momentan verfügbare Energie variieren. Ich sage, dass das Beginnen mit Ks = 0,5 in der richtigen Reihenfolge liegt. Beispielsweise liefert ein sauberes, optimal ausgerichtetes 10-Watt-Panel bei 25 ° C in voller Mittagssonne für eine Stunde ungefähr 5 Wattstunden Energie aus einem typischen Batteriesystem - und nicht die 10 Wattstunden, die Sie vielleicht erwarten. Die Batterie-zu-Panel-Anpassung kann einen nützlichen Unterschied machen – und genau das macht ein MPPT-Controller (Maximum Power Point Tracking). MPPT ist praktisch ein "elektronisches Getriebe", das den optimalen V & I-Arbeitspunkt für ein Panel in der aktuellen Situation findet.
Übrigens kann ich nur Solarzellen finden, die nur über ein Dutzend % Wirkungsgrad haben. Wo soll ich diese Effizienz in meine Berechnungen einsetzen?
Panel-Leistung pro Solar-Input ist das, was für Sie relevant ist.
Sie sind daran interessiert, wie viel Leistung Sie bei einer bestimmten Sonneneinstrahlung (Lichtleistung) erhalten können. Während der Wirkungsgrad die Modulgröße beeinflusst, hat ein z. B. 10-Watt-Modul die gleiche Ausgangsleistung, unabhängig davon, ob es einen Wirkungsgrad von 10 % oder 20 % hat - das Modul mit 10 % Wirkungsgrad ist etwa doppelt so groß - und dies spielt in einigen Anwendungen eine wesentliche Rolle, ist jedoch nicht sehr wichtig in Andere.
In diesem Fall ist die Effizienz an sich (wahrscheinlich) nicht so wichtig - es sei denn, es gelten Größenbeschränkungen.
Wenn Sie zB 1000 W/m² Sonneneinstrahlung und ein 10-Watt-Panel mit 10 % Effizienz haben, erhalten Sie 10 Watt davon. Die 10 W hängen von der Effizienz und der Fläche ab, aber Sie müssen dies auch nicht wissen, um die Leistung zu berechnen, da der Hersteller diese Parameter in die Bewertung des Panels einbezogen hat. Ein 10-W-Panel mit 20 % Effizienz könnte die Hälfte der Fläche an aktivem Material haben – aber es ist immer noch ein 10-Watt-Panel. Effizienz ist also in Ihren Berechnungen nicht erforderlich, wenn Sie die Kernbewertungen des Herstellers verwenden. - normalerweise Wmp, Vmp, Imp.
Normalerweise bei einer Paneltemperatur von 25 ° C und AM 1,5 (ein optischer Pfad zur Panelspezifikation).
Haltbarkeit im Außeneinsatz:
Es wird von PV-Modulen aus „kristallinem Silizium“ ausgegangen. Siehe Kommentare am Ende.
Beachten Sie, dass es einige Panel-Typen gibt, die extrem gut sind, und einige, die völlig ungeeignet sind, wenn das Panel ständig "im Freien" sein wird und Sie jahrelangen Service wünschen.
Epoxidharz verkapselt = SEHR schlechte Lebensdauer. Diese haben eine abgerundete Kante und keinen Rahmen. Die Lebensdauer im Freien beträgt für eine „gute“ einige Jahre und kann in einigen Fällen 6 Monate betragen. Geeignet (wenn dann) für Spielzeug und Produkte, die nicht ständig der Sonne ausgesetzt sind.
"PET" gekapselt. Außenschicht aus Kunststoff, ähnlich wie bei Softdrink-Flaschen. Wärmelaminiert unter Verwendung von (normalerweise) "EVA"-Kleber/Einkapselungsmittel. Hält "Jahren der Exposition" stand. Qualität variiert je nach Hersteller.
Frontscheibe aus Glas + EVA-Verkapselung. Das „typische“ Industriestandardverfahren zur Herstellung von PV-Modulen. Meist mit Alurahmen. 20+ Jahre Lebensdauer in der Regel. 30+ Jahre mit Sorgfalt. 40+ Jahre mit Glück und abnehmender Leistung (ich habe eine). Schwerer und zerbrechlicher. Die beste Lösung für den langfristigen Einsatz im Freien.
Sonstiges: Es gibt andere "Frontsheets" und Feldtypen, die weniger wahrscheinlich anzutreffen sind. Fluorkunststoff (FEP usw.) kann hervorragende Ergebnisse erzielen. In der Regel von spezialisierten Anbietern - im Einzelhandel / Hobbymarkt nicht üblich.
Amorphes Silizium - glatte dunkle Schicht auf Glas mit feinen Rillen zwischen "Zellen". Ältere Technik. Funktioniert OK, hat aber einige Vorteile außer manchmal niedrigen Kosten pro Watt. Niedriger Wirkungsgrad, zerbrechlich, Leistung nimmt mit dem Alter ab, es sei denn, es wird gelegentlich "temperiert". Wahrscheinlich keine gute Idee.
CIGS, CdTe, ... Weniger wahrscheinlich auf dem Einzelhandelsmarkt. Kann flexibel oder kostengünstig sein. Die besten Versionen sind im Wirkungsgrad mit kristallinem Silizium konkurrenzfähig.
Beginnen Sie mit einer Spezifikation für Ausgangs- und Eingangsleistung, Budget und Komplexitätsanforderungen, damit die Auswahl eines geeigneten Herstellers/Kaufs einfacher wird.
Berücksichtigen Sie die Aufladezeit = 10 Stunden
Betrachten Sie 2 Serien-LiPo-Zellen (16850) mit 6,6 bis 7,4 V Ausgang und PV Voc = 9-12 V (offener CCT) mit LiPo-Ladegerät (3 Stufen), um LiPo mit USB-Reg-Ausgang (5 V) aufzuladen, der aufgeladen werden kann
einige Optionen
Wenn die Kapazität bei Kälte auf <50 % reduziert wird und in 4 Stunden aufgeladen werden soll, dann PV-Ladung für 1000 mAh in 4 Stunden = 250 mA oder mindestens 20 mAh pro Tag im Durchschnitt
250mA*9V= 2,25W Wählen Sie 3W min. $9 im Internet
Erhöhen Sie die W-Bewertung, um die Ladeerholungszeit zu verkürzen.
Kaufoption $27 CND oder AUD. Fügen Sie eine USB- oder DC-Buchse und einen 3,3-V-LDO hinzu
Passant
Defozo
Passant
Tony Stewart EE75
Russell McMahon
Defozo
Russell McMahon
Russell McMahon