Solarflug

[Trockenschwimmer]

Mppt

Hi Nils,

Ich zitier mich mal selber

... programmierbaren Step-Up in ein Bildchen und stell es hier rein. Vielleicht ist jemand anderer ja schneller...

Andre Noth beschreibt in seiner Diss ab Seite 96 seine MPP Tracker. So ist einfach sind die aufgebaut:

PWM1_Gate und ISense1 gehen zu einem µC der die PWM und den MPP Algorithmus macht. VBAT muss der µC auch noch messen um die Leistung rechnen zu koennen. 100 mal pro Sekunde misst er Strom und Spannung (damit die Leistung) und vergleicht mit dem vorangegangenen Wert. Wirds besser dreht er an der PWM in die gleiche Richtung, wirds schlechter dreht er an der PWM in die andere Richtung.

Gruss
Roland

 

[nils1982ks]

Hallo Roland,

genau das dachte ich mir ;-) Ich hatte mal unsere E-Ingenieure gefragt und die meinten nur, dass das nicht einfach ist und dass es schon Arbeit wäre, das ganze sauber aufzubauen. Sie meinten auch, dass es schwierig wäre, gleich auf deutlich mehr als 80% Effizienz zu hoffen, bei der geringen Eingangsspannung von mir. Grundprinzip usw. habe ich alles verstanden, da hilft die Physik, Google usw., das ist nicht das Problem, aber die praktische Umsetzung. Einer meinte es gäbe von den meisten Firmen Berechnungstools, aber bei keinem habe ich was passendes oder ein Bauteil gefunden, dass mir deutlich mehr als 85% verspricht.

Da du Ingenieur bist, nichts zu schwer ist, gleich noch die Frage zum Parallelverschalten fertiger Step-Ups, ist das möglich?

Viele Grüße
Nils

 

[nils1982ks]

Das hatte ich gesehen, aber mich gefragt, wie die Induktivitäten drum herum aufgebaut sein müssen. Was meinst du mit am PWM drehen, einfach das Tastverhältnis ändern? Wieviel Arbeit muss man ins Platinendesign stecken, um nicht zu viel Leistung abzustrahlen? Nen PWM signal von einem Mikrokontroller sollte ja nicht das Problem sein. Ich wollte auch Strom und Spannung mit nem Kontroller messen, mit einem +-5A Modul und den Poti der die Ausgangsspannung des Stepup bestimmt verändern.

Er führt ja Ref. 90 ein, die ist aber irgendwie nicht zu finden.

Dann sollte man aber auch einen schnellen Mikrokontroller haben, der 100kHz PWM kann, oder?

 

[alf-1234]

hallo nils

Ich sehe das überhaupt nicht negativ, höchstens realistisch.
Ich finde es toll, wie du an dieses Thema und dem Problem mit dem MPP Tracker dran gehst.

Ich habe mir solche Gedanken früher auch mal gemacht, aber dann verworfen.
Meine Zellen haben unter Last nur ca. 8,8 V Spannung. 0,4 V unter Last. Und diese Spannung treibt einen Maxon Getriebemotor an der den Segler auf Höhe bringt.
Ich überlege bereits, ob ich mir statt dessen einen leichten BL Motor einbaue der mit ca. 9 Volt läuft und es schafft den Segler ohne Akku auf Höhe zu bringen.
Frage ist nur, welcher BL Motor dafür geeignet wäre.

Alf-1234

 

[Trockenschwimmer]

Hi Nils,

...Was meinst du mit am PWM drehen, einfach das Tastverhältnis ändern? ...

Ja. Mehr Stellgroessen gibts hier nicht.

...Wieviel Arbeit muss man ins Platinendesign stecken, um nicht zu viel Leistung abzustrahlen?...

Ist nicht nicht absolut beantwortbar. Noth hatte mit den ersten Versionen auch EMV Probleme. In der letzten Version sah er die Moeglichkeit vor ein Schirmblech aufzuloeten. Ob das dann auch passiert ist weiss ich nicht. Denke aber schon. Ich hab das Glueck, dass ich da mit einem Profi zusammenarbeiten kann.

...Dann sollte man aber auch einen schnellen Mikrokontroller haben, der 100kHz PWM kann, oder?

Das scheint fast jeder zukoennen. Etliche 8-Bit Atmels koennen das jedenfalls.

...gleich noch die Frage zum Parallelverschalten fertiger Step-Ups, ist das möglich?

Das kommt darauf an, auf den Verbraucher. In unserem Fall, mit Solarmodulen an den Eingaengen einem (relativ dicken, kurz angebundenen) Akku am Ausgang mach ich mir keine Sorgen.

...aber bei keinem habe ich was passendes oder ein Bauteil gefunden, dass mir deutlich mehr als 85% verspricht?

Deine Randbedinungen sind auch leider etwas unguenstig. 6,5 V am Eingang ist wenig. An der unvermeidlichen Diode fallen schon mal ca 0,3 V ab. Das allein frisst knapp 5% der Leistung. Aber hier das letzte % herauszukitzeln bringt IMHO wenig Nutzen bei hohem Aufwand. Fuer viel wichtiger halte ich die stroemungsguenstige Montage der Zellen. Da sind wahrscheinlich wenige relativ grosse Zellen von Vorteil.


Gruss
Roland

 

[nils1982ks]

Ist nicht nicht absolut beantwortbar. Noth hatte mit den ersten Versionen auch EMV Probleme. In der letzten Version sah er die Moeglichkeit vor ein Schirmblech aufzuloeten. Ob das dann auch passiert ist weiss ich nicht. Denke aber schon. Ich hab das Glueck, dass ich da mit einem Profi zusammenarbeiten kann.

Ich glaub er hat was von ner MuMetall-Verpackung geschrieben, nein sowas kommt mir auf keinen Fall in den Flieger, viel zu aufwändig und teuer...

Das scheint fast jeder zukoennen. Etliche 8-Bit Atmels koennen das jedenfalls.

Naja ich wollte nen ATtiny mit internem Oszillator nutzen, der kann soweit ich weiß nur ~32kHz, weil 8 MHz, die mit 16 MHz Quarz können 64 kHz, bei 20 MHz wäre man also bei 80 kHz. Oder sehe ich das so falsch?

Das kommt darauf an, auf den Verbraucher. In unserem Fall, mit Solarmodulen an den Eingaengen einem (relativ dicken, kurz angebundenen) Akku am Ausgang mach ich mir keine Sorgen.

Na das dachte ich mir eigentlich auch, schön, dass du das bestätigst, dann kann ich einfach zwei LM2587 parallel laufen lassen und habe keinen großen Einbruch der Effizienz.

Deine Randbedinungen sind auch leider etwas unguenstig. 6,5 V am Eingang ist wenig. An der unvermeidlichen Diode fallen schon mal ca 0,3 V ab. Das allein frisst knapp 5% der Leistung. Aber hier das letzte % herauszukitzeln bringt IMHO wenig Nutzen bei hohem Aufwand. Fuer viel wichtiger halte ich die stroemungsguenstige Montage der Zellen. Da sind wahrscheinlich wenige relativ grosse Zellen von Vorteil.

Welche unvermeidliche Diode meinst du? Ich dachte auch, dass 2 Zellen günstiger sind als 3, weil die relative Spannungserhöhung kleiner ist, aber ein kleiner Test zeigte, dass die Effizienz im wesentlichen von der entnommenen Leistung abhängt, aber es bis auf Rauschen egal ist, ob man 12.6V am Ausgang will oder 8.4V. Da macht ein effizienterer 3S Antrieb in meinen Augen Sinn.

Viele Grüße
Nils

 

[nachbrenner]

Hi Nils, die Lösung von Mictronics hast du noch im Blick, oder? Ich bin schon mal damit angekommen, habe aber letztlich nicht verstanden warum sie nicht gut ist

Zur Diode schreibt er auch etwas:

My design uses a P-channel MOSFET instead of a Schottky diode to protect the solar panel from reverse currents. This trick minimizes the voltage drop on the protection circuit to <10mV compared to a diode with roughly 400-600mV. Efficiency of the circuit increases this way.

 

[nils1982ks]

Hi,
jepp, die Lösung hab ich noch auf dem Schirm, aber der Laderegler von Ihm erfordert soweit ich es verstanden habe eine Solarzellenspannung, die größer ist, als die des zu ladenden Lipos. Darum ist sie für mich wohl nicht gut.

Viele Grüße
Nils

 

[nachbrenner]

... aber der Laderegler von Ihm erfordert soweit ich es verstanden habe eine Solarzellenspannung, die größer ist, als die des zu ladenden Lipos.

Mist der LT3652 macht nur Stepdown, da hast du recht.

 

[Trockenschwimmer]

Hi Nils,

...Welche unvermeidliche Diode meinst du? Ich dachte auch, dass 2 Zellen günstiger sind als 3, weil die relative Spannungserhöhung kleiner ist, aber ein kleiner Test zeigte, dass die Effizienz im wesentlichen von der entnommenen Leistung abhängt, aber es bis auf Rauschen egal ist, ob man 12.6V am Ausgang will oder 8.4V. Da macht ein effizienterer 3S Antrieb in meinen Augen Sinn.

Die da:

Die wirst Du in praktisch jedem Boost Converter finden. Ausser Du bist ein ganz wilder Hund und realisierst die Diodenfunktion aktiv durch einen FET. Im Noth'schen Design laesst sich damit leider auch sehr gut der Akku kurzschliessen. Abgesehen davon denke ich auch, dass man mit einem 3S Antrieb effizienter sein kann. Hab ich auch vor.

Gruss
Roland

 

[nils1982ks]

Hi Roland,

achso, ich dachte du meintest noch eine zwischen den Zellen. Aber da hast du natürlich recht, die ist bei meinen 80% Effizienz ja immer schon berücksichtigt.

Ich werde es mal mit zwei lm2587 parallel versuchen, muss nun eh erstmal die Lastregelung auf nen Controller packen und schauen, dass das läuft. Anpassen für Parallelbetrieb sollte dann keine große Sache sein.

Hast du dich denn schon für ein Modell entschieden?

Viele Grüße
Nils

 

[Trockenschwimmer]

Hi Nils,

...Hast du dich denn schon für ein Modell entschieden?

Ich hab vor da selbst was zu basteln, wenn es mal so weit ist Der Fluegelgrundriss wird sich an den Zellen orientieren und eher rechteckig sein. Alles andere auch moeglichst einfach. Wenn es prinzipiell funktioniert kann ich ja noch immer optimieren. Das erste Ziel ist an einem sonnigen Sommertag, rund um das Einstrahlungsmaximum, ein paar Stunden mehr Energie zu produzieren als zu verbrauchen.

Hab ich am Wochenende in einer alten Zeitschrift gefunden. Guenther Rochelt 1989. Da war das abgebildete Modell (Silberfuchs) schon 10 Jahre alt. Leider ist auch am Bild in der Zeitschrift nicht zu erkennen wie er die Querruder realisiert hat:


Gruss
Roland

 

[ApoC]

Leider ist auch am Bild in der Zeitschrift nicht zu erkennen wie er die Querruder realisiert hat:

Gruss
Roland

Könnte man die nicht "einfach" hinten an den Flügelkanten anflanschen, oder würden sich dadurch aerodynamische Nachteile ergeben?

 

[Nabazul]

der hat wahrscheinlich gar keine querruder sondern wie beim easystart nur höhe und seitenruder. Gibt einige Seglermodelle wo das so ist.

 

[alf-1234]

Der Silberfuchs von Günther hat keine Querruder. Ist unnütz Gewicht, bei der begrentzten Leistung die man hat.
Früher hatten die ersten Solarsegler alle keine Querruder.

Auch die Segler von Bruss oder Fred Militky hatten keine Querruder sondern nur Seite,Höhe und Motor.

Ich habe hier noch die alten Hefte und Bücher mit den Daten liegen. Habe mir das damals als es aktuell war und mich interessierte, gekauft.
Vielleicht findet man diese alten Hefte und Bücher noch bei ebay, falls es jemanden interessiert.

Alf-1234

 

[Eterno]

Hallo an alle!

ich bin auch sehr an Solarflug interessiert und leider erst jetzt auf diesen Thread gestoßen.
Bei mir soll es ein Projekt für Jugend Forscht werden und ich hab auch schon ein Modell. (Baubericht unten in der Signatur)
So wie ich das nach der Lektüre von diesem Thread und den von Robert(o?) Montiel sehe, gibt es mehrere Möglichkeiten, einen 3S Lipo zu laden:
1. Die brachiale Methode: Die Solarzellen-in dem Fall so geschalten, dass sie die Spannung des Akkus erreichen- direkt mit den Akku zu verbinden. Damit der Akku nicht die Zellen speist, noch eine Diode rein und bei vollen Akku die Leistung für irgendwas anderes verbraten.

2.Man baut einen MPP Tracker alá Mictronics, hierfür muss man die Zellen so schalten, dass die Spannung mindestens 3 Volt über der des Akkus liegt.

3.So ähnlich wie 2: Ein Step Up/Step Down Konverter wird so justiert, dass er die Endspannung eines Lipo´s ausgibt (bei 3S 12,6V). Hier ist man unabhängig von der Spannung des Solarmoduls, ist aber nicht ganz so effiezient unterwegs wie bei 2.

4.Das Solarmodul speist ein "normales" Ladegerät, wie z.B: dieses: http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__7637__turnigy_balancer_charger_2s_3s.html
Hier muss man darauf achten, dass die Spannung der Solarzellen nicht unter ein bestimmtes Niveau sinkt, da sich der Lader sonst ausschaltet (kann man unter dem Flug ja schlecht wieder einschalten!).

5.?

Stimmt die Punkte so, wie ich sie geschrieben hab?
Hat einer von euch noch eine 5. Möglichkeit?
Bei meiner Cularis hab ich mich noch für keine Solarzellen und Ladeelektronik entschieden, was würdet ihr mir vorschlagen?
Was ist die effizenteste Methode?
Welche "Schaltung" ist am einfachsten zu realiseren (abgesehen von Punkt 1), auch für meine Cularis (Baubericht in der Signatur)?
Was ist am billigsten?
Edit: Kann jemand sogar so einen MPPT zusammenlöten?

Danke schon mal im Voraus für die Antworten!

 

[nils1982ks]

Hallo, wie ernsthaft wollt ihr bei Jugend forscht mitmachen?

Auf jeden Fall wird es mit mehreren Zellen einfacher. Am einfachsten ist es, 26-27 Zellen in Reihe zu schalten und direkt mit Schutzdiode mit dem Akku zu verschalten. Ladeschlusssicherung hinzufügen. Wenn es für Jugend forscht ist, würde ich aber gern etwas mehr sehen. Da sollt ihr Euch Gedanken machen...

 

[Eterno]

1. Die brachiale Methode: Die Solarzellen-in dem Fall so geschalten, dass sie die Spannung des Akkus erreichen- direkt mit den Akku zu verbinden. Damit der Akku nicht die Zellen speist, noch eine Diode rein und bei vollen Akku die Leistung für irgendwas anderes verbraten.

Welche "Schaltung" ist am einfachsten zu realiseren (abgesehen von Punkt 1), auch für meine Cularis?

Mir ist bewusst, dass die erste Methode die einfachste ist.
Außerdem sollen sowieso mehrere Zellen auf die Flügel, hoffentlich hast du mich nicht falsch verstanden, aber das Ding soll ja später länger fliegen. Mit einer Solarzelle wird das eher weniger gut klappen.

Und was meinst du mit "ich würde gern etwas mehr sehen"?

Das Projekt ist natürlich ernst gemeint, sonst würd ich ja hier nicht schreiben.

 

[hartmaennchen]

Hallo,

Ich habe mit einem Freund letztes Jahr auch ein Solarflugzeug gebaut und wir haben uns dagegen entschieden bei Jugend Forscht mitzumachen.


Pass bei dem Ladegerät auf das es mit mehr als 800 mAh laden kann sonst hat das ja fast keinen nutzten.

Es gibt im Netz ein paar Skizzen und Layouts für einen MPPT. Aber ich denke der ist so kompliziert zu machen, dass du darüber ein eigenes Projekt machen kannst.

 

[Eterno]

LT 3652 Wer ist interessiert?

Es geht schön langsam an den Laderegler:
Ich wills mit dem versuchen: http://www.mictronics.de/projects/solar-cell-mppt/

Zuerst bräuchte man allerdings den LT3652 als "Grundlage".
Bei Linear Technology kann man aber nur ab einen Bestellwert von 250$ bestellen, was es nicht wert ist.

Daher: Ich würd in den nächsten Tagen mal bei Linear Technology in München anrufen und fragen, ob die ein paar von denen Boards einzeln verkaufen bzw. für mein Projekt kostenlos zur Verfügung stellen (natürlich werden die dann im Jugend Forscht Projekt genannt).

Ich frage deswegen mal so in die Runde, ob noch andere an dem Board interessiert sind, dann würd ich dementsprechend mehr anfordern und so an euch verkaufen.

Also: Wer ist interessiert?