Experimente mit einem Step-Down-Wandler

 
Zephyrus
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 11.11.2022 - 12:01 Uhr  ·  #21
Zitat
PS: ein Arduino kann nur Spannungen von 0-5V messen, auch wenn die Versorgungsspannung des Boards bis 20V sein darf.
Manche neueren Arduino Modelle können sogar nur bis 3.3V AD-Wandeln.


Ja dann hab ich das wohl verwechselt - sollte aber im Endeffekt kein Problem sein. Dann kaufe ich noch einen Spannungsteiler mit einem passendenen Widerstandsverhältnis z.B 1:15

Ich könnte beispielsweise diesen hier bestellen:
 

spricht etwas dagegen?

Der Arduino bildet aus 0-5 V einen Variablenwert von 0-1023. Das sollte als Auflösung reichen.
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 11.11.2022 - 12:28 Uhr  ·  #22
Da reichen im Prinzip paar einfache Widerstände -> Spannungsteiler

Allerdings muss man aufpassen, der AD-Wandler vom Arduino hat selbst einen Innenwiderstand, dadurch gibts n belasteten Spannungsteiler. Ich empfehle dazu n Rail to Rail OpAmp als Impedanzwandler, im Übrigen kann man die 10 Bit (0-1023) per Oversampling bei langsameren Signalen auf 11 Bit aufblasen (0-2047) das letzte Bit flackert nämlich gerne rum.
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 11.11.2022 - 13:20 Uhr  ·  #23
Ja zwei einfache widerstände würde natürlich auch reichen aber so ist das eben alles schön kompakt zusammen und kostet auch nicht die Welt.
Zitat
Allerdings muss man aufpassen, der AD-Wandler vom Arduino hat selbst einen Innenwiderstand, dadurch gibts n belasteten Spannungsteiler. Ich empfehle dazu n Rail to Rail OpAmp als Impedanzwandler, im Übrigen kann man die 10 Bit (0-1023) per Oversampling bei langsameren Signalen auf 11 Bit aufblasen (0-2047) das letzte Bit flackert nämlich gerne rum.

Das würde ich gerne vermeiden um nicht alles zu verkompolizieren - kann man diesen Innenwiderstand des Arduino nicht einfach ausgleichen indem man ein anderes Teilungsverhältnis wählt oder geht es darum, dass etwas zu heiß wird bzw. zu viel Strom verbraucht wird?
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 11.11.2022 - 15:03 Uhr  ·  #24
Spannungsteiler: https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0201111.htm

Ja, man kann das Teilungsverhältnis anpassen, dazu muss man aber den Innenwiderstand des ADC wissen und der ist auch nicht unbedingt linear, speziell Sigma-Delta-AD-Wandler belasten den Spannungsteiler dynamisch.

Was alternativ auch geht ist n kleinen Kondensator 10nF auf das Eingangssignal des AD zu schalten, der puffert die kleine Stromspitze des ADC.
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 11.11.2022 - 16:13 Uhr  ·  #25
Danke für den Link! Also dann werd ich mich da wohl ein wenig rantasten. Erstmal einen eher hochohmigen Spannungsteiler nehmen und vielleicht noch einen Kondensator vorschalten, je nachdem was der Arduino so für Werte produziert. Was ich jetzt auf die schnelle nicht durschaue - in welche Richtung verändert sich das Widerstandsverhältnis bei einem belasteten Spannungsteiler. Hin zu größeren Verhältnissen oder zu kleineren? Oder konkret wenn ich unbelastet ein Verhältnis von 1:15 hätte, was schätzt du wäre es in etwa mit Belastung durch den ADC?
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 12.11.2022 - 11:22 Uhr  ·  #26
Jetzt habe ich die Lösung auf youtube gefunden:

https://www.youtube.com/watch?v=l5Fc2YAWVZ8

Also statt dem Potentiometer auf dem Step-Down einen digitalen Widerstand anschließen! Sehr einfach und genial. Damit entfällt der ganze Zirkus mit den Optokopplern oder Mosfets mit ihren schwierigen Kennlinien. Die Spannbreite von diesem Arduino-Widerstand passt auch ganz gut und geht bis zu 100kOhm. Ich habe für meinen Anwendungsfall 2 kOhm - 30 KOhm gemessen. Das Programm habe ich mir auch schon heruntergeladen und muss nur noch angepasst werden.

Das ganze gibt also ein schönes Arduino Komplettpaket: MC, Step-Down für die Stromversorgung, Spannungsteiler für die Generatorspannung und diditaler Widerstand. Zusammen mit dem "großen" Step-Down-Wandler kommt man so auf 40 Euro.
Zusammen mit Heizwiderstand usw. müsste das Ganze so für 50 Euro machbar sein. Das ist nur ein fünftel vom windMax200 und der kann noch nicht einmal MPPT..

Ich werde mir die restlichen Teile gleich bestellen und dann geht es in die Praxis :-). Die Frage ist natürlich wie gut das Ganze auch für schnell wechselnde Spannungen im Falle der Windkraft funktioniert und wie groß die elektrischen Verluste sind usw..
Ich bin gespannt!
Che
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 12.11.2022 - 19:08 Uhr  ·  #27
Zitat
Erstmal einen eher hochohmigen Spannungsteiler nehmen
Das ist nur invers richtig. Denn wenn der Sp.-Teiler zum Eingangswid. der folgenden BG eher niederohmig ist, erst dann sind die Verfälschungen des Teilungsverhältnisses gering.

Aber das willst Du ja inzwischen anders lösen.

Zitat
ein fünftel vom windMax200 und der kann noch nicht einmal MPPT..
Moment! Deine Schaltung auch nicht.

@Vitis:
Wundere mich über neumodische Abkürzungen, die sogar umständlicher sind, weil länger.
So ist das, was früher ein OP war, für Operationsvertärker, inzwischen ein OpAmp ?
wieso
 
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 12.11.2022 - 19:26 Uhr  ·  #28
Zitat
So ist das, was früher ein OP war, für Operationsvertärker, inzwischen ein OpAmp ?


Ok dann mach ich auch weiter
Zitat
What is diversion charge control and why is it better? Another way to limit battery charge rate is to divert current away from the battery and into a “dump load” otherwise called a diversion, ballast, or shunt, that is almost always some kind of heater/resistor to dissipate the excess energy safely as heat. The controller is often connected directly to the battery rather than between battery and source. The dump load is chosen so that it can use all the current you will get that is not controlled in any other way. But it must not exceed the amperage capacity of the controller itself. There are two advantages to using the energy rather than switching the current off.

One is that it can provide useful energy harvest (for making hot water for example and avoiding the need to burn fuel).
Another is to prevent overspeed of disconnected wind or hydro turbines where these are the source of the energy.


https://scoraigwind.co.uk/2017…roduction/
wieso
 
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 12.11.2022 - 21:46 Uhr  ·  #29
zu verstehen ist halt nicht, was eigentlich recht einfach ist , das versteh ich aber nicht
Zitat
OP war, für Operationsvertärker, inzwischen ein OpAmp


Ich frag mich halt nur warum dies oft so komplex beschrieben wird , denn paralleled er seine 2 12 Volt Akkus passen die ohne Aufwand genau zu den Panelen https://www.youtube.com/watch?v=l5Fc2YAWVZ8
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 13.11.2022 - 12:33 Uhr  ·  #30
Zitat geschrieben von wieso

zu verstehen ist halt nicht, was eigentlich recht einfach ist , das versteh ich aber nicht
Zitat
OP war, für Operationsvertärker, inzwischen ein OpAmp


Ich frag mich halt nur warum dies oft so komplex beschrieben wird , denn paralleled er seine 2 12 Volt Akkus passen die ohne Aufwand genau zu den Panelen https://www.youtube.com/watch?v=l5Fc2YAWVZ8




2 * 12V parallel gibt???
Zephyrus
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 13.11.2022 - 18:33 Uhr  ·  #31
@ Che

Zitat
Moment! Deine Schaltung auch nicht.

Den im Video beschriebenen einfache Algorithmus kann man jetzt natürlich nicht genau so für Windkraft übernehmen. Für die Solaranwendung ist er aber in meinen Augen MPPT.

Im Fall von Windkraft stelle ich mir das so vor, dass man nicht auf maximale Generatorspannung regelt (dann würde das Windrad überdrehen) sondern auf maximale Leistung. Bei jedem Schleifendurchgang wird die Differenz der Leistung (U*I) zum vorherigen Durchgang ermittelt und dann entschieden ob stärker oder schwächer belastet wird. Die Spannung wird ja direkt gemessen und die Stromstärke muss man irgendwie anders ermitteln - einfach über den Widerstand (falls das geht?) oder aus einer Wertetabelle interpolieren..
Jedenfalls sehe ich da grundsätzlich kein allzu großes Problem, da man programmtechnisch viele Möglichkeiten hat..

Der Arduino ist schon in Betrieb, jetzt warte ich nur noch auf die anderen bestellten Teile..
Che
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 14.11.2022 - 08:46 Uhr  ·  #32
OK. Dann mal weiter so.

Strom lässt sich am einem Shunt messen, als Spannungfall.

Was die Kosten ausmachen wird sind nicht die 40 EUR, sondern der Gehirnschmalz, der rein gesteckt werden muss,
dass so ein System allseits gut läuft. Auch hat man mit 40 EUR noch kein Gerät, mit Gehäuse.

Grüße, Che
Zephyrus
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 14.11.2022 - 10:51 Uhr  ·  #33
Zitat
Strom lässt sich am einem Shunt messen, als Spannungfall

Ja das wäre wohl die genaueste Möglichkeit. Braucht aber wieder ein Bauteil extra..ABer wenn die anderen Möglichkeiten nicht funktionieren, dann eben so.
Zitat
Was die Kosten ausmachen wird sind nicht die 40 EUR, sondern der Gehirnschmalz, der rein gesteckt werden muss,
dass so ein System allseits gut läuft. Auch hat man mit 40 EUR noch kein Gerät, mit Gehäuse.

Stimmt schon, aber für mich ist erstmal wichtig eine einigermaßen überschaubare Lösung zu haben, die mit Anleitung auch jeder selbst aufbauen kann. Professionalisieren kann man das Ganze dann immer noch. Mein Projekt ist ja Open-Source und damit auch der Hirnschmalz..
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 14.11.2022 - 19:07 Uhr  ·  #34
Shunt, kann man, ist ne Möglichkeit, aber drauf achten mit den Potentialen vom GND, auch mit dem Netzbezug via ggf. Netzteil … die Wandwarzen haben mitunter seltsame Effekte.
Trenntransformator vorhanden?

Der Shunt geht gegen GND und der ADC Spannungsteiler ebenso. Es müsste also beides auf der selben Seite des Stepdown sein.
Che
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 15.11.2022 - 10:58 Uhr  ·  #35
Was bitte sind Wandwarzen? Und wieso Verweis auf Netzbezug, wo es doch hier um einen Laderegler geht?

Bei unterschiedlichen Potentialen, die getrennt werden müssen, hilft bei Shunttechnik auch wieder ein Optokoppler,
evtl. in Verbindung mit einem Shuntverstärker TL 431, wie z.B. zu finden im Text um Bild 6.1 L in https://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap6/Kapitel6.html

Neuerdings gibt es auch Stromsensoren, die das Magnetfeld um einen Leiter auswerten. Aber auch wieder zusätzliche Technik.
o_lampe
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 15.11.2022 - 11:07 Uhr  ·  #36
Zitat

Neuerdings gibt es auch Stromsensoren, die das Magnetfeld um einen Leiter auswerten

Guter Punkt!
Ich habe so ein Teil hier, das für Arduinos gedacht ist und bis 30A messen kann: ACS712
Es gibt sicher auch grössere.
Che
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 15.11.2022 - 11:17 Uhr  ·  #37
Beitrag genau auf den Punkt! 30A dürften hier aber sicher reichen.

DerLink ist aber z.B. wohl der hier.
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 15.11.2022 - 14:31 Uhr  ·  #38
Zitat geschrieben von Che

Was bitte sind Wandwarzen? Und wieso Verweis auf Netzbezug, wo es doch hier um einen Laderegler geht?

Bei unterschiedlichen Potentialen, die getrennt werden müssen, hilft bei Shunttechnik auch wieder ein Optokoppler,
evtl. in Verbindung mit einem Shuntverstärker TL 431, wie z.B. zu finden im Text um Bild 6.1 L in https://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap6/Kapitel6.html

Neuerdings gibt es auch Stromsensoren, die das Magnetfeld um einen Leiter auswerten. Aber auch wieder zusätzliche Technik.


Wandwarze = Steckernetzteil

Wandwarzenunfall:
https://link.springer.com/article/10.1007/s00194-021-00526-0

Ja, ein Laderegler, wenn man den mit einem Steckernetzteil betreibt, was nicht selten vorkommt, kann es bei "günstigen Ausführungen" dazu kommen, dass der Arduino dann nicht potentialfrei ist. Ist der Arduino dann elektrisch mit dem Stepdown verbunden ist auch dieser in dem Moment nicht mehr potentialfrei.
Daher der Hinweis, ein Gehäuse ist um die Gesamtkonstruktion ja nicht.

Einen Potentialbezug kann man mit einem Trenntransformator unterbinden.

Inwiefern trennt der TL431 Potentiale beim Shunt?
Che
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 15.11.2022 - 18:58 Uhr  ·  #39
Dann sieh doch mal nach im Link vom Rehrmann, angegebenes Bild! Da ist ersichtlich, wie es gemeint ist.

Ihr immer mit Eurem speziellen Slang: "Wandwarze"

Gibts da heute immer noch Schaltnetzteile in Steckerform, welche nicht galvanisch trennen?
Obwohl sie einen Klinkenstecker haben, bei dem man beide Pole anfassen kann.

Sollte mich wundern.
Und bevor man in einen Trenntrafo investiert, sollte die galvanische Trennung sehr einfach festgestellt werden.
Mit allem Anderen ab in die Tonne!

Zuvor sollte man darüber philosophieren, ob bei einem Laderegler nicht generell der Akku zur Versorgung ausreicht, wenn das, was vom Windrad kommt, tatsächlich nicht genügen sollte. Denn Gartenlauben z.B. haben kein Netz!
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Re: Experimente mit einem Step-Down-Wandler

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Gepostet: 16.11.2022 - 09:06 Uhr  ·  #40
Also ich seh da auf der genannten Abbildung nur etwas das eine Kippschaltung darstellt die dann n Optokoppler ansteuert mit dem TL431, Kippschaltung ist exakt das Gegenteil von analogem Feedback.
Einfach feststellen? Schon, wenn man n Isolationsspannungsmessgerät zuhaus hat, Ohmmeter ist dafür nicht geeignet.
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