Energieversorgung, Schwerpunkt Sonne

Mitglieder und Organisationsämter:

Frank Koch	Nick B.	Valentin B.
Schnittstellen	Gehäuse	Abschlussbericht
Lukas B.	Dirk J.	Diana W.
Bauelemente	Party	Ordner
	Michael Schlüter
	Betreuer

Protokolle:
Zugänglich über die gruppeneigene Forumsseite (öffnet in neuem Tab)

Bericht:
Auszug aus dem Abschlussbericht der Sonnenenergie-Gruppe (pdf, approx. 3.9 MB)

Blockschaltbild

Aufgabenstellung der Gruppe
Das Ziel unserer Gruppe ist die Energieversorgung für das gesamte Projekt, wobei wir auf die regenerative Energie der Sonne setzen und eine Solarzelle zu Energieerzeugung verwenden. Außerdem verwenden wir ein Energiespeicher in Form eines 12V Blei Akkus, den wir gemeinsam mit der Winenergie aus Gruppe 2 laden. Für das sichere betreiben des Akkus entwerfen wir eine Ladelektronik mit einem Überladeschutz und ein Tiefentladeschutz. Aufgeteilt wurde unsere Gruppe in 2 Teilgruppen, bei der sich eine um die Ladeelektronik kümmert und die andere um das Tiefentladeschutz. Bezüglich des Akkus und stabile Energieversorgung, arbeiten wir eing mit der Gruppe 2 zusammen.

Teilgruppe "Ladeelektronik"
Das Ziel diese Gruppe ist das entwerfen und realisieren einer Ladeelektronik für das Akku. Sie soll die von der Solarzelle ankommende Energie in das Akku speisen und den Laden, wobei die wichtigste Funktion der Überladeschutz ist. Dieser Schutz soll das Überladen des Akkus verhinden und bei einer bestimmten Akkuspannung das laden abschalten. Desweiteren ist ebenfalls eine intelegente Energieanpassung der Solarzelle mit Hilfe eines DC/DCWandlers mit automatischer MPP Einstellung, wobei hier ein vorprogramierter Mikrocontroller verwendet wird.

Teilgruppe "Tiefenentladungsschutz"
Unsere Gruppe konzentriert sich auf den Tiefenentladungsschutz für unseren Akku. Unsere Schaltung verhindert das Tiefentladen des Akkus indem er sobald eine Spannungsgrenze unterschritten wird alle Verbraucher abschaltet und sobald eine Spannung überschritten wird alle Verbrauchen wieder zuschaltet. Momentan sind diese Werten 10,6 V für das Abschalten und 12,5 V für das wieder zuschalten der Verbraucher.

Einstellmöglichkeiten
Bericht zum Testaufbau der Schaltung Tiefentladungsschutz
Nachdem wir unsere Schaltung mit PSpice simuliert hatten und uns ein zufriedenstellendes Ergebnis vorlag, haben wir begonnen eine Testschaltung aufzubauen. Wir haben die Schaltung unseres Bauplanes zuerst eins zu eins nach von Schaltplan auf dem Steckbrett mithilfe von Jump Wires nachgebaut. Allerdings hatten wir uns bis dahin noch nicht mit der Funktion unseres bistabilen Relais in der Praxis vertraut gemacht. Beim ersten Testanlauf mussten wir feststellen, dass es irgendwo einen Kurzschluss gab, da die Spannungsquelle sofort in die Strombegrenzung ging.
Daraufhin haben wir die Schaltung an mehreren Messpunkten durchgemessen, um festzustellen, an welcher Stelle der Fehler liegt. Da der vordere Teil, der für die Bereitstellung der Referenzspannung verantwortlich
war funktionierte, entschlossen wir uns den hinteren Teil der nochmals separat aufzubauen. Beim erneuten Aufbau der Schaltung haben wir vorerst nur den hinteren Teil der Schaltung auf dem Steckbrett aufgebaut. Sämtliche Störfilterkondensatoren haben wir nicht mit eingebaut und auch die Referenzspannung von 1,2 V haben wir mithilfe der Spannungsquelle separat bereitgestellt. Somit wurde die Schaltung auf den Komparator, den Verstärker und den Impuls gebenen Kondensator reduziert.
Nun haben wir erneut gemessen und konnten für das unterbieten der unteren Schwellspannung, ca. 10,8 V einen negativen Impuls hinter dem Kondensator messen und analog dazu auch einen positiven Impuls beim Überschreiten der oberen Schwellspannung, ca 12,5 V.
Danach haben wir uns das Relais vorgenommen. Da es zwei spulen hat und nicht wie ein gewöhnliches nur eine, war es ein wenig schwieriger herauszufinden, wie wir es für unseren Zweck korrekt beschalten
müssen. Als wir auch das Relais korrekt verschalten konnten, haben wir einen Verbraucher mithilfe einer LED und eines Vorwiderstands realisiert. Das hat den Vorteil, dass man anhand der Leuchtdiode erkennen
kann, welchen Zustand die Schaltung gerade einnimmt und nicht immer wieder messen muss.
Jetzt konnten wir auch die Bereitstellung der Referenzspannung ¨uber die Diode LM 385 und den zweiten OPV des ICs LM 358, der auch den OPV für den Komparator beherbergt, einbauen. diesen Teil haben wir aus unserer ersten Schaltung ohne Änderungen übernommen, da dieser ja funktioniert. Als letztes haben wir noch die Störfilterkondensatoren eingesetzt und den Trimmer am Spannungsteiler im Komparator feinjustiert um die gew¨unschten Schwellspannungen einzustellen.