5 W-Z-Diode als simpler Lade-Querspannungsregler

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo mal wieder von mir,

da ich bald ein selbstgebautes Schnecken-Abwehrzaun-Set verschenken will und dies erstmal gebaut werden muss, suche ich momentan nach einer einfachen Lösung, die Ladespannung des voraussichtlich verwendeten 6 V-Bleiakkus zu begrenzen. Der Ladestrom kommt aus einem 5 W-Solarmodul mit um die 11 V Leerlaufspannung und ca. 0,6 A Kurzschlussstrom.

Die Z-Diode (Typ 1N5342BRLG o.ä.) mit 6,8 V Z-Spannung würde ich einfach parallel zum Akku schalten. Der Akku sollte so auch voll geladen im Leerlauf ohne anliegende Modulspannung (z.B. nachts) mit 6,4 V keinen nennenswerten Stromfluss hervorrufen.

Ich sehe in meiner Idee eigentlich keinen Haken.
Die maximal erreichbare Leistung des Moduls sollte beim Laden zu etwa 80 % ausgeschöpft werden können, was mir genügt. Durch die um etwa 3 V geringere (als die Modul-Arbeitsspannung im MPP) Akkuspannung dürfte die Z-Diode auch nur maximal knapp 4 W abbekommen.

Hat jemand Einwände? Vielen Dank für Hinweise!

MfG
Marius

#2

Hallo Marius,

Ich sehe in meiner Idee eigentlich keinen Haken.

Der Haken liegt in der Tolleranz der Z-Diode.

Die Z-Spannung liegt irgendwo zwischen 6.46V und 7.14V, je nachdem was für ein Exemplar du erwischt.

Die Ladeschlussspannung müsste aber etwas um die 7.2V liegen.
Der Akku wird also nie voll geleaden.

MfG Peter(TOO)

#3

Hallo,
das einfachste was mir spontan einfällt wäre ein 7805, und dann über Dioden (ca. 0,6V pro Diode) hochlegen.
Die zweite Möglichkeit wäre mal einen Blick zu werfen:
http://www.tracopower.com/
Viel Spaß noch, jo-enn

#4

Hallo jo-enn,

das einfachste was mir spontan einfällt wäre ein 7805, und
dann über Dioden (ca. 0,6V pro Diode) hochlegen.

Aber bei Solarpanels führt ein Längsregler zu einem sehr ungünstigen Betriebspunkt und folglich schlechtem Ausnutzungsgrad.

Ich habe zwar auch schon von direkt als solche gedachten Querspannungsreglern gelesen, diese benötigen aber wiederum noch eine aufwändige Beschaltung, wenn man schlappe 0,6 A verbraten will.

Warum gibt es da keine Bauteile, wo man einfach noch 'nen dicken Widerstand zum Verheizen des Überschüssigen Stromes dranlötet und notfalls 1 bis 2 Kondensatoren und fertig?

MfG
Marius

#5

Hallo Marius,

Warum gibt es da keine Bauteile, wo man einfach noch 'nen
dicken Widerstand zum Verheizen des Überschüssigen Stromes
dranlötet und notfalls 1 bis 2 Kondensatoren und fertig?

Als Shuntregler geht so etwas (Figure 8):
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/1500…

MfG Peter(TOO)

#6

Danke für den Hinweis.

Als Shuntregler geht so etwas (Figure 8):
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/1500…

Trotzdem bleiben einige Fragen offen:

Stellt der Widerstand oben links nur den Zuleitungswiderstand + Innenwiderstand der Stromquelle dar?
Was ist mit dem zweiten unbenannten Widerstand? Wozu dient er? Wonach dimensioniere ich den und wie? Die letztendlich quasi überschüssige Leistung wird allein im Transistor verheizt, richtig? Wäre ein BD437 (mit Kühlkörper) hierfür einsetzbar?
An den Eingang käme also das Solarpanel und an den Ausgang der Akku?
Wäre eine Diode zur Verhinderung eines Rückstroms bei Dunkelheit besser am Eingang oder am Ausgang (von mir favorisiert) zu platzieren?

MfG und schönen Abend/angenehme Nachtruhe :wink:.

Marius

#7

Hallo

Vielleicht kann man verschiedene solcher Z-Dioden zusammenschalten, das man auf die Nennspannung von ca. 7,2Volt kommt.
Vor Benutzung mit Lastwiderstand kontrollieren.

Allerdings gefällt mir eine Schaltung wie mit MC34063A oder µA78S40PC viel besser(beides Schaltregler, für Batteriebetrieb geeignet).

In Frage kommt außerdem eine normale Netzteilschaltung mit Längstransistor.

Eine andere Frage wäre, ob es nicht etwas umständlich ist, im Garten einen Elektrozaun(oder was??) für Schnecken, mit Bleibatterie rumliegen und so, und ob es überhaupt funktioniert(was ich nicht glaube).
Ein möglicherweise technisches Problem: Eventuell leitet die Diode der Solarzelle etwas bei fehlender Beleuchtung. Eine Schottky-Diode mit niedriger Durchlassspannung sollte dann abhelfen.

MfG
Matthias

#8

Hallo Marius,

Stellt der Widerstand oben links nur den Zuleitungswiderstand

  • Innenwiderstand der Stromquelle dar?

In deinen Fall schon, den kannst du weg lassen.

Was ist mit dem zweiten unbenannten Widerstand? Wozu dient er?
Wonach dimensioniere ich den und wie?

Der liefert dem TL431 den Betriebsstrom, sind zwar nur ein paar µA, aber diese sollen nicht schon als Basis-Strom fliessen und den Transistor ansteuern.

Die letztendlich quasi
überschüssige Leistung wird allein im Transistor verheizt,
richtig?

Jo

Wäre ein BD437 (mit Kühlkörper) hierfür einsetzbar?

Nein, es muss ein PNP sein, also BD438.

An den Eingang käme also das Solarpanel und an den Ausgang der
Akku?

Da der widerstand weg fällt, ihs du nur noch einen 2-Pol.

Wäre eine Diode zur Verhinderung eines Rückstroms bei
Dunkelheit besser am Eingang oder am Ausgang (von mir
favorisiert) zu platzieren?

Schottky am Ausgang.

MfG Peter(TOO)

#9

Was ist mit dem zweiten unbenannten Widerstand? Wozu dient er?
Wonach dimensioniere ich den und wie?

Der liefert dem TL431 den Betriebsstrom, sind zwar nur ein
paar µA, aber diese sollen nicht schon als Basis-Strom
fliessen und den Transistor ansteuern.

Also würde es hier ein Widerstand mit 0,5 bis 1 MOhm tun?

Wäre ein BD437 (mit Kühlkörper) hierfür einsetzbar?

Nein, es muss ein PNP sein, also BD438.

Selbstverständlich, den meinte ich auch.

Vielen Dank und schönen Tag!

MfG
Marius

#10

Hallo Matthias,

Vielleicht kann man verschiedene solcher Z-Dioden
zusammenschalten, das man auf die Nennspannung von ca. 7,2Volt
kommt.
Vor Benutzung mit Lastwiderstand kontrollieren.

Vom Z-Dioden-Gedanken habe ich mich inzwischen doch gelöst.

In Frage kommt außerdem eine normale Netzteilschaltung mit
Längstransistor.

Das in meinen Augen eher nicht.

Eine andere Frage wäre, ob es nicht etwas umständlich ist

Es ist nicht unkomliziert, aber ich habe schon lange diverse Varianten verglichen in Bezug auf Gärtnerfreundlichkeit und Kosteneffizienz, wobei ich letzlich bei dieser Variante hängen blieb. Ein Stromnetzanschluss ist zu weit entfernt, um ihn unkompliziert zu nutzen und ein manuell zu ladender Akku wird früher oder später vergessen.

im Garten einen Elektrozaun(oder was??)

Genau.

für Schnecken, mit Bleibatterie […] und ob es überhaupt
funktioniert(was ich nicht glaube).

Was soll denn deiner Meinung nach daran nicht funktionieren?

Ein möglicherweise technisches Problem: Eventuell leitet die
Diode der Solarzelle etwas bei fehlender Beleuchtung. Eine
Schottky-Diode mit niedriger Durchlassspannung sollte dann
abhelfen.

Die ist natürlich schon eingeplant.

MfG
Marius

#11

Hallo Marius,

Der liefert dem TL431 den Betriebsstrom, sind zwar nur ein
paar µA, aber diese sollen nicht schon als Basis-Strom
fliessen und den Transistor ansteuern.

Also würde es hier ein Widerstand mit 0,5 bis 1 MOhm tun?

So im Kopf gerechnet haut das nicht hin!! :frowning:

1µA bei 1MOhm gibt 1V, da steuert der Transistor schon etwas durch.

Die genauen Daten stehen im Datenblatt, aber ich bin gerade zu faul um nachzulesen.

MfG Peter(TOO)

#12

Hallo nochmal.

Vom Z-Dioden-Gedanken habe ich mich inzwischen doch gelöst.

Es könnte aber ausreichen, wenn die Z-Diode(n) passen.
Man müsste die Diode(n) mal messen. Die haben zum Beispiel 10% Herstellungstoleranz.

In Frage kommt außerdem eine normale Netzteilschaltung mit
Längstransistor.

Das in meinen Augen eher nicht.

Gemeint war nicht eine Schaltung mit Trafo, sondern nur die Reglerschaltung auf der Niederspannungsseite.
http://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsregler

Eine andere Frage wäre, ob es nicht etwas umständlich ist

Es ist nicht unkomliziert,…

Ist ok, es gibt anscheinend sogar passendes elektrifizierbares Band, und es scheint zu funktionieren, ergab meine kleine GoogleRecherche.

Viel Spass beim Schnecken scheuchen!

MfG
Matthias

#13

Hallo,

Ist ok, es gibt anscheinend sogar passendes elektrifizierbares
Band

Was meinst du denn da, wenn ich neugierig fragen darf? Ich war und bin bisher auf dem Dampfer, zwei vergoldete Drähte parallel mit ca. 0,5 bis 1 cm Höhe auf dem Kantenstein ums Beet zu spannen - vergoldet wegen der Korrosionsfestigkeit. Unter Dauerspannung würde sonst vermutlich durch Elektrolyse-Erscheinungen recht schnell eine schlecht leitende Schicht und auf Dauer evtl. Drahtbruch enstehen.

MfG
Marius

#14

#Hallo

Das mit dem Draht ist nicht so gut.
„Vergoldet“ bringt auch nicht viel. Eine hauchdünne Vergoldung ist kein guter Korrosionsschutz.
Für Draht würde ich verzinkten oder Kupferdraht nehmen.
Aber ich hab gemetacrawlt(metacrawler.de), "elektrischer Schneckenzaun " und da gibts u.a. folgendes Ergebnis:

http://www.schnecken-elektrozaun.de/shop.php?osCsid=…

MfG
Matthias

#15

Ach ja, darauf war ich auch schon gestoßen. Das ist mir aber bei weitem zu teuer…

#16

Das mit dem Draht ist nicht so gut.

Was ist an Draht schlechter als an Selbstklebefolie?

„Vergoldet“ bringt auch nicht viel. Eine hauchdünne Vergoldung
ist kein guter Korrosionsschutz.

Wenn es galvanisch aufgebracht wurde (geht ja auch kaum anders), warum sollte es kein guter Schutz sein?

Für Draht würde ich verzinkten oder Kupferdraht nehmen.

Die Patina des Kupfers ist aber bestimmt ein „schöner“ Isolator… Die Verzinkung von Stahldraht wird bei Dauerspannung von 6 V und mehr bei Wind und Wetter auch nicht lange halten.

Wenn, dann tendiere ich noch eher zu Messing. Oder spricht da was gegen?

MfG
Marius

#17

Hallo

Eine Vergoldung ist kein guter dauerhafter Schutz, wegen der Bildung eines elektrochemischen Elementes. Spannungsreihe der Metalle usw…

Ich kenn die Kletterfähigkeiten von Schnecken nicht so besonders, aber die klettern zum Beispiel über die Schneide einer Rasierklinge.
Außerdem gibt ganz kleine Schnecken, da muß es schon passen.

Ich fand übrigens auch eine Bauanleitung mit selbstklebender Alufolie auf oder auf sowas wie Rasenkante, wie sie in der Sanitärtechnik verwendet wird.
Das würde ich als billig empfehlen, eventuell muss dann die Spannung etwas höher und das Anschließen könnte zuerst etwas schwierig sein, wegen Oxidhaut.

MfG
Matthias