• So... ich melde mich nochmal. Leider war mein erster Platinenentwurf fehlerhaft. Ich habe noch einmal alles nach Plan von Posting #144 auf einem Breadboard aufgebaut. Es hat auf anhieb funktioniert.


    Danach habe ich beim Platinenentwurf einen Teil der Leiterbahnen neu verlegt und einen neuen Satz Platinen bestellt. Zwei Dioden habe ich wegrationalisiert. Deren Funktion erledigen die in den MOS-FETs enthaltenen. Wenn man etwas weniger Spannung zum Motor verlieren möchte könnte, man sie dem Design als Schottky-Dioden wieder hinzufügen.


    Warum mein erster Platinenentwurf nicht ordentlich funktioniert hat, habe ich nicht mit Sicherheit herausgefunden. Aber ich hatte auf einem Strang zum Gate eines MOS-FETs zu wenig Spannung. Zum Glück war mein zweiter Versuch etwas erfolgreicher. In einem Versuchsaufbau funktioniert die Sonnenfolgerfunktion so wie erwartet.


    Ich kann jetzt dazu übergehen den zweiten Teil für die Lichtmessung und Abschaltung auf der Platine zu bestücken. Hoffentlich ist da jetzt nicht noch ein „Schnitzer“ vorhanden ;).


    BB914D08-3450-4DBC-82C6-50A819E6131F.jpeg


    @Puis: In KiCad sind Prüffunktionen vorhanden. Da war alles in Ordnung.

    Das Reh springt hoch. Das Reh springt weit. Warum auch nicht? Es hat ja Zeit. 8o

  • Hallo KaiR


    ein schönes Layout und ich denke, dass Du in der Zwischenzeit den Fehler gefunden hast. Soweit ich es sehen kann, ist die abgelichtete Platine nicht mehr auf dem Stand der veröffentlichten Unterlagen (das macht nichts). Aufgefallen sind mir die zwei parallelen C's (C4 und C3) wobei ich einen davon im Schema nicht fand. Bei solchen Anordnungen versichere ich mich jeweils im Schema, um dem Zweck auf die Spur zu kommen.

    Die Schraube an der oberen Ecke sollte eine isolierende Unterlagscheibe bekommen, da sie eine Bahn abdeckt. Ich weiss, dies wird nicht Deinen Fehler verursachen.

    Wie Du weisst, kenne ich mich mit KiCad nicht aus, denke aber, dass auch KiCad Funktionen zur Fehlererkennung hat, so Dinge wie irrtümlich kreuzende Bahnen, oder nicht angeschlossene Pins.

    In meinen alten Zeiten kam es manchmal vor, dass eine Platine Fehler in den Durchkontaktierungen hatte, damals als man beim Hersteller die elektrischen Tests noch teuer bezahlen musste. Aber in der heutigen Zeit gehe ich davon aus, dass solche Fehler beim Lieferanten nicht mehr passieren. Auf jeden Fall hatte ich bei Lieferungen aus China nie mehr ein solches Problem.


    Auch sehr hilfreich für mich ist, wenn jemand nach Abschluss eines solchen Projektes nennt, was er nach der gemachten Erfahrung beim nächsten Mal anders machen würde.


    herzlichen Gruss
    Pius


    PS: ich bin im Moment mit Software Dokumentieren voll beschäftigt, aber das Ende naht

  • Ja sieht schön aus ... funktioniert aber anscheinend nicht wie gedacht. Ich habe den unteren Sonnenfolgerteil aufgebaut aber die Reedschalter funktionieren nicht. Die Abschaltung klappt nicht. Bin noch auf der Fehlersuche und etwas ratlos... aber das gehört wohl dazu ;).

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  • @Kai Das PCB sieht perfekt aus. Es ärgert schon wenn man später einen fehler entdeckt, jedenfalls geht es mir so - und ich hab das doch gefühlte 20 mal kontrolliert :-[

    Du bleibst dran, das finde ich toll !

    * letzte Worte des Fallschirmspringers : " scheiss Motten" ! *



  • Am 4.01.21 die Daten zu jlcpcb hochgeladen, heute sind die Platinen angekommen. Die Bohrungen wurden auf Metallbaukastenformat (Eitech und Tronico) abgestimmt. Stokys habe ich mir auch mal angeschaut. Wirklich tolle Sache und qualitativ wahrscheinlich besser als erstgenannte Systeme. Aber für die Preise baucht es schon sehr viel Enthusiasmus und auch ein dickes Portemonnaie.


    Leider hatte ich erst nach dem Hochladen gemerkt, dass eigentlich ein Widerstand fehlt. Aber das lässt sich zum Glück ohne Umstand lösen. Den muss ich dann anders drantüddeln, aber das dürfte über den J7 Steckleistenanschluss klappen. Der Widerstand muss parallel dazu.


    Sonnenfolger-PCB.jpg


    Nun kann ich die Sonnenfolgerschaltung vom Breadboard auf ein PCB übertragen und ich muss die Sache nur noch irgendwie zusammen gebacken bekommen ;). Die Platine ist so aufgeteilt, dass im oberen Teil der Oszillator mit der Lichtmessung angeordnet ist, im unteren Teil befindet sich die Steuerung des Sonnenfolgers. Beides kann getrennt voneinander betrieben werden (wenn ich alles richtig gemacht habe). Die Verbindung wird über die 8er Steckleiste mit Jumpersteckern hergestellt.


    Ob das wirklich alles so klappt, wird sich zeigen.

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  • Hans64 Hoi Hans, danke für das Echo. Den artikel über den tyristor-effekt hab ich gelesen. Ein tyristor wird mit einem puls oder einer spannung am gate gezündet. Nach der zündung sperrt er erst bei wegfall der geschalteten spannung, respektive bei unterschreitung des haltestroms. Bei den meisten anwendungen geschieht das erst beim nulldurchgang der netzspannung. (Spezielle GTO-Thyristoren können auch durch einen negativen Stromimpuls am Gate in den Sperrzustand versetzt werden.) Du kennst sicher die phasenanschnitt-steuerung wo der effekt zur anwendung kommt. Beim led-blinker den ich vorstellte, ist die verschaltung der beiden transisitoren ein Sziklai-Transistor-Paar (interessanter artikel)
    Beim sziklai-paar bilden zwei komplementäre transistoren einen darlington-transistor. Einen artikel darüber gibt es auch bei Wikipedia

    Die von dir gezeigte schaltung hab ich zusammengesteckt und ausprobiert. Mit der von dir gezeigten bestückung blinkt die led sehr schnell und schwach. Mit zwei änderungen gelang es dann eine frequenz von 1s und eine pulsdauer von 2ms zu erreichen. Der Puls ist aber verwaschener als bei meinem vorschlag, macht aber nichts es blinkt sehr deutlich :)
    hans-blinker.jpg


    @ Pius Guten Abend Pius, danke für die messungen an einer BlinkLed. Deine schätzung für den OFF-zustand spricht für eine BlinkLed. Allerdings dauert der ON-zustand etwa 220ms pro sekunde. Über eine sekunde gemittelt errechne ich einen strom von 2.8mA.


    Ich prüfte nochmals an meiner schaltung die pulsdauer, ja doch, es sind nur 2 ms.

    Bei 4V versorgung ergibt sich ein gemittelter strom von 0.094mA. Trotzdem ist das blinken gut zu erkennen.


    Im ON-zustand liegt die spannung über einer diode und den npn-transistor ohne vorwiderstand an der led. Das wollte ich untersuchen und die werte in folgender tabelle zeigen die resultate. Daraus lese ich dass ab 10 Volt besser ein widerstand in serie zur led geschaltet werden soll. (150Ω)

    Versorgungs-SpannungLED-DauerstromLED-Strom 2ms über 1s gemittelt
    3.2 V19 mA0.038 mA
    4 V47 mA0.094 mA
    5 V72 mA0.14 mA
    10 V165 mA0.33 mA
    15 V250 mA0.5 mA
    15 V mit 150Ω Vorwiderstand67 mA0.13 mA


    In folge setzte ich einige BlinkLeds auf meine nächste bestellung.


    @Kai Guten Abend Kai, danke auch für deinen beitrag. Die walking-leavs sehen das blinken nicht :) Das kästchen liegt auf dem terrarium und der luftschlitz geht nach unten durch die abdeckung.

    1176-wink2-gif

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  • Hoffentlich sind die wandelnden Blätter nicht gestresst von der Blinkerei ;). Habs vorhin mal auf dem Breadboard ausprobiert. Funktioniert gut. Aber das Blinken ist auf die Dauer schon etwas "nervig".


    Hier ist für interessierte noch eine kleine "Abhandlung" in der erklärt wird, was in der Schaltung so vor sich geht:

    https://www.elektronik-kompend…s/bausatz_led-blitzer.htm


    Gruß Kai

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  • Hallo nische

    Zitat

    Mich würden die messdaten an einer BlinkLed interessieren. Wenn die werte bei einer BlinkLed ähnlich tief liegen, wäre es besser eine solche zu verwenden.


    nun, ich habe den Strom im Zustand "Off" für eine rote Blink Led nicht gemessen (könnte ich nachholen), aber ich habe mal den "ON" Strom bestimmt.

    I = U/R = 1.28V / 98.36 = 13mA (siehe Schema)


    tOn = 110mS

    tOff = 330mS


    Die Led habe ich irgend einmal bei Reic... beschafft (leider fehlen mir die Daten dazu).

    Gruss

    Pius


    BlinkLedsch.pngBlinkLed.PNG


    Nun, den OFF Strom genau zu bestimmen ist nicht so einfach. Mein Ansatz, Vert Amp auf 20mV/Div und den Trigger auf die abfallende Flanke und dann das "Rauschen" anschauen:


    LedOffCurrent.png


    Messungen mit einem Fluke und dann mit der Min Funktion die Spannung zu bestimmen ergab Werte zwischen 2.5mV und 3.2mV was in etwa passen könnte, wenn ich die spitzen Nadeln sehe, die bis auf ca 38mV reichen. Gehe ich mal von geschätzten 4mV aus, dann wäre dies ein Strom im Off Zustand im Bereich von 40µA.

  • Blinkende LED


    Mein enkel bekam ein terrarium zu weihnacht. Darin tumeln sich "Wandelnde Blätter" lebende-blaetter.jpg

    Mit einem leichten windhauch fühlen diese sich sauwohl.

    Ein akku getriebener lüfter war der zusatzwunsch.

    3 SAMSUNG ICR18650-28A 3.7V 2800mAh Rechargeable wurden prallel geschaltet, alle mit lade-entlade-schutz ausgestattet und zusammen mit einem notebook-lüfter in ein kästchen eingebaut. Der lüfter bekam zur zähmung von gräusch und windstärke noch einen 15Ω widerstand vorgeschaltet. Jetzt zieht der lüfter 58mA was ein paar tage laufzeit ergibt. Geladen wird mit einem normalen 5V steckernetzteil. Eine LED soll den betriebszustand anzeigen. Bleibt das blinken aus sind die akkus entladen und müssen wieder geladen werden. Dazu pröbelte ich an einer schaltung die extrem wenig strom verbraucht.

    schema.jpg

    Mit dieser bestückung blinkt die LED ca. alle 0.8 sekunden kurz auf. Die dauer der periode variiert wenig mit der speisespannung. Die schaltung funktioniert zuverlässig ab 3 volt bis 15 volt.

    Bei punkt A gibt es periodisch einen 2ms puls von +3.6V nach 2.9V

    Bei punkt B eine rampe von 0.7V ansteigend auf 1.8V dann ein 2ms sprung auf 2.8V

    Bei punkt C gibt es ein dreiecksignal von 3.6V auf 3.8V

    Bei punkt D bricht die schwingung bei berührung mit dem tastkopf (1:10 am oszi-eingang 1MΩ 25pF) ab.


    Arbeitsweise:

    • Diode 1n4148 senkt die spannung an der basis BC557 um 0.6V unter die betriebsspannung
    • Über R22k wird der elko aufgeladen. Steigt die spannung am emitter BC557 über die basisspannung leitet dieser und steuert transistor BC547 in die sättigung, die led leuchtet kurz auf.
    • Gleichzeitig wird der elko über transistor BC557 wieder sehr rasch entladen und der prozess beginnt von neuem.

    Der verbrauch ist sehr niedrig. ca 17uA in der langen periode. Für die 2ms periode hab ich nicht die erforderlichen messinstrumente.

    fliegend.jpg Der aufbau erfolgte fliegend.


    Mich würden die messdaten an einer BlinkLed interessieren. Wenn die werte bei einer BlinkLed ähnlich tief liegen, wäre es besser eine solche zu verwenden.


    Grüsse an alle wink2.gif

    * letzte Worte des Fallschirmspringers : " scheiss Motten" ! *



  • Hier ist mal ein Bild von meiner Metallbauversion in "Aktion". In dem schwarzen Kästchen mit dem Loch im Deckel ist ein Li-Akku mit Laderegler. Der versorgt den Sonnenfolger mit Energie, wird durch diesen aber auch aufgeladen. Hier kann auch noch Spannung für einen weiteren Verbraucher abgezweigt werden. Die gelben Plastikteile mit den angeklebten Neodyn-Magneten für die Reedschalter habe ich von meinem ersten Lego-Modell übernommen.


    Ansonsten rödelt das Teil so vor sich hin .... ^^.


    Sonnenfolger-Aktion.jpg

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  • So, nun habe ich den im S E P Thread vorgestellten Oszillator LTC6995 in die Sonnenfolgerschaltung integriert. Er funktioniert so, dass die (Lichtmess-)Schaltung nur alle 15 Minuten für etwa 42-44 Sekunden (hängt stark vom Toleranzwert des verwendeten Elkos ab) mit Strom versorgt wird. Ist zu wenig Licht vorhanden, bleibt die Motorsteuerung ausgeschaltet, anderenfalls wird auch die Motorsteuerung durch den Lichtmesser aktiviert.


    Die Oszillatorschaltung:


    Sonnenfolger-Oszillator-Schaltplan.png


    Im folgenden sieht man den Stromverbrauch bei den vier möglichen Betriebsmodi über den Zeitraum von 1:04 Stunden:


    Sonnenfolger-Stromverbrauch-bearbeitet.png


    Die Angaben sind in A. Das Maximum liegt bei ca. 20mA. Während nur der Oszillator läuft, verbraucht die Schaltung nur noch 70µA. Wie man an den "Treppen" sehen kann, reicht die Zeit für sämtliche Steuerungsaufgaben dicke aus und kann auch noch verkürzt werden.


    Die (Dreh-)Mechanik habe ich inzwischen mit Bauteilen aus einem Metallbaukasten gebaut. Durch ein Getriebe und einen anderen Motor läuft die Konstruktion jetzt mit 5V einwandfrei. Das Getriebe hat auch für eine Reduktion des Spitzenstroms des Motors gesorgt. Durch ein Schneckengetriebe und Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses dreht der Motor zwar länger, braucht jedoch weniger Kraft.


    Der "Gesamtschaltplan" ist dem Posting zum Download angehangen.


    Gruß Kai


    Aktualisierung am 30.12.2020: Im Schaltplan war ein Fehler in der Oszillatorschaltung. Die Widerstände am SET Ausgang des LTC6995 müssen an GND geschaltet werden und nicht, wie in der fehlerhaften Version, an V+. Es wurde eine korrigierte Version hochgeladen.


    Sonnenfolger-PCB.png                       Sonnenfolger-PCB-Grafik.png

    Dateien

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  • Nochmal eine Änderung zu meinem "Sonnenfolger":


    Ich habe jetzt P-Channel MOS-FET bekommen und konnte nun die Stromversorgung über einen sog. Highside-Switch (MOS-FET zwischen V+ und Schaltung) realisieren. Das funktioniert sehr gut (im Gegensatz zu einer Low-Side Schaltung -> N-Channel MOS-FET zwischen Schaltung und GND) .


    Mit dem Relais hat die Schaltung zwar auch funktioniert aber wegen der notwendigen Schaltleistung der Spule, wurde viel zu viel Strom verbraucht.

    Die Minirelais brauchen min. 75 bis 85 Milliwatt. Das bedeutet bei 5V einen Stromverbrauch von etwa 15mA und mehr. Bei 8,1V (hatte nur ein 12V Relais, welches aber ab 8,1V geschaltet hat) ergab sich, nur für die Relaisspule, ein Verbrauch von etwa 10mA. So lag die gesamte Schaltung bei etwa 14mA Betriebsstrom und 3mA im ausgeschalteten Zustand (nur die Lichtmess-Schaltung verbraucht noch Strom). Ich hatte mir auch 5V Relais bestellt. Allerdings bringt das nichts, weil die benötigte Leistung für die Spule nicht geringer ist.


    Mit dem P-Channel MOS-FET als Schalter, verbraucht die Schaltung bei 5,5V nur etwa 4mA im Betriebsmodus (wenn der Motor sich nicht dreht) und 2mA im Ruhemodus (Nachts). Weniger Spannung funktioniert bei mir nicht, weil die Solarzelle zu schwer ist und der Motor sich dann nicht mehr richtig dreht.


    Die Umschaltung für die Drehrichtung in die Ruheposition habe ich entfernt. Einfach aus dem Grund, weil die Solarzelle sinniger Weise ja immer Richtung Süden ausgerichtet wird und deshalb nur die Parkposition Richtung Osten Sinn macht. Daraus ergibt sich nur eine Richtung für die Parkposition.


    Außerdem habe ich noch einen Kondensator am den Spannungsteiler des LDR angeschlossen. Der macht die Lichtmessung unempfindlicher gegen kurzzeitige Helligkeitsänderungen. Das heißt, die Schaltung reagiert erst nach etwa 1-2 Sekunden auf Helligkeitsänderungen.


    Die Änderungen:

    Komparator-Trigger-V5.png


    Sonnenfolger-V4.png

    So .. jetzt hab ich doch wieder was gepostet. Kanns doch nicht lassen ;).


    Meine Überlegungen gehen inzwischen dahin, den Strom der Solarzelle zu messen und die Folgerschaltung erst zu starten, wenn mehr Strom geliefert wird als der Folger verbraucht (wenn der Motor nicht angesprochen wird). Dann ergibt sich das mit der Helligkeit von selbst.


    Gruß Kai

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  • Hallo KaiR


    nein, ich habe keinen 3D Drucker da ich in mechanischen Dingen eher zwei linke Hände habe. Die LDR aber ich auf einem Kunststoffteil, das ich erst mit zwei Winkeln versah, aufgebracht. Auf den LDR's habe ich Distanzhalter aufgesteckt, die ich auf den Durchmesser der LDR's aufgebohrt hatte. Damit erreiche ich eine gute Reichtungswirkung für das einfallende Licht.
    Gruss

    Pius

  • Den Mutigen gehört die Welt^^


    nein Kai, die 9V werden nicht aufgeteilt. An VCC liegen die 9V, da ich keine "Mitte" benötige. Vermutlich funktioniert es auch noch bei 6V, zumal der benutzte Motor mit Schneckengetriebe sehr wenig Leistung zieht. Die Position am "Morgen" realisierte ich mit einem Mikro-Schalter, wobei das Ding relativ gross ist.

    Es war Dein Vorschlag, dass der Schalter bei Anschlag geöffnet ist, was mir als Reedkontakt in der Schublade fehlte. Ja, nur ein Schalter, da ich davon ausgehe, dass nur der Morgen zählt :/

    Wie bereits früher mal erwähnt, bestimme ich die Helligkeit über den Summenstrom der beiden LDR (an R8). Wird es dunkel, dann geht der Ausgang Pin 8 auf Low und zieht den T6 via D7 und D8 auch auf low und der T6 beginnt zu leiten. Dieser Strom "verstimmt" die Brücke und lässt den Motor zurück drehen. Wenn der Schalter betätigt wird (Start Position erreicht) sperrt T5, da D5 nicht mehr leitend ist und via D6 auch ein low daher kommt. Sobald wieder genügend Licht vorhanden ist, geht der Ausgang vom Vergleicher an Pin 8 auf 1 , was die Brücke wieder arbeiten lässt und den T6 wieder leitend schaltet (Power On).

    Das Schalten des Minus ist nicht ideal. Mit einem zweiten Transistor würde ich lieber auf der positiven Seite die Versorgung schalten. Dann könnte man auch alle Spannungsteiler, die "im Dunkel Mode" nicht benötigt werden, über diese Versorgung betreiben, was sicherlich wieder Strom einsparen könnte.


    Gruss
    Pius


    Anmerkung: Die Schaltung würde auch bei 6V noch richtig arbeiten, würde man R16 neu abgleichen, da durch die Betriebsspannungsänderung auch die Referenz verändert wird. Alternativ könnte man die Referenz auf eine tiefere Spannung stabilisieren, damit man hier unabhängiger von der Versorgungsspannung würde.
    Bei einer Versorgung von 12V oder 15V arbeitet die Schaltung wie bei 9V korrekt, nur dass sich der Motor verständlicherweise wesentlich schneller bewegt.

  • Sehr schön :). Coole Solarzelle hast Du. Der Plan kommt auch in den Fundus.


    Ich denke mal Du arbeitest mit 9V weil du die in zwei mal 4,5 V aufteilen musst, wg. der nicht synchronen Spannung.

    Bei meiner Mimik habe ich gerade mal 1mA weniger im Nachtmodus bei den erwähnten 8,1V... bei weniger wird sich da aber nicht mehr viel einsparen lassen. Sehe ich das richtig, dass Du nur einen Reed-Schalter benutzt?


    Gruß Kai

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  • Nun KaiR wollte ich natürlich nicht hinten anstehen und auch meinen Versuch fertig stellen.


    Anbei ein Video, wie mein Sonnenanbeter praktisch arbeitet. Gegenüber dem letzten Schema, musste ich den Strom aus dem Fensterkomparator zur Brücke mit jeweils 2.2 kOhm begrenzen, da der hier benutzte Motor wenig Strom aufnimmt und ohne die Strombegrenzung der Ruhestrom (bei Dunkelheit) zu hoch war. Der Antrieb stammt aus einem älteren CD Schubladenmechanismus. Die Empfindlichkeit der Nachtdetektion habe ich sehr unempfindlich eingestellt, andernfalls würde meine alte Kamera kaum mehr etwas "sehen".

    Meine Lösung benötigt keine symetrische Versorgung und bei 9V Versorgung fliessen noch knappe 4mA Strom im Nachtmodus. Die eine oder andere Diode liesse sich vermutlich noch einsparen, aber ich für mich schliesse nun diesen Versuch auch ab.

    schönen Abend
    Pius
    SonnenAnbeter3.png