zonnepaneel, super condensators en een microcontroller.

Beste forumleden,

Ik ben met een project bezig voor mijn master thesis in IT Product Design waarbij ik een Wakeboard aan het onwikkelen ben die zijn eigen graphics moet tekenen hankelijk van de moeilijkheidsgraad en combinaties van de verschillende 'tricks' die de wakeboarder met het board maakt. Per keer dat je het board gebruikt tekent het board er 1 unieke graphic bij, en zo customized het board zich in de loop van de tijd afhankelijk van zijn gebruiker.

Wat ik tot nu toe heb: een hol, aluminium wakeboard met een cnc achtig mechanisme wat een pen door het hele wakeboard kan bewegen. Deze pen kan dmv een servo motor omhoog gedrukt worden en zo op de transparante bovenkant van het board dingen tekenen. Verder heb ik verschillende capacitieve sensors om te kunnen zien waar aan de rand van het board iemand tijdens een sprong vastpakt en een gyro sensor om de verschillende rotaties van het board te kunnen meten. Dit alles wordt aangestuurd via twee atmel328 chips, die met arduino zijn geprogrammeerd (zonder iets eraan vast verbruiken beide chips iets van 17 mA).

Nu wil ik graag via een zonnepaneel alles poweren. En het idee is dat het board een tijdje in de zon licht, zichzelf oplaad en geactiveerd wordt zodra het in het water komt (hiervoor heb ik al een mooie schakeling aangepast die ik op circuitsonline heb gevonden :) )

Het zonnepaneel bevind zich onder het tekenmechanisme, onder de transparante toplaag. De energie van het zonnepaneel wil ik graag in een serie super capacitors opslaan. Maar op dit moment zit ik met de vraag hoe ik het efficientst de energie kan opslaan en weer gebruiken.

Het zonnepaneel dat ik heb is max 5W, geeft in de zon tussen de 18 en 21V en maximaal iets van 300 mA. Verder zijn er tien 4F 5.5V super capacitors in het board ingebouwd.

Op dit moment heb ik het als volgt opgezet(maar ik denk dat er een betere manier is): het zonnepaneel is direct aangesloten op een ts7810 die dus naar 10V reguleert. Deze output gebruik ik om 5 parallel geschakelde series van 2 capacitors op te laden (dus 5x 8F 11V). ik plan om 2 van deze series te gebruiken om de motors van het tekenmechanisme van power te voorzien, en 3 series voor de microcontrollers en sensors. Maar voor de microcontrollers en sensors moet ik nogmaals reguleren naar 5V en dit lijkt me niet effcient. Het voltage voor de electro motors van het tekenmechanisme wil ik niet reguleren, deze werken prima van 2V tot 10V.

Mijn bezorgdheden: het voltage van de capacitors gaat snel naar beneden bij maximale lading, maar veel van de energie lijkt in de 'lage' voltages te zitten, die ik op de huidige manier niet kan benutten. Is het bijvoorbeeld een optie om een 'step up' ic te gebuiken om zeg 2V toch om te vormen naar 5V. En is het in dat geval beter om van het zonnepaneel gelijk naar 5V te reguleren en daarmee 10 capacitors van 5.5V parallel te laden?

Ik weet dat het lang verhaal is, en als het onduidelijk is of er informatie mist vul ik dat graag aan. Waar ik naar opzoek ben is dus een manier om zoveel mogelijk energie op te slaan en vooral ook te benutten. Ik kijk uit naar meedenkende ideeen!

Groeten

Robert

Je hoofdbekommernis is energie sparen.

Ik denk niet dat uw Atmels 17mA nodig hebben, verlaag de de frequentie en het stroomverbruik daalt drastisch.
Veel toepassingen kunnen ook draaien op een lagere frequentie (1 a 4Mhz)

Een TS7810 verstookt veel teveel vermogen, een klein buckconvertertje zien te maken.

Gebruik van 5.5V superC's in serie en parallel werkt niet zonder maatregelen tegen overspanning..WEER stroomverbruik als je weerstanden gebruikt als spanningsdeler.

Volgens mij zul je niet kunnen zonder oplaadbare batterijen, maar ik heb niet zoveel ervaring met supercaps en servo's.

LDmicro user.

ja precies, ja ik zal eens kijken of ik inderdaad ook op lagere frequenties kan draaien!

dus misschien zoiets bestellen? en dan de supercaps niet in serie..?

http://www.conrad.nl/ce/nl/product/152531/Lineaire-IC-Linear...ggest=true

om dan vervolgens een step up converter te gebruiken vanaf de super caps naar de MC?

Ik zou de 7810 niet gebruiken. Veel te innefficient. Daarvoor in de plaats een buck converter. Verder zou ik processors gebruiken die met een lage spanning toe kunnen. Microchip heeft een extreem low power reeks cpu's. Ik geloof dat die zelfs kunnen werken met 1,8 volt. Weet dit alleen
niet zeker. Atmel zal ook wel zoiets hebben.

Verder de condensators parallel gebruiken. Niet in serie. Dus met een buck naar de max condensator spanning en dan een tweede buck naar de processorspanning. En een zo zuinig mogelijke processor die langzaam draait en een zo laag mogelijke spanning nodig heeft. Een stroom van 17 mA vind ik best veel.

oke dat ga ik proberen dan!

wat betreft de buck down converter heb ik deze via conrad gevonden:

http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-17499...SW_REG.pdf

maar wat moet hier nu precies voor spoel bij? volgens de datasheet 100uH voor de 5V configuratie, maar is dat het enige waar ik op moet letten?

Dat is een prima chip om vijf volt te maken. Je kunt gewoon dat schakelingetje uit de datasheet gaan maken. Waar je op moet letten is de maximale stroom die je converter mag leveren. Een lege condensator die je gaat laden gedraagt zich in de eerste instantie als een volledige sluiting. En zeker zo'n grote supercap. Daarbij duurt die eerste instantie waarschijnlijk nog behoorlijk lang ook. Waarschijnlijk moet je een begrenzingsweerstandje inbouwen dat de stroom beperkt tot een veilige waarde. Die 100µH gewoon aanhouden. Die datasheets kloppen meestal wel