Jak zasilić licznik rowerowy ogniwem fotowoltaicznym w cieniu?

Witam
Jakiś czas temu postanowiłem przerobić sposób zasilania licznika rowerowego i tak oto zastosowałem 2 ogniwa fotowoltaiczne z lampek solarnych .

W pełnym słońcu ogniwa dają 14 mA przy zwarciu i 5 V max , a licznik potrzebuje ok 1 mA i 3 V.
zastosowałem rezystor 11 k Ohm jako ogranicznik prądu i napięcia , spisuje się całkiem dobrze , ale jest coś co chciałbym zmienić , otóż gdy wjadę w mocny cień wtedy brakuje prądu .
Wiem że ogniwo jest w stanie uciągnąć licznik w tym mocnym cieniu jedynie podpięte bezpośrednio bez rezystora . Dałem nawet kondensator elektrolityczny który minimalnie wydłuży czas pracy ale chyba nie tędy droga . Magazynowanie energii się nie opłaca.
I tutaj mam taki pomysł żeby wykorzystać fotodiodę BP104 albo fototranzystor L932P3BT


Tylko nie mam pojęcia jak to wykorzystać , na pewno będę potrzebował zestaw tranzystorów. Proszę o jakieś schematy.

Proponuję zrobić równoległy stabilizator napięcia na TL431, razem trzy elementy: TL431 i do tego dwa oporniki w stosunku rezystancji 1:5 np 100kΩ i 20kΩ.
Taki stabilizator będzie obciążał tylko jeśli napięcie przekroczy 3V.

Cytat:

Magazynowanie energii się nie opłaca.

Kiedy masz własną elektrownię o mocy liczonej w kW, magazynowanie małych energii nie jest kosztowne ani nie jest trudne.

Ok to kupię ten TL431 rezystory będę miał , tylko prosiłbym o schemat bo układy są dla mnie czarną magią.

Schemat na rys 1 R2=5*R1
http://elportal.pl/pdf/k04/05_01e.pdf

TL431 (KA431,LM431) możesz też wymontować z jakiegoś starego zasilacza impulsowego

Cytat:

Dałem nawet kondensator elektrolityczny który minimalnie wydłuży czas pracy ale chyba nie tędy droga

Istnieją tzw superkondensatory o pojemnościach rzędu pojedynczych faradów, to nadal mało w porównaniu z baterią, ale bywają używane do chwilowego podtrzymania zasilania w niskoprądowych układach.

Krzysiek27 napisał:

i tak oto zastosowałem 2 ogniwa fotowoltaiczne z lampek solarnych .

Krzysiek27 napisał:

Dałem nawet kondensator elektrolityczny który minimalnie wydłuży czas pracy ale chyba nie tędy droga .

Dlaczego zatem nie zastosujesz rozwiązania z lampek solarnych czyli akumulatorków?

Krzysiek27 napisał:

Wiem że ogniwo jest w stanie uciągnąć licznik w tym mocnym cieniu jedynie podpięte bezpośrednio bez rezystora

Czy po zachodzie słońca też?

Miałem akumulatorki wcześniej ale układ z bateryjkami się zepsuł .

Dziękuje koledze jarek_lnx za pomoc . Dam znać jak się sprawuje układ.

Diodę Zenera na 3 V też dawałem ale w pochmurną pogodę za bardzo obciążała ogniwo i słabo było widać na liczniku

Krzysiek27 napisał:

Diodę Zenera na 3 V też dawałem ale w pochmurną pogodę za bardzo obciążała ogniwo i słabo było widać na liczniku

Powinieneś dać 3,3V lub 3,6V a nawet na wyższe napięcie w zależności od dopuszczalnej górnej granicy napięcia zasilającego licznik.

Diody Zenera na tak niskie napięcia mają małe nachylenie charakterystyki, dlatego zaproponowałem TL431, choć i on ma ograniczenie, wymaga - 400uA poniżej tego napięcie szybko spada.

Podejrzewam że licznik pobiera znacznie mniej niż 1mA inaczej nie pochodził by długo na baterii, zmierz dokładniej.

vodiczka napisał:

Czy po zachodzie słońca też?

he he tak ale tylko przy pełni księżyca.
Jutro zmontuję i dam znać .

Mierzyłem waha się 0.09 mA do 0,1 mA faktycznie mój błąd .

Krzysiek27 napisał:

he he tak ale tylko przy pełni księżyca.

Pół godziny po zachodzie słońca jest widniej niż przy pełni księżyca.

Krzysiek27 napisał:

Mierzyłem waha się 0.09 mA do 0,1 mA faktycznie mój błąd .

Czyli miało by sens poszukać czegoś jeszcze bardziej energooszczędnego.

vodiczka napisał:

Pół godziny po zachodzie słońca jest widniej niż przy pełni księżyca.

A to ciekawe .

Wyjdzie że najlepiej poszukać ogniwa fotowoltaicznego które daję 3 V max.

Krzysiek27 napisał:

A to ciekawe

Zachód słońca to moment kiedy słońce chowa się za horyzontem a nie kiedy już jest ciemno.

Czy rezystory się nie zmieniają pomimo iż prąd odbiornika się zmniejszył ?

Nie potrzebujesz ogranicznika prądu a tylko ogranicznik napięcia. Licznik weźmie tyle prądu ile potrzebuje.
Gdybyś miał pewność, że maksymalne dopuszczalne napięcia zasilania przekracza 3,5 V to zenerka 3,6V/0,1W, załatwia sprawę bez dodatkowych oporników.

Jako ogranicznik napięcia dla układu o małym poborze prądu może być JFET, ale trzeba trafić na odpowiedni - może jakiś BF245A/B (A, albo B, nie C): bramka do masy, dren do plusa baterii, źródło do plusa zasilanego układu. Sęk w tym, że według noty katalogowej możliwy zakres napięć jest dość spory i nie wiadomo, czy się trafi, żeby było około 3V - dla A nie powinno być ponad 3V i można zastosować dzielnik (z dużych oporności, około 1M, żeby nie tracić niepotrzebnie prądu), dla B może być od 1.6V do 4V - może się trafi, może nie, trzeba by wziąć kilka, podłączać opornik 30k jako obciążenie i mierzyć napięcia. A przy 0.1mA kondensator 3F rozładuje się o 1V przez 30k sekund, czyli ponad 8h - może jakoś wystarczy na noc, przynajmniej od połowy kwietnia do końca sierpnia?

Kupiłem TL 431 zwykłe i SMD tanie bo po 1 zł , za to ten BF245 B był po 5 zł więc się wstrzymałem . Wziąłem także diody Zenera 3,3 V 3,6 V. Jeśli chodzi o napięcia to licznik działa na 5 V i o dziwo nic mu się nie dzieję ale nic nie widać wszystko świeci.

Krzysiek27 napisał:

Jeśli chodzi o napięcia to licznik działa na 5 V i o dziwo nic mu się nie dzieję ale nic nie widać wszystko świeci.

Ja mam licznik rowerowy z wbudowaną baterią słoneczną i jak bateria jest przez dłuższy czas wystawiona na ostre słońce, to też wszystko na ekranie licznika zaczyna być widoczne, czyli praktycznie nic nie widać.

Jak dobrze poszukać, to TL431 można znaleźć poniżej 0.25zł, BF245A po 0.5zł i BF245B po 0.6zł (dwa ostatnie ma Lispol) - ale to by było wysyłkowo...

Wadą TL431 jest duży prąd pobierany przez niego samego. Lepszy pod tym względem jest LM4041-ADJ (uwaga, tylko z -ADJ) - ze 2X droższy, ale gwarantowane działanie już przy prądzie poniżej 100uA. A jak nie trzeba wysokiej stabilności, to może LED? Może się okazać lepszy od niskonapięciowej diody Zenera. Wszystko to działa na takiej zasadzie, że masz opornik, przez który płynie prąd, a TL431/LM4041-ADJ/LED zabiera część tego prądu, żeby ograniczyć napięcie na liczniku (czy innym urządzeniu, które zasilasz).

Można też - i to nie będzie marnować aż tyle prądu - zrobić stabilizator napięcia na tranzystorach bipolarnych, ale układ będzie zawierał kilka elementów, prąd pobierany przez stabilizator będzie większy, niż zużywa licznik, a napięcie będzie zależeć od temperatury (da się zrobić i tak, żeby nie zależało, ale to spora komplikacja układu - i w ogóle, jeśli to ma działać energooszczędnie, to układ zbyt prosty nie będzie).

Można też zrobić stabilizator prądu na LM334 (prąd rośnie z temperaturą, 1 opornik, najprościej), albo na 2 tranzystorach (prąd maleje z temperaturą, oprócz nich 2 oporniki, tanio) - jeśli ten licznik pod względem zużycia prądu zachowuje się jak opornik (im większe napięcie, tym większy prąd pobiera), albo dołączysz równolegle LED-a, to może to być w miarę energooszczędne rozwiązanie (jak zasilasz poprzez opornik, to musisz mieć spory zapas prądu, bo prąd zależy od napięcia, a jak przez stabilizator prądu, to nie masz tego problemu, dajesz minimalny zapas).

Pod względem energooszczędności nie znam nic w miarę taniego i łatwo dostępnego, co mogłoby konkurować z np. BF245A (no, przetwornica jest jeszcze lepsza - ale to już jest trudne, jeśli ma jeszcze działać oszczędnie) - oprócz prądu pobieranego przez zasilane urządzenie potrzebuje tylko paru mikroamper dla dzielnika. Aczkolwiek są jakieś układy scalone, np. MC78FC00 (znalazłem przez Google: voltage regulator micropower), które działają nawet lepiej (jest np. wersja na 3.0V, marnuje typowo 1.1uA, maksymalnie 3.3uA) - ale czy coś takiego da się łatwo kupić? LP2950-3V0 kosztuje ponad 2zł, marnuje 75uA. LT3014 - marnuje 7uA, kosztuje kilkanaście zł. Mam: MC78FC30: to samo, co MC78FC00, cena w Polsce od 4zł (w hurcie za granicą 1.35, może wysyłają to tanio z Chin?). I nawet jest coś tańszego: MC78LC33, 3.3V, marnuje 1.1uA, 1.25zł w Warszawie (a podobne, na inne napięcia, w sklepach zagranicznych od około 0.9zł).

Dziękuję koledze za zainteresowanie i podzielenie się cenną wiedzą , bardzo ciekawy scalak MC78FC00 , te parametry są na wysokim poziomie . Muszę się zorientować czy takowy mają ( zapewne nie będzie ) pozostałe też całkiem niezłe . Cena BF245 B u mnie z niezłą marżą

Tzn zwykła biała dioda LED jasno biała 20 mA ? (Taka mi się pierwsza nasunęła )

Podpiąłem LT431 z rezystorami 100 k Ohm i 20 k Ohm. Za późno było żeby to przetestować w słońcu . Zrobiłem przełącznik w razie wu i dałem zenera 3,3 V gdy zawiedzie LT431 . ( przy okazji sprawdzę jak się zachowa na niej )

Chyba MC78FC00 to nazwa serii, a poszczególne układy mają końcowe cyfry oznaczające napięcie (33 = 3V3). Ale MC78LC są dużo tańsze, a chyba nie ma wielkiej różnicy dla takich zastosowań (różnią się głównie prądem wyjściowym, MC78LC są na znacznie mniejszy, nawet nie podali jaki, ale parametry podają do 10mA). Znalazłem je przez Google.

Rozumiem, że do TL431 podłączyłeś 100k między REF i anodę (minus), a 20k między REF i katodę (plus), żeby uzyskać 3V? Zwykle daje się nieco mniejsze oporniki - mniejszy około 8k - z takimi będzie nieco gorsza dokładność, ale tu nie ma to znaczenia.

Ograniczanie napięcia w taki sposób jest kiepski, jeśli chce się magazynować energię na czas, kiedy ogniwo nie daje zasilania - TL431 potrzebuje zwykle około 0.4mA, a może około 0.8mA do działania stabilizacji, czyli zużywa się kilka razy (nawet do 10X) większy prąd, niż potrzebuje ten licznik - a przy zasilaniu TL431 poprzez opornik jeszcze jest gorzej. Jeśli do magazynem energii ma być kondensator o pojemności kilku F, to zamiast na całą noc energii wystarczy na pół godziny.

Tzn zwykła biała dioda LED jasno biała 20 mA ? (Taka mi się pierwsza nasunęła )

Powinna się nadawać - ograniczyć opornikiem prąd (można np. do 0.15mA) i połączyć ją równolegle do licznika.

_jta_ napisał:

Powinna się nadawać - ograniczyć opornikiem prąd (można np. do 0.15mA) i połączyć ją równolegle do licznika.

W jakim celu ograniczać prąd opornikiem skoro:

Krzysiek27 napisał:

W pełnym słońcu ogniwa dają 14 mA przy zwarciu i 5 V max

Wymyślacie koledzy skomplikowane rozwiązania a wystarczy 1 dobrze dobrana dioda Zenera (lub LED jak radzi kolega _jta_ )

Jest kwestia, czy to ma działać tylko wtedy, gdy te ogniwa dają wystarczający prąd, czy ma być jakieś podtrzymanie na czas, gdy go nie dają - powrót po zachodzie słońca, czy przejazd przez tunel... Była o tym mowa w temacie. A bez ograniczenia poboru prądu podtrzymanie nie może działać.

Jeśli to nie ma mieć żadnego podtrzymania, to TL431 wystarczy do prądu do 100mA, więc nie będzie problemu, znakomicie spełni swoją rolę (poza takim drobiazgiem, że pod wieczór w pochmurny dzień prąd ogniw może być za słaby, a bez TL431 by wystarczył). Jak do podtrzymania ma być superkondensator - TL431 zużywa tyle, że wielokrotnie zwiększy potrzebną pojemność i warto poszukać innego rozwiązania. A może równolegle do licznika podłączyć dwa szeregowo połączone akumulatorki NiCd, albo NiMH? Zapewnią i ograniczenie napięcia (choć lepiej dla nich, żeby im trochę ograniczać ładowanie), i podtrzymanie zasilania, gdy będzie ciemno (ale pewnie przyda się im ładowanie poprzez zwykłą diodę, żeby ogniwa fotowoltaiczne ich nie rozładowywały, jak będzie ciemno); są baterie akumulatorków po parę ogniw do lutowania, są "koszyczki" na baterie AA, czy AAA.

_jta_ napisał:

Jest kwestia, czy to ma działać tylko wtedy, gdy te ogniwa dają wystarczający prąd, czy ma być jakieś podtrzymanie na czas

Autor tematu nie zakładał podtrzymania ani superkondensatorem ani akumulatorkami.

_jta_ napisał:

(poza takim drobiazgiem, że pod wieczór w pochmurny dzień prąd ogniw może być za słaby, a bez TL431 by wystarczył).

Nie rozumiem. Gdy fotoogniwo nie jest w pełni oświetlone to nie tylko spada jego wydajność prądowa ale i napięcie pod obciążeniem. Przy napięciu zbyt niskim by zadziałał element ograniczający napięcie (punkt pracy poniżej kolana charakterystyki) to prąd pobierany przez ten element będzie pomijalnie mały.

Krzysiek27 napisał:

Wziąłem także diody Zenera 3,3 V 3,6 V. Jeśli chodzi o napięcia to licznik działa na 5 V i o dziwo nic mu się nie dzieję ale nic nie widać wszystko świeci.

Krzysiek27 napisał:

Zrobiłem przełącznik w razie wu i dałem zenera 3,3 V gdy zawiedzie LT431 . ( przy okazji sprawdzę jak się zachowa na niej )

Sprawdź też na zenerce 3,6V i podziel się wrażeniami.

Jak prąd fotoogniwa będzie np. 0.4mA, to TL431 weźmie prawie cały prąd, zabraknie go dla licznika - w tym problem, że poniżej pewnej granicy szybko maleje napięcie, a nie prąd. Dioda Zenera zachowa się lepiej, a pewnie najlepiej LED.

Dlatego nie polecałem programowanej diody Zenera a zwykłą.

Wygląda to tak że działa licznik na TL 431 dosyć wcześnie dużo wcześniej od diody zenera 3,3 V . Ale w słońcu nic nie widać zaświeca się wszystko . Muszę zwiększyć rezystor R1 ? Ten 100 k Ohm co ma ?

Najlepsze lekarstwo na ten problem to ogniwo 3 V jak pisałem wcześniej. Ciężko takie znaleźć w lampkach solarnych same z 4 paskami co dają 2,4 V max . Mam takie ogniwo ( dawno temu 2012 z lampki solarnej ) ma 5 pasków które daje 3V max może uda mi się je naprawić. Jeden ze styków się oderwał i nie mam patentu jak to złapać.

Aktualnie diody zenera przegrywają z rezystorem 11 k Ohm szeregowo z licznikiem takie moje odczucie.

TL431 pozwala ustawić ograniczenie napięcia od 2.5V w górę - napięcie się określa poprzez dobór dzielnika tak, by przy potrzebnym napięciu wychodziło napięcie REF-anoda 2.5V. Najprościej połączyć REF z katodą i wtedy będzie ograniczenie do 2.5V - a jakiego napięcia potrzebuje licznik? A może to nie sprawa napięcia (albo nie samego napięcia), tylko kontaktu wyświetlacza LCD? Ja akurat mam w pracy miernik (dość stary, ale dobre parametry), z którym mam taki problem, że dość często zaświecają się wszystkie segmenty - kilka dni temu odkryłem, że trzeba coś docisnąć i się naprawia.

raczej jest na 3 V bo taka bateria płaska do niego przychodzi
Wyświetlacz raczej sprawny bo jak zasłonie częściowo ogniwo to widać b. dobrze

Krzysiek27 napisał:

Najlepsze lekarstwo na ten problem to ogniwo 3 V jak pisałem wcześniej

Coś mi tu nie gra. Przy 3V pracuje poprawnie a przy napięciu tylko o 10% wyższym tak jak przy 5V?

Krzysiek27 napisał:

w słońcu nic nie widać zaświeca się wszystko

Sprawdź czy masz prawidłową polaryzację