Ja prima, dann kann es ja jetzt losgehen mit dem Aufbau. Bin auf Deinen Erfahrungsbericht gespannt!
Aus welcher Quelle wird die Steuerung gespeist? Kleiner Akku, den man ab und zu nachladen muss?
Über ein kleines Netzteil für die Hutschine. Sind ja nur ein paar Watt. Steuerungstechnisch kann ich schon loslegen bzw. hab auch schon angefangen. Den Strom werde ich auch noch per Hallsensor messen. Der Solarzaun ist jetzt abhängig vom Wetter. Ich wollte dieses WE die kleinen H-Anker einbetonieren. Aber jetzt haben sie ständig Nachtfrost gemeldet. Das nervt etwas.
Hutschienen-Netzteil: Heißt das, dass ein Stromanschluss am Aufstellort vorhanden ist? Ich hatte es so verstanden, dass es für ein Off-Grid Gebäude gedacht ist.
Nachtfrost vs. Beton: Falls möglich, Beton vorher im Warmen lagern (20°C), mit 25°C warmem Wasser anmischen und das Loch im Boden, in dem betoniert wurde, nach oben mit Styropor abdecken. Allzu tief gefriert der Boden bei reinem Nachtfrost nicht, und das Aushärten von Beton ist ein exothermer Vorgang, der wird dabei leicht warm. Ein klein wenig unter 0°C Nachttemperatur könnte er durchaus überstehen.
Es gibt ja jetzt zwei Projekte. Da ich gerade einen Solarzaun bei mir baue, und eine Gartendusche bauen will, werde ich die erste Version bei mir daheim bauen. Was es auch praktischer macht da ich es dann täglich daheim habe. Und da ist natürlich ein Stromanschluss vorhanden. Bei der Waldhütte geht es einfach an die Batterie. Aber dann als Steuerung einen Arduino oder AtTiny.
ach ja...fast vergessen. wegen dem betonieren. Die H-Anker kommen in einer Gabionenmauer. Daher kein Frostschutz weil es nicht in den Boden geht. Daher warte ich mit dem betonieren noch eine Woche. Gibt ja noch genug vorzubereiten.....
Ja stimmt, in dem Fall ist Nachtfrost dann eine echte "Spaßbremse" beim Betonieren.
Wenn Du den Aufbau für die Waldhütte baust und einen ATtiny nimmst, dann musst Du den Spannungsteiler etwas anders auslegen. Der ADC vom ATtiny dürfte 0 - 2,55 V Eingangsspannungsbereich haben, da musst Du etwas weiter "runterteilen".
ich verwende immer noch den klassischen ATtiny84. Da sind es 0-5V.
"quick&dirty" Aufbau. Temperaturmessung und Spannungsmessung. Heizspiralen über einstellbare PV-Spannung ansteuerbar. Strommessung kommt demnächst dazu. Jetzt fehlt noch das frostfreie Wetter um die H-Träger einzubetonieren.
Sau geniale Konstruktion, gefällt mir! Ich glaube sogar, den fliegenden Spannungsteiler oberhalb der Steuerung entdeckt zu haben.
Die beiden Platinen, also die mit den 2 Potis, und die mit den 2 Leistungsschaltern - hast Du die extra für dieses Vorhaben fertigen lassen, oder gab's die schon vorher?
Strom-Messung: Die ist im Grunde redundant, nachdem die Heizwicklungen einen recht gut konstanten Ohm'schen Widerstand darstellen. Wenn Du die Spannung kennst und weißt, wie viele der Heizwicklungen gerade eingeschaltet sind, kannst Du Dir den Strom nach dem Ohm'schen Gesetz leicht ausrechnen.
Die Poti-Platine ist so eine All-Round Platine. Also Lagerware. Die Platine für die Leistungsschalter sind noch Prototypen gewesen, lagen also auch noch in der Schublade. Ich hebe Prototypenplatinen immer 1-2 Jahre auf bevor ich sie entsorge. Falls man sie zu was brauchen kann. Der Spannungsteiler kommt auf die Platine mit dem Strommesser mit drauf. Dann ist er versorgt. Den Strom messe ich rein aus Interesse mal mit. Die muss ich aber erst noch bestücken. Kommt dann nächste Woche dran.
In Zeiten der allgemeinen Halbleiter-Lieferkrise empfiehlt es sich sogar, vorerst gar nichts mehr wegzuwerfen. Denn wer weiß - vielleicht ist eine alte Prototyp-Platine später mal der einzige Weg, noch an einen bestimmten IC heranzukommen. Ich kenne inzwischen Fälle, wo Leute Eval-Boards gekauft haben, nur um sie auszuschlachten und einen anders nicht mehr erhältlichen IC auslöten zu lassen. Der Bestücker wird wahrscheinlich erst mal blöd geschaut haben, als statt einem Reel-Abschnitt ein Stapel Eval-Platinen in der Kiste mit beigestellten Bauteilen lag...
damit war natürlich die unbestückte Platine gemeint. Eine bestückte, mit einem BTS hätte ich natürlich nicht entsorgt. Die waren fast ein Jahr nicht lieferbar und sind auch aktuell schwer erhältlich. Aktuell warte ich über 50 Wochen auf eine Lieferung meiner Leistungsschalter. Meine Lager sind zum Glück immer gut gefüllt. Darum gab es keine Probleme.
@andyhoe
OK, klar, eine unbestückte Platine ist viel weniger wertvoll. Auch in Hoch-Zeiten der IC-Lieferkrise hat man Platinen mit relativ normalen Lieferzeiten bekommen.
Hast Du Dir schon einen MPP-Tracking-Algorithmus überlegt? In Deinem Fall ist das nicht ganz so schwierig, weil es ja nur 3 diskrete Schaltzustände (1, 2 oder 3 Heizwicklungen) gibt. Man könnte z.B. alle 5 Minuten kurz alle 3 Möglichkeiten durchprobieren, jeweils die Leistung messen und sich auf das Maximum "setzen". Das wird nur dann ineffizient, wenn wechselnde Bewölkung durchzieht und die Sonneneinstrahlung innerhalb von 5 Minuten mehrfach variiert. Man könnte auch jede Minute einen kurzen Scan machen. Oder man baut ein doppeltes Scan-Kriterium ein: Spätestens alle 5 Minuten einen MPP-Scan machen, oder aber wenn sich die Leistung um mehr als 10% ändert, dann sofort.
im Grunde sind es nur zwei Schaltzustände. Die dritte Wicklung kann ja immer dran bleiben (außer bei erreichter Temperatur, da wird sie deaktiviert). Ich wollte es erst mal recht simpel angehen und dann Erfahrung sammeln. Aktuell kann man für zwei Heizwicklungen die Spannung einstellen ab welcher sie aktiv werden. Um ein wildes hin-und wegschalten zu verhindern wird die Spannung alle 30 Sekunden vom Echtzeitwert abgegriffen. Kann man natürlich auch noch per Potentiometer flexibel gestalten. Sehe ich aber nicht so wichtig da alle 30 Sekunden mehr als genügen sollte. Ich würde es eher noch träger machen. Das eine kurzzeitige Verschattung eher ausgeblendet wird. Diese Woche werde ich noch den Stromsensor bestücken. Das habe ich mit einem Hallsensor geplant. Ich denke nach einem fliegenden Aufbau weiß man dann mehr. In wie weit die Spannung einbricht bei Verschattung usw.
Für das Betonieren schaut es ganz gut aus die nächsten Tage. Zumindest von der Temperatur. Dann werde ich die nächsten 2 Wochen auch mal die Panels aufgestellt bekommen.
Ich zähle trotzdem 3 Schaltzustände:
-
Nur die Wicklung #3
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Wicklungen #2 und #3
-
Wicklungen #1, #2 und #3
richtig. Ich weiß was du meinst. Die dritte ist aber wie gesagt ja immer aktiv, außer bei erreichter Temperatur. Also hab ich dir mir "rausgekürzt" weil sie ja mit der aktiven Regelung nichts zu tun hat. Ich bin auf die Daten gespannt wenn der provisorische Aufbau mal steht.
Klar, kannst du problemlos machen. Aber auch bei reiner Betrachtung der beiden Heizwicklungen #1 und #2 bleiben es 3 Schaltzustände:
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#1 und #2 beide ausgeschaltet
-
Genau eine der beiden eingeschaltet (also #1 an und #2 aus, oder #1 aus und #2 an)
-
#1 und #2 beide eingeschaltet
Deine Regelung muss nun herausfinden, welcher der drei möglichen Schaltzustände dem MPP (Punkt maximaler Leistung) am nächsten kommt. Ich würde das so implementieren, dass ich alle 3 Schaltzustände durchprobiere, jeweils die Modulspannung messe und mir dann die 3 Leistungswerte ausrechne, um mich schließlich auf das Maximum zu setzen. Rechnen wir es mal durch:
U1, U2 und U3 seien die Modulspannungen, die in den 3 Fällen der obigen Auflistung anliegen. U1 ist also der Fall, wo nur Heizwicklung #3 an ist. Bei U2 sind 2 Heizwicklungen aktiv, und bei U3 sind alle an.
Die 3 Heizwicklungen haben laut Annahme alle den gleichen Widerstand Ro. Der Widerstand, den die PV-Module sehen, ist im 1. Fall (eine Heizwicklung) Ro, im 2. Fall Ro/2 (Parallelschaltung von 2x Ro), und im 3. Fall Ro/3 (3x Ro parallel).
Gemäß P = U² / R hat man dann die Leistungen:
P1 = U1² / Ro
P2 = 2*U2² / Ro
P3 = 3*U3² / Ro
Der konstante Faktor 1/Ro interessiert nicht weiter. Du musst also U1², 2U2² und 3U3² ausrechnen und Dir davon das Maximum aussuchen. Fälle von Teilverschattung, in denen es günstiger ist, zu einer niedrigeren Spannung zu gehen und und Strom durch ein paar Bypassdioden fließen zu lassen, werden damit auch richtig behandelt. Und du brauchst nicht einmal die Strommessung, weil alles rein ohm'sch ist.
Die Strommessung ist auch eine reine Bequemlichkeit und Spaß am bauen. Kostet im Selbstbau auch nur um die 10€.
Man könnte, wenn einem mal langweilig ist, über eine PWM Ansteuerung der Heizspiralen nachdenken. Z.B. über einen PID-Regler. Aber ich glaube ich bin ganz froh wenn die "einfache" Version funktioniert. Am Ende soll es ja "nur" eine Gartendusche werden. 
Der Stromsensor ist nun auch bestückt und läuft im Probeaufbau.
Interessante Konstruktion. Was ist denn das für ein IC? Vermutlich irgendein Hall-Effect Current Sensor. Ich glaube, ich muss mir mal das Datenblatt dazu durchlesen.
Und ja, wenn Du statt eines diskreten MPP-Trackers mit nur 3 Schaltzuständen einen kontinuierlichen MPP-Tracker aufbauen möchtest, dann musst Du die PV-Spannung mit ein paar fetten Elkos puffern und die Last per PWM ansteuern. Wenn du dabei den Duty Cycle mittels PID-Regler nachfährst, wirst du allerdings immer nur dem lokalen Leistungsmaximum nachfahren, so wie ältere Einspeise-Wechselrichter das tun. Ein "schlauer" MPP-Tracker fährt dagegen regelmäßig die komplette Kennlinie ab und sucht das globale Maximum. Im Falle von Teilverschattung eines PV-Strings kann das einen großen Unterschied machen.
Du hast dich gerade als einer der ersten Tester qualifiziert, wenn meine Schaltung mal läuft PWM kann sie längst, aber der MPP-"Tracker" bin momentan noch ich, der an einem Poti den Arbeitspunkt einstellen muss...
ACS770-Datasheet.pdf (1.97 MB)
Schau mal nach den Hall-Sensoren ACS770
Ich hab jetzt Spannung/Strom und Leistung in mein Untermenü mit aufgenommen. Da habe ich jetzt alle 3 Werte in Echtzeit für das Testen.
