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pulsar
13.09.15, 18:19
Hi,

gibts hier Pi Bastler oder Hardware/Elektronik Gurus? :-)

Meinen alten Raspberry Pi A möchte ich mit 16 AAA Zellen und einer 5V Solarzelle mit Energie versorgen. Die Akkus sind dabei in 4 Blöcke mit je (4,8V) aufgeteilt mit jeweils 4 AAA Zellen, welche zusammen mit der Solarzelle Parallel geschaltet sind. Das ganze wird dann auf Pin 2(5V) und 6(GND) der GPIO-Leiste angeschlossen.

Meine Fragen sind nun:


Kann man die Spannung welche an Pin 2 und 6 Anliegt irgendwie auslesen?


Auf jeden Linux System finde ich ein Verzeichnis /sys/class/power_supply/ kann man damit etwas im Zusammenhang mit einfachen Akkus anfangen?


welcher Wlan Stick für den Pi ist zu empfehlen der nur sehr wenige mA benötigt?


Vielleicht hat hier der ein oder andere schon ähnliche Dinge realisiert, Vllt auch mit anderen SoC Boards?

Grüßle aus Rhein Main
pulsar

Sven_R
13.09.15, 20:49
warum nimmst du nicht die PIUSV (http://www.piusv.de/)

ich hab die einser variante und die bringt schon ne menge mit.

die 2´er kann auch die akkus laden.

die 1´er kannst du per SPI interface direkt auslesen und auch die akkus überwachen.
wenn die dann FAST leer sind schaltest du einfach ab!

Gruss
Sven

pulsar
13.09.15, 22:35
Hey Sven,

ja die PIUSV werde ich mir vllt. auch mal in einen späteren Projekt mit einbeziehen :)

Aber im Moment möchte ich es mit den bereits bei mir bestehenden Mitteln erledigen oder nur einfach Elektrobauteile dazu kaufen, wie Widerstand Kondensator und Diode. Mag mehr über die Grundlagen erfahren mit der PiUSV würde ich mir ein weiteres Komplexes Gerät holen was ich nicht so einfach durchblicken kann. Habe auch sehr viele AAA Zellen hier bei mir rumliegen, das schon mal vorweg, bevor hier jem. vorschlägt ich könnte mir noch eine USB-Powerbank kaufen.

Was ich mir im Moment kaufen würde, wäre ein Stromsparender Wlan Stick - meiner wird sehr heiß. Kann man mit einen Wlan Tool (wpa_supplicant?) irgendwie die Sendestärke einstellen? Habe das Gefühl er sendet mit FullPower. In meinem Wlan Router WebInterfade wird er mit 5 von 5 möglichen Balken angezeigt. Kann ja sein das ich dadurch den Energieverbrauch weiter senken kann.

TheDarkRose
14.09.15, 07:41
Die Zellen ohne Spannungsregler anschließen ist nicht gut. Erstens sind die 4,8V im vollgeladenen Zustand schon zu wenig, aber wenn der Ladezustand sinkt, wird aich die Spannung weniger. Im besten Fall geht einfach nichts.

Du musst mindestens eine Zelle mehr dazu tun (6V) und einen Low-Drop 5V Spannungsregler dazwischen.

pulsar
14.09.15, 22:51
Hi TheDarkRose,
am Spannungsregler fallen aber sicher auch wieder Verluste an und im Moment versuche ich alles so minimal wie möglich zu halten. Suche noch nach Möglichkeiten Energie einzusparen, sparsamer WLAN Stick wäre das eine und am Raspberry Pi kann man vllt. auch noch was optimieren. Im Moment startet wirklich nur ein SSH-Server keine grafische Oberfläche.

Zum Spannungsregler zurück, Die Batterien können sich im Moment auch nicht wirklich überladen, da die Solarzelle viel zu schwach ist. Die liefert nur ein Strom von 0,2A an einem leicht bedeckten Tag. Der Pi soll auch nicht ständig laufen nur mal so maximal 4 Stunden an 3 Tagen in der Woche.

Habe noch einen großen Kondensator Parallel zur Solarzelle und den Akkus geschaltet um evtl. bei direkten Sonnenlicht evtl Spannungspitzen abzufangen oder falls mal kurz mehr Energie vom Pi und Wlan Stick benötigt wird oder falls die Solarzelle kurz kein Licht bekommt. Weiß nicht ob es sinnvoll ist aber schaden sollte der Kondensator aufjedenfall nicht - hoffe ich ;-)

Im Moment messe ich den ganzen Tag durchgängig 5,16V an meinem Versuchsaufbau, das wäre theoretisch ja ein super toller Wert. Soll ich den Raspberry Pi A samt Wlan Stick wirklich mal anschließen und sehen was dann passiert? :D Die Spannung steigt - also nicht die Volt, die innere Anspannung ;)

Ne mache ich morgen, heute ist es eeh schon dunkel

pulsar
14.09.15, 23:14
Mal was fürs Auge, damit man sich das alles mal vorstellen kann hier mal ein Bild meines nächtlichen Aufbaus. Ist etwas dunkel, ich weiß :rolleyes: Im Moment messe ich nur noch 5,07V, gut normalerweise hätten die Akkus auch nur 4,8 Volt aber im laufe des Tages haben sie sich etwas aufgeladen, hängt ja noch keine Last dran. Man sieht auch das ich sogar 2 Kondensatoren Parallel geschaltet habe, sollte zusammen einen größeren Kondensator mit mehr Kapazität geben. Das Flachbandkabel soll dann zu den GPIO Pins des Pi´s gehen von wo aus er versorgt werden soll, Pin 2 und Pin 6.

20893


Mist das Bild ist Kopfrum, also bitte den Bildschirm um 180° drehen ;)

derguteweka
14.09.15, 23:43
Moin,


Mag mehr über die Grundlagen erfahren mit der PiUSV würde ich mir ein weiteres Komplexes Gerät holen was ich nicht so einfach durchblicken kann. Habe auch sehr viele AAA Zellen hier bei mir rumliegen, das schon mal vorweg, bevor hier jem. vorschlägt ich könnte mir noch eine USB-Powerbank kaufen.

Das ist Kaese. Ein so komplexes Geraet, wie der Raspi ist ungeeignet, um Grundlagen von Spannungsversorgungen "zu studieren". Deine Konstruktion ist auch weitgehend ungeeinget, eine verlaessliche Spannungsversorgung fuer eine Digitalschaltung darzustellen. Die 5V muessen irgendwie geregelt sein, Akkus und Solarzellen haben viel zu grosse Spannungsschwankungen. Wenn dich der schlechte Wirkungsgrad eines LowDrop Reglers stoert, dann nimm einen hochoptimierten Schaltregler.
Klingt komisch, ist aber so...

Gruss
WK

TheDarkRose
15.09.15, 00:02
Ohne Last haben Akkus immer um 0,2-0,3V höhere Spannung. Wenn man eine geregelte Spannung braucht ist immer mit Verlusten zu rechnen.

Wie gesagt, so ist das nicht für den Betrieb geeignet. Auch zum Expirimentieren eignet sich ein ATtiny viel besser. Die 0,50€ kann man auch mal gerne aus Versehen verbrutzeln.

Newbie314
15.09.15, 00:08
Ich weiß nicht ob das noch so ist, aber ich las dass beim Raspi oft Schreibfehler auf der "Platte" vorkommen und Leute öfter mal ihr System deswegen neu aufsetzen müssen.

Ob das Problem mittlerweile behoben ist weiß ich nicht, aber wenn deine Spannung unkontrolliert zu stark absinkt fährt der Raspi nicht sauber runter und genau das passiert mit hoher Wahrscheinlichkeit.


Wenn du 5,07 V gemessen hast ist das ja schön, aber was wenn mal eine Wolke über die Zellen zieht ? Hast du für die Messung auch einen Widerstand der als "Last" deinem Raspi mit dem WLAN Stick entspricht drangehängt ?

pulsar
15.09.15, 19:06
Thx für die Resonanzen, werde mir die genannten Punkte später, wenn ich es etwas sauberer und Professioneller mache mit einfließen lassen.

möchte später ein WLAN Stick angeschlossen haben, daher brauche ich einen Pi und auf einen ATtiny kann ich wahrscheinlich kein Linux und WLan Stick mit betreiben. Der Pi kann auch komplex sein, mir geht es zunächst erst einmal um eine simple Energieversorgung um damit den Raspberry, als erstes Ziel, 10 Minuten am laufen zu halten.

Newbie314, das Problem ist mittlerweile behoben, es war bei den ersten Modellen von 2012 der Fall, zu erkennen daran das die beiden Bohrlöcher noch fehlten. Bin immer wieder beeindruckt was meine Raspberry´s alles aushalten auch die SD-Karten ;) und ebenfalls bei diesen Projekt wird die SD-Karte des öfteren unsauber heruntergefahren werden, aber da muss das arme Versuchskaninchen jetzt erst mal durch.


Mich wundert bei meiner heutigen Messung, das ich am Ausgang meines Versuchsaufbaus die bekannten 5,07V messe, aber an meinen Kondensatoren welche Parallel zu den Akkus und Solarzelle geschaltet sind 6,38V messe :eek: irgendwas stimmt da nicht.

Kennt wer eine gute Software um kleine simple Schaltpläne zu zeichnen und optimalerweise auch zu simulieren? Ktechlab (https://en.wikipedia.org/wiki/KTechLab) fande ich immer spitze, schade das ich es nicht mehr in den Standard OpenSuse Repos finde, vielleicht gibt es ja eine vergleichbare ähnlich gute Software.

derguteweka
15.09.15, 21:20
Moin,


Kennt wer eine gute Software um kleine simple Schaltpläne zu zeichnen und optimalerweise auch zu simulieren?
Ich hab' noch nicht damit gearbeitet, aber vielleicht ist qucs was fuer dich.
Fuer grosse, komplizierte Schaltplaene geht Kicad. Zum simulieren nehm' ich gerne ngspice - das frisst aber keine Schaltplaene, sondern Netzlisten als ASCII.
KTechLab scheint mir seit 5 Jahren tot zu sein, da wirds mit KDE>3 und QT>4.0 wohl nix mehr.

Gruss
WK

pulsar
15.09.15, 23:36
Danke derguteweka, qucs hört sich gut an werde ich gleich mal installieren. :)

TheDarkRose
16.09.15, 05:45
Solange du keinen Lastwiderstand anschließt, sind deine Messungen verfälscht!

Btw. wie groß ist dein Kondensator?

pulsar
16.09.15, 18:38
Habe einen 4700µF und einen 470µF Kondensator Parallel geschaltet. Denke das ich mit den Kondensatoren etwas Energie zwischen Puffern kann, falls der Rpi gerade beim Start und Initialisierung des Wlan Sticks mehr Strom benötigt.

Ja da hast du recht, die Spannungen werden unter Last ganz schön einbrechen. Falls es mal etwas Sonne gibt, hoffe ich das die Solarzellen genug Strom liefern um die Spg. nicht zu weit abfallen zu lassen. Merke im Moment auch das die Akkus nicht mehr so optimal sind, müsste diese evtl. mal mit einem Richtigen Ladegerät vorladen.




Mich wundert bei meiner heutigen Messung, das ich am Ausgang meines Versuchsaufbaus die bekannten 5,07V messe, aber an meinen Kondensatoren welche Parallel zu den Akkus und Solarzelle geschaltet sind 6,38V messe irgendwas stimmt da nicht.


Hatte hier einen defekt in meiner Lochstreifen Platine, die Solarzelle hatte nur die Kondensatoren aufgeladen. Zwischen Solarzelle mir Parallel geschalteten Kondensator und den Parallel geschalteten Akkus war ein ganz dünner riss auf dem Lochstreifen, diesen Defekt habe ich nun behoben. Die Spg. ist nun überall gleich, was ja in einer Parallelschaltung so sein muss.


...Heute wird es leider noch nichts mit einem richtigen Test. Glaube das wird erst was am Wochenende

pulsar
16.09.15, 22:16
Hier einmal einen Schaltungsplan wie es aktuell aussieht:

20895

nopes
16.09.15, 22:58
http://www.tkn.tu-berlin.de/fileadmin/fg112/Papers/TR-WLAN-Power.pdf - So als Anhaltspunkt für den Energiebedarf eines WLAN Sticks

Because of the high power required by WiFi, a 5V 2A power adapter is required to power both the Bone and WiFi.Stimmt wohl, ich glaube nicht, dass du da viel sparen kannst.

Thema Energie sparen bei WLAN habe ich zwar nie selber probiert, aber es gibt was: https://wireless.wiki.kernel.org/en/users/documentation/dynamic-power-save

pulsar
18.09.15, 21:44
Hey danke nopes, so etwas habe ich gesucht :) das möchte ich als nächsten einmal angehen, den Energie Bedarf meines Bastelprojekts zu minimieren.

Als Aufgaben habe ich:

+ WLAN Sendestärke verringern, und die oben genannten Dokumente von nopes einarbeiten
+ Betriebssystem seitig einige Dienste deaktivieren und bzw. optimieren
+ CPU Takt vom RaspberyPi verringern
+ Evtl. sonstige Einstellungen auf der RPi Platine?
....
...
Hier etwas neues, erstes Bild mit gestarteten RPi:
20901

Kam heute auch mal kurz dazu die Himbeere an meinen Versuchsaufbau dran zu hängen. Er ist ganz normal hoch gefahren :) WLAN Stick läuft und
ich konnte mich kurz per SSH einloggen. Der Raspberry verfügt über 2 Messpunkte auf seiner Platine TP1 und TP2, hier sollte man
die Versorgungsspg. messen können, In der ersten Minuten waren es immerhin noch 4,78V aber schon nach ca. 3 Minuten
waren es nur noch 3,8 V dann wird der Pi instabil und schaltet sich ab. Der WLAN Stick war nach diesen max. 4 Minuten schon ordentlich warm, meiner Meinung nach ist das WLAN der größte
Energiefresser aber das benötige ich für mein weiteres Projekt.

nopes
18.09.15, 23:10
Tja dann solltest du mal überlegen, ob UDP nicht das bessere Protokoll für dich ist, weil bei TCP muss die ja ständig funken :ugly:

Newbie314
19.09.15, 00:42
@Pulsar: wie groß ist denn der zu überbrückende Abstand ? Wenn es weniger als 10 m sind wäre vielleicht Bluetooth eine Möglichkeit- das braucht kaum Strom.

Mein Handy navigiert mit meiner Bluetoothmaus über 8 Stunden am Stück- mit dem eingebauten GPS wäre nach 2 Stunden spätestens Ende Gelände....

pulsar
19.09.15, 00:52
Mag später über paar Meter Entfernung die GPIO-Pins steuern, das wird meines Wissens nur per WLAN und TCP-Protokoll gehen.

Es sei denn es gibt etwas was ich noch nicht kenne :rolleyes:

Newbie314
19.09.15, 01:06
Wenn "paar meter" < 10 ist google mal nach ob du TCP über bluetooth tunneln kannst. Das könnte dein Energieproblem lösen. Bei ~10 Watt brauchst du sonst leider fast ne Autobatterie....

(OK, ich übertreibe leicht, aber angenommen das Ding soll ne Stunde aus der Batterie leben können, dann bist du bei P=u*I bei ~5 V bei einer 20 Ah Batterie, und die sind schon arg sperrig...)

Eventuell kannst du auch mit Richtantennen experimentieren falls das dem Anwendungsfall entspricht und du eine Möglichkeit findest die Sendeleistung (die ist in der Regel der Stromfresser) des WLAN Moduls zu reduzieren.

pulsar
20.09.15, 17:06
Nein, bei 1 Stunde wären es dann nach deiner Rechnung 2 Ah Akkus. Das würde ja noch gehen, also normal Mignon AA Größe.

Richtfunk wäre jetzt keine Option für mich, aber das mit Bluetooth werde ich mir vllt. nochmal ansehen.

Newbie314
20.09.15, 17:21
Ja. Allerdings + Verluste und + die Tatsache dass du Akkus nicht zu 100% entladen kannst ohne dass die Spannung in den Keller geht. Wirst also spielend die dreifache Kapazität installieren müssen, also mind. 6 Ah.

Und eine Stunde ist ja nicht wirklich lang.

Mit Bluetooth habe ich mit der GPS Maus bis ~8 m gute Erfahrungen gemacht. Bei Musik hakts dagegen schon bei ~6 m. Kannst das ja evtl. mit deinem Handy mal vorher ausprobieren.

pulsar
21.09.15, 22:15
Ja. Allerdings + Verluste und + die Tatsache dass du Akkus nicht zu 100% entladen kannst ohne dass die Spannung in den Keller geht. Wirst also spielend die dreifache Kapazität installieren müssen, also mind. 6 Ah.

Da hast du recht, denke 6Ah ist ein guter Wert + die Solarzelle dazu sollte es bei schönen Wetter kein Problem geben :-)

Habe nun auch Neuigkeiten zu berichten, habe heute eine Laufzeit von gut 30 Minuten erreicht, habe nicht gewartet bis er sich selbst abschaltet, habe nur immer wieder die Spg. gemessen und ihn dann sauber runter gefahren als die Spannung unter 4,3 V gesunken war.


Wie kam die Steigerung zu Stande? Zum einen war das Wetter heute gut, viel Sonne, so das ich 5,31 V am Versuchsaufbau Ausgang gemessen habe zum anderen hatte ich die 4 Akkus aus dem 1. Akkus Pack mit einem richtigen Ladegerät voll geladen.

Und die anderen Gründe sind hier beschrieben:


Habe die Tx-Power auf den niedrigsten Wert gesetzt:



root@raspberryA1:~# iwconfig
wlan0 IEEE 802.11bg ESSID:"WELCOME"
Mode:Managed Frequency:2.412 GHz Access Point: 00:1A:4F:45:AD:46
Bit Rate=36 Mb/s Tx-Power=20 dBm
Retry short limit:7 RTS thr:off Fragment thr:off
Encryption key:off
Power Management:off
Link Quality=70/70 Signal level=-6 dBm
Rx invalid nwid:0 Rx invalid crypt:0 Rx invalid frag:0
Tx excessive retries:0 Invalid misc:52 Missed beacon:0

root@raspberryA1:~# iwconfig wlan0 txpower 0
root@raspberryA1:~# iwconfig wlan0
wlan0 IEEE 802.11bg ESSID:"WELCOME"
Mode:Managed Frequency:2.412 GHz Access Point: 00:1A:4F:45:AD:46
Bit Rate=36 Mb/s Tx-Power=0 dBm
Retry short limit:7 RTS thr:off Fragment thr:off
Encryption key:off
Power Management:off
Link Quality=70/70 Signal level=-6 dBm
Rx invalid nwid:0 Rx invalid crypt:0 Rx invalid frag:0
Tx excessive retries:3 Invalid misc:120 Missed beacon:0

Damit die Einstellungen beim nächsten reboot überleben. Muss man die Zeile iwconfig wlan0 txpower 0 in die Datei /etc/rc.local vor dem exit0 eintragen.

komischerweise sehe ich im Wlan Router meinen Raspberry Pi immer noch mit maximalen Empfang, 5 von 5 Balken.


CPU Takt verringern. Dies hat wahrscheinlich den größtmöglichen Erfolg gebracht:



root@raspberryA1:~# cat /boot/config.txt
#uncomment to overclock the arm. 700 MHz is the default.
#arm_freq=800

# Uncomment some or all of these to enable the optional hardware interfaces
#dtparam=i2c_arm=on
#dtparam=i2s=on
#dtparam=spi=on

# Uncomment this to enable the lirc-rpi module
#dtoverlay=lirc-rpi

# Additional overlays and parameters are documented /boot/overlays/README

gpu_mem=16

arm_freq_min=250
core_freq_min=100
sdram_freq_min=150
over_voltage_min=0


Er läuft nun mit 250MHz und braucht dadurch eine Minute länger zum hochfahren. Verstehe ich das richtig kann er aber bei Last wieder auf 700MHz zurück gehen und ohne Last bleibt er wieder bei 250MHz.

Hier einige aktuelle System Status:


root@raspberryA1:~# vcgencmd measure_temp
temp=31.5'C

root@raspberryA1:~# vcgencmd measure_volts
volt=1.2000V

root@raspberryA1:~# vcgencmd measure_clock arm
frequency(45)=250026000

root@raspberryA1:~# cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/cpuinfo_max_freq
700000

root@raspberryA1:~# cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/cpuinfo_min_freq
250000

root@raspberryA1:~# cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/cpuinfo_cur_freq
250000


Bin jetzt erst mal hoch zufrieden nun habe ich eine Basis wo ich weiter testen kann. In den nächsten Monaten kommt dann eine 5 W Solarzelle hinzu und stärkere Akkus. Bzw. noch ein Musik Verstärker und 2 Motoren :rolleyes:
Im Versuchsaufbau wurden bisher nur Dinge genommen die bei mir zuhause rum lagen. Alte Akkus, Solarzellen aus vielen kleinen einzel-Zellen von 3€ Gartenleuchten zusammen geschaltet (3x in Reihe und diese 3 Reihen dann Parallel).

Newbie314
21.09.15, 23:00
Wenn du es "richtig" wild machen willst montierst du die Zellen noch auf dem Stundenzeiger eines billigen Quartz Uhrwerks und richtest sie je nach Jahreszeit so aus dass die Sonne senkrecht darauf fällt. Wenn du die Sonneneinstrahlung auf > 80 Grad bringst macht das enorm was aus! (Die letzten 10 Grad Genauigkeit bis 90 bringen dann wegen des Cosinus Effektes weniger)

E S
02.10.15, 11:37
Hi,

Der Raspberry selber läuft weitgehend auf 3,3V. Bietet man weniger als 5V an, kann der Raspberry arbeiten. Allerdings laufen Ethernet, HDMI und vor allem USB auf 5V. Gibt man dem 4V, so läuft er. Nicht stabil weil der interne 3,3V Regler Probleme kriegt, aber er läuft. Alles was an USB angeschlossen wird kann dann nicht normal arbeiten, gerade WLAN versagt da schnell. Nur USB Geräte die intern auch rein mit 3,3V laufen und einen guten Regler haben können so arbeiten und das sind sehr wenige.

Um Akkus zu laden und zu entladen braucht man einen Spannungshub, sonst kommen keine richtigen Ströme zum laden und entladen zustande. Also funktioniert das nur mit AAA Zellen nicht!

Die 5V der Solarzelle sind eine Nennspannung. Die wird nur bei starker Beleuchtung erreicht, so lädt das Ding also nur Mittags. Bei sehr starker Sonne werden mehr Volt erreicht und die Akkus überladen und zerstört. Auch der Raspberry kann zerstört werden.

Als Faustregel kann man sagen, dass man allermindestens 3V mehr braucht um die Ladung der Akkus richtig nutzen zu können und dabei stabile Spannungen durch regeln zu erhalten. Damit brauchst Du also ein 9V System, besser ein 12V System.

Wenn Du das unbedingt so machen willst wie Du geschrieben hast, dann brauchst DU einen Schaltspannungswander der neben Step-Down auch Step-up kann. Also aus z.B. 3..6V noch genau 5V erzeugen kann. Diese Regler sind dann aber nicht so effizient. Ideal ist also ein 12V System und dann ein effizienter 12V→5V Schaltspannungsregler.

Auch brauchst Du einen Solarladeregler, sonst gehen die Akkus bei drauf. Je voller die Akkus, desto höher die Spannung der Solarpanels, also genau das Gegenteil einer Ladekurve wie man die bei Akkus braucht. Direkt kann man so nur Bleiakkus verwenden, nur die können überschüssige Energie auffressen um nicht kaputt zu gehen.

Basteln aus der Schatzkiste und hocheffizientes Schaltungsdesign schliesst sich fast immer gegenseitig aus.

Möchtest Du mit wenig Aufwand eine gute Solarstromversorgung, musst Du auf Lithium gehen. Als Laderegler für die 5V Solarmodule kannst Du den MAX1555 verwenden. Der ist dazu gedacht Lithiumakkus aus USB zu laden. Der hat zwei Eingänge, einer 100mA, der andere 500mA. Gedacht ist hier eine Umschaltlogik, erst 100mA, dann umschalten auf 500mA wenn die Erlaubnis des USB Host vorliegt. Man kann da aber direkt Solarzellen anschliessen, der MAX kommt mit allem klar und versucht mit dem was er kriegt den Akku so gut es geht zu laden und er verhindert überladen. So kannst Du mit Deinen vorhandenen 5V Solarzellen einen Lithiumakku laden.
Für den Raspberry dann natürlich ein Step-up Wandler auf 5V.

Hat das ganze System eine gemeinsamme Masse, kannst Du alle Spannungen per A/D Wandler messen. Da gibt es massig Auswahl mit I²C interface so dass Du die leicht per Raspberry auswerten kannst. Dazu brauchst Du nur Widerstände als Spannungsteiler un gleich hohe oder höhere Spannungen in den Messbereich des A/D Wandlers zu teilen. Sind diese Widerstände hochohmig genug kannst Du Z-Dioden parallel zum Eingang des A/D schalten und ihn so vor ungewollten Überspannungen schützen.

Der einzige Haken ist, dass ein A/D Wandler Spannungen nicht direkt messen kann. Der kann nur vergleichen, i.d.R. mit seiner eigenen Versorgungsspannung. Hat der Wandler 10-bit, ist die Zahl dann die gemessene Spannung wenn man die mit Versorgungsspannung/1024 multipliziert. Kommt z.B. 512 als Messwert raus, hat man halbe Versorgungsspannung gemessen. Schwankt die Versorgungsspannung des A/D Wandlers bzw. die möchte man auch messen, dann hilft ein Trick. Man misst eine Referenzspannung die man kennt. Das kann eine Z-Diode sein oder im einfachsten Fall eine LED (gerne auch als Power LED eingesetzt). Da man die Spannung kennt, kann man über den A/D Messwert dann die Referenzspannung des A/D (also Versorgungsspannung) ausrechnen. Und damit wiederum auch alle anderen Messwerte umrechnen so dass die genau werden.

Möchte man mehrere Spannungen abwechselnd messen braucht man einen analogen Multiplexer mit dem man den A/D an verschiedene Spannungen aufschalten kann. Hier kann man im einfachsten Fall den guten, alten CD4066 verwenden, aber aufpassen, der verfälscht Spannungen nahe der Versorgungsspannung, kann wenn er mit 5V berieben wird nur für Messwerte zwischen 1V und 4V eingesetzt werden. Durch geschicktes Dimensionieren der Eingangsspannungsteiler ist das aber kein Problem.

Gruß
Elmar

E S
02.10.15, 11:44
Man kann den Sonnenstand aus dem Internet beschaffen und so hochgenau nachführen. Das kann man mit Modellbauservos oder einem Schrittmotor leicht erledigen. Oder man befestigt zwei Lichtsensoren am Panel und dreht es immer so, dass die beiden Sensoren gleich stark Licht sehen. Da ja sowiso Spannungen gemessen werden sollen ist das eine kleine Erweiterung.

Beim Modellbauservo beachten dem nach dem ausrichten immer den Strom abzustellen da er sonnst ständig Strom zieht. Innen drin ist eigentlich nur ein Getriebemotor und ein Poti über das er seinen Drehwinkel mit dem Soll-Signal der Fernsteuerung vergleicht.

Beim Schrittmotor kann man den Haltestrom beliebig abstellen, allerdings kennt man die Position in der sich der Motor befindet nicht. Beim EInschalten des Systems weiß man ja nicht wo das Ding steht und wenn man den Haltestrom abstellt kann sich das Teil durch äußere Einflüsse leicht verdrehen. Hier kann man aber ein poti benutzen um den Drehwinkel zu messen und so zu jeder Zeit kontrollieren wo das Panel steht.

Oder man nimmt einfach einen Getriebemotor und macht daran ein poti so dass man sich ein Servo selber baut das der Raspberry dann selber regelt. Das dürfte hier die eleganteste Version sein da man immer überwachen kann wo das Teil steht und wenn es sich nicht drehen soll kann man immer den Strom abstellen. Per Schneckengetriebe kann sich das Panel nicht selber drehen (Wind).

E S
02.10.15, 11:48
Und wegen WLAN:

Man kriegt für nur €5 aus China ein ESP8266 Modul. Das kann man mit der RS232 Schnittstelle des Raspberrys steuern. Es handelt sich um ein WLAN Modul das sich mit AT&T ähnlichen Befehlen wie ein altes Computermodem steuern lässt. Anmeldung, Verschlüsselung usw. macht es selber. Man muss dem nur die SSID und das Passwort geben, dann hängt man direkt im Netz und kann dann selbstgemachte TCP/UDP Pakete absetzen und empfangen. Natürlich kein richtiges Netzwerk, aber ideal wenn das Projekt nur was steuern soll und/oder Statusinformationen austauschen soll. Damit kann man natürlich nicht surfen, braucht aber am wenigsten Strom.

pulsar
02.10.15, 21:23
Ui Danke Euch, hier waren gleich eine ganze Latte an Informationen die ich weiter verfolgen und nutzen möchte.

+ Lithium Akkus mit dem MAX1555 laden
+ Spannungsmessung mit A/D Wandlers
+ Und das ganze Thema Steuern von Motoren



Eine weiter Info zu meinem aktuellen Versuchsaufbau: Nach den sonnigen Tagen habe ich meine Solarzelle gut platziert, so wurden die Akkus jeden Tag ein Stück weiter aufgeladen. Heute habe ich den RaspberriPi und einen AudioVerstärker mit Lautsprecher angeschlossen und im Betrieb genommen. Anschließend einige Musik Dateien per SSH rüber kopiert und ein paar Musik Dateien abgespielt, danach nur 2 SSH-Verbindungen auf den Pi offen gelassen und ihn einfach weiter laufen lassen. Da er nach 1 Stunde immer noch lief und die Spannung auch nach 1 Stunde immer noch bei 4,35V lag war ich mutiger geworden und habe eine größere Systemaktualisierung angestoßen.


aptitude update && aptitude full-upgrade

Da hat er was zu tun gehabt. Habe bei meinen bisherigen kurzen Laufzeiten nie ein update einspielen können ;-) Das war aber auch etwas viel auf einmal, nachdem er eine ganze weile rumgerödelt hatte und dabei war die Pakete herunter zu laden habe ich während dessen die Spg. gemessen und sie brach ein, fiel auf 4,21V und dann ging es ganz schnell auf 3,8V runter. Er wurde wiedereinmal unsauber herunter gefahren - ich bin hart zu meinem Pi :p

Aber insgesamt kam ich nun auf 1,5 Std. Laufzeit. Die Laufzeiten waren bisher so kurz da die Akkus nie die Zeit hatten sich richtig aufzuladen. Habe dem Pi heute auch was gutes getan und ihn nach den Strapazen, nach langer Zeit, mal wieder per MicroUSBNetzteil versorgt, dort dann die Updates eingespielt und anschließend auch mal wieder sauber runter gefahren :-)

Oh man nach dem was ich hier wieder von Euch an neuen Infos gewonnen habe und was ich alles sonst noch gelesen habe weiß ich nicht wo ich anfangen soll mit meinen ganzen Vorhaben, aber es macht riesig Spaß wenn man sieht das was funktioniert und man weiß wo man noch was herausholen kann :-)

Danke & Grüße
pulsar

E S
03.10.15, 11:23
Als Verstärker schau Dir den PAM8403 an. Das ist ein Klasse "D" (Digital) Verstärker. Der braucht nur 5V und treibt bis zu 3W. Fertige Module kriegt man für wenig Geld aus China.