Jörg's Elektrobasteleien
Hier folgen ein paar Experimente und Erfahrungen hauptsaechlich zu
Solarversorgung (Bezug zu Autarkie).
Solarlader
-
Solarleuchte mit Erdspiess von Conrad Best.-Nr. 572129 (2011 ca. 5 EUR, 2016 ca. 4EUR):
Enthaelt laut Beschreibung einem NiMH-Akku in AA-Format 600mAh, der sich
bei mind. 8h voller Sonne auflaedt und ist mit einem Schalter versehen.
Der Schalter trennt den Akku, sodass sich die Lampe nur mit Umbau als
Akku-Lader gebrauchen laesst. Man kann den Schalter aber leicht in den
LED-Kreis umloeten.
Ich habe dem superleichten "YONG XIN"-9g-AA-Akku mit 86 mAh vermessen
(von 4 verschiedenen Lampen getestet). Zerlegt man
den Akku, findet sich ein Grossteil der Zelle mit hohler Plastikhuelse
gefuellt und die eigentliche Zelle ist lose gewickelt. Wohl eine
klassische Gewinnoptimierung oder eine versehentliche Null zuviel aufgedruckt.
Laden in einem handelsueblichen Ladegeraet koennte schnell
in einer defekten Zelle enden.
Durch den reichlichen Hohlraum duerften Gasungsprozesse aber
nicht zu Explosionen fuehren.
Die Solarzelle liefert in der Abendsonne noch 9 mA Kurzschlusstrom , bei
bewoelktem Himmel nur 0.2 mA.
Die LED-Schaltung zieht 14mA
aus dem 1.3V-Akku (18mW) womit durch die LED
im Mittel weniger als 5 mA fliessen duerften.
Weiteres folgt spaeter ... (2011-12)
- Umbau zum Solar-Ladegeraet:
Im Original laed die Lampe tagsueber
und leuchtet nachts. Schaltet man den Schalter aus, wird der Akku von
der Schaltung YGC-801B getrennt, so dass er auch nicht mehr geladen wird.
Bringt man den Schalter mittels Loetkolben an eine andere Stelle der
Schaltung,
kann man den Akku auch laden, ohne dass die Lampe
den Akku nachts wieder entlaed.
So kann man im Winter den Akku ueber mehrere Tage mit weniger Sonne
laden, um bei Bedarf volles Nachtlicht zu haben.
Wenn man auf den Spiess verzichtet und die Lampe ans Fenster haengen will,
kann man den Plastikboden, nebst Schaltung und
Schalter umdrehen und am Solardeckel befestigen.
Dann kann man den vollen Akku ohne
Schraubendreher leichter entnehmen durch einen leeren ersetzen.
Der Schaltkreis YX801 hat vermutlich eine Diode zwischen Pin 2 und 3.
Pin 3 dient gleichzeitig als Dunkelheitssensor und ist
intern hochohmig an Pin 4 VCC gelegt (ca. 50k).
Mit Licht zieht die Solarzelle Pin 3 auf Low.
Pin 1 ist vermutlich ein Open-Collector-Ausgang,
der die 150uH-DC5R7-Induktivitaet mit 400kHz schaltet.
So umgebaut habe ich ein paar Lampen seit 5 Jahren (2011-2016)
mit den Originalen oder ausgetauschten 900mA-AAA-Akku
im Fenster haengen und muesste mal testen, wie gut die NiMH-Akkus das
staendige Laden mit maximal 16mA=C/50 bzw. C/5 vertragen haben
(2016: Ri=(1.35V-1.33V)/16mA=1.2R(900mAh aelter), Ri=0.56R(80mAh)
noch gut erhalten).
ToDo: hat der Schaltkreis eine Unterspannungsabschaltung? ausmessen!
auch I(U), ab etwa 0.7V bis 1.5V rel. konstant 14mA, bei etwa 0.5-0.6V
und darunter kein Strom gemessen (damit eigentlich halbwegs geschuetzt),
nur grob gemessen (ungenaue Anzeige des einstellbaren Netzteils)
- Leistung der Solarzelle (2014):
Die Solarzelle besteht aus 4 duennen Streifen (4*3mm*36mm=.0004m2).
Bei ca. 200-600W/m2 und 15%-Wirkungsgrad reicht das fuer 12-36mW
bzw. 8-24mA (1.5V). Gemessen habe ich am Akkufach eine
Leerlaufspannung von 2.04V und bei 120R Last 1.22V und habe somit 12mW
bei etwa 30 Grad Sonnenstand. Der 5 Jahre alte AAA-Akku mit 1.33V
Leerlaufspannung wird mit 8mA (morgens), 16mA (mittags) bei 1.35V geladen.
Zum laden einer 900mAh-Zelle (AAA) braucht man dann
56 Sonnenstunden oder mindestens 6 Sonnentage.
Eine 1800mAh-Zelle (AA) braucht entsprechend
doppelt so lange. Der eingebaute 80mAh-Akku ist also fuer den
Standartfall tags mit ca10mA laden, nachts mit
14mA(Ri=1Ohm) bis 8mA(Ri=10Ohm) entladen ausreichend dimensioniert :-).
Man braucht direktes Sonnenlicht zum laden. Am Nordfenster kann man
mit ca. 100uW gerade die Selbstentladung eines AA-Akkus verhindern.
Wenn die Solarzelle altert und der Leckstrom der Zelle steigt (z.B.
auf 2V/20kOhm=0.1mA nach 10 Jahren),
braucht man aber mehr Licht, um auch kleinste Nutzlasten zu betreiben.
- Haltbarkeit:
Wenn man die Lampe im Garten lassen will, sollte man die Elektronik
unbedingt lackieren. Kondenswasser und Spannung macht
den Kontakten durch Korrosion schnell den Garaus.
Unter diesem Problem leiden die meisten Garten-Solarlampen.
Wer den Akku mit einem normalen AA-Akku ersetzt, sollte den Akku im Winter
rausnehmen, da sonst die Haltbarkeit durch staendige Teilaufladung
und naechtliche Tiefenentladung leidet. Alternativ kann man wie oben
beschrieben (Umbau) die Leuchtfunktion abschalten und nur laden.
(ToDo: Schmitt-Trigger-On/Off-Mod 1.3V=on, 1.0V=off)
Die Solarzelle ist mit Plastik ueberdeckt, dass mit der Zeit durch UV-Licht
an der Oberflaeche truebe wird (hinterm Fenster ohne UV bleibt es klar).
Mit feinem Schleifmittel und durchsichtigen Klebeband kann man
die Durchsicht wieder verbessern. Nachtrag:
Das Klebeband wird aber nach ca. 1a rissig und ist schwer zu entfernen.
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