Akku Dimensionierung für zyklischen Betrieb

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Autor
Akku Dimensionierung für zyklischen Betrieb
Suche nach: akku (11351)

    







BID = 925764

Hoffi^

Gesprächig



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Wohnort: Wasserlosen
 

  


Hallo zusammen,

ich habe mir im Winter eine Steurung für einen automatischen Türöffner für ein Hühnerhaus entwicklet. Diese öffnet und schließt in Abhänigkeit der Helligkeit eine Schiebetür per Fensterhebermotor automatisch.

Die Energie kommt von einem Blei-Gel Akku, dessen Dimension mit 12Ah bei 12V ich geschätzt habe, da ich reale Verbrauchsdaten erst jetzt im Frühjar wenn alles in Betrieb ist ermitteln konnte.

Mit dieser Schätzung bin ich jetzt mächtig auf den Bauch gefallen, da der Akku nur 1,5 bis 2 Wochen reicht, bis er bei 10,8V angekommen ist.

Ich habe jetzt die Ströme ermittelt und bin auf ca. 1Watt (aufgerundet) pro h gekommen. Was ja dann bedeuten würde, dass ich für ein annehmbares Wechselintervall von 4 Wochen einen Akku mit 50Ah bräuchte.

Stimmen meine Überlegungen bis hierher?

Ist es Sinnvoll in einen derart großen Bleiakku zu investieren, wobei er bei der Größe natürlich nicht über Nacht aufgeladen ist.

Was haltet Ihr davon an besagtem Hühnerhaus, was leider keinen Stromanschluss besitzt, ein Solarmodul anzubringen und darüber den Akku nachzuladen, sodass dieser den ganzen Sommer über nicht nachgeladen werden muss?

Zur Info:
das Hühnerhaus wird nur im Sommer genutzt im Winter ist es außer Betrieb.

BID = 925767

Ltof

Inventar



Beiträge: 9307
Wohnort: Hommingberg

 

  


Zitat :
Hoffi^ hat am 10 Mai 2014 11:05 geschrieben :

... die Ströme ermittelt und bin auf ca. 1Watt (aufgerundet) pro h gekommen. ...

1 Watt Durchschnitt ist zu viel! Kann man da was machen um den Verbrauch zu senken? Status-LEDs abklemmen, schaltbar machen o.ä.?

Zitat :

Was haltet Ihr davon an besagtem Hühnerhaus, was leider keinen Stromanschluss besitzt, ein Solarmodul anzubringen und darüber den Akku nachzuladen, sodass dieser den ganzen Sommer über nicht nachgeladen werden muss?

Der einzig vernünftige Weg - meiner Meinung nach. Akku etwas überdimensionieren und Solarmodul etwas zu groß und Du musst nur noch den Akku wechseln, wenn er defekt ist. Über den Daumen würde ich schätzen, dass ein 20-Ah-Akku und ein 20-Watt-Modul passen sollten. Dann ist gegebenenfalls noch etwas für einen kleinen LED-Strahler über, falls Du mal nachts mit dem Tierarzt hin musst oder sowas.

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„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

BID = 925902

Deneriel

Schriftsteller



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ICQ Status  


Offtopic :

Ltof: Kein Tierarzt wird nachts wegen ein bisschen Federvieh ausrücken. Zumal der Einsatz teurer wäre als ein Huhn (Anfahrt, Behandlung * Notdienstzuschlag von um die 100%). Die Biester sind wie Vögel ohnehin schlecht zu behandeln. Da kann man fast nur Medikamente zufüttern, und wenn das nicht genügt oder nicht schnell genug ist, wars das ziemlich für das Huhn.
Ich geh zumindest mal davon aus, dass es sich um normale Hühner und nicht um das pink-braun gescheckte, höchstseltene, vom Aussterben bedrohte, Andromeda-Hühnchen oder sowas handelt
Selbst die angestellten Tierärzte in den Legebetrieben haben Nachts frei, wenn nicht gerade irgendeine Tierseuche grassiert.


Ich würde in diesem Fall mal in Richtung der Helligkeitsmessung suchen - wie hoch ist denn deren Stromaufnahme so? hier zählt ja jedes eingesparte mA.

BID = 925905

Hoffi^

Gesprächig



Beiträge: 131
Wohnort: Wasserlosen

DIe Helligkeitsmessung funktioniert per Spannungsteiler mit LDR. Der SChwellwert wird dann über einen Schmitt Trigger und einigen weitern Logik IC so aufbereitet, dass die Ansteuerung des Motors per Mosfet möglch ist.

Dies war die erste Schaltung die ich über Cmos ICs aufgebaut habe, ich bin mir sicher wenn die Schaltung vorher vernünftig geplant und berechnet worden wäre, könnte sie noch effizienter sein. Aber sie ist halt Stück für Stück gewachsen.
Ich möchte die Schaltung eigentlich nicht großartig umbauen jetzt wo sie fertig ist und funktioniert.

Wenn ich genau rechne komme ich auf 0,8W durchschnittliche Leistungsaufnahme, hierbei ist auch die Leistungsaufnahme während des Öffnen und Schließens von ca. 3A berücksichtigt.

Ruhestrom am Tag liegt bei etwa 40mA. Nacht bei ca. 60mA wegen Status Led.

Sind 20W Panal und 20Ah ausreichend? Auch wenn mal ein paar Tage wenig Sonne scheint (Frühjahr/Herbst)?

Oder sollte ich ehr 50W nehmen für etwas Reserve? Wie groß müsste dann der Akku werden?

Es Gibt im Hühnerhaus einen 7W KFZ Leuchtstofflampe um auch bei Dunkelheit füttern zu können, dies ist aber ehr selten.

BID = 925907

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12700
Wohnort: Cottbus


Zitat :
über Cmos ICs
...
Ruhestrom am Tag liegt bei etwa 40mA.

CMOS ICs und dann 40mA Ruhestrom
Zeig doch mal den Schaltplan.


Zitat :
Nacht bei ca. 60mA wegen Status Led.
Das wir ja immer besser. Wozu überhaupt die Status LED, wenn eh niemand dort ist. Wäre da eine Fehleranzeige-LED nicht besser, die sich im fehlerfreien Betrieb ruhig verhällt?
Außerdem braucht so eine LED bei weitem keine 20mA. Probiere es doch mal mit 2mA, das reicht i.d.R. auch schon, gerade bei superhellen LEDs.


Ist eine Helligkeitssteuerung überhaupt die beste Lösung? Warum nicht per Zeitschaltung?


_________________
Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

BID = 925913

Ltof

Inventar



Beiträge: 9307
Wohnort: Hommingberg


Zitat :
Hoffi^ hat am 11 Mai 2014 14:32 geschrieben :

Sind 20W Panal und 20Ah ausreichend?

Das ist über'n dicken Daumen ausreichend. Normalerweise ist der Akku immer voll. Wenn es mal im Winter gaaaaanz trübe wird, könnte das sehr selten knapp werden. Ein größeres Panel kann natürlich nicht schaden. 50 Watt halte ich aber für reichlich übertrieben. 30 Watt vielleicht. Den Akku würde ich gar nicht größer machen. Der ist dann fast immer voll und freut sich.

Dass Du mindestens an der Status-LED sparen kannst, hat Offroad ja schon angedeutet. Bei ganz knapper Energie betreibe ich superhelle LEDs mit unter einem mA. Das ist hell genug. Oder ich pulse sie mit etwas mehr Strom ungefähr ein mal pro Sekunde. Das ist noch auffälliger und verbraucht weniger.

Vermutlich ist es zu aufwändig für ein Gattergrab, aber wie mit der LED würde ich auch die Lichtmessung machen: Alle zehn Sekunden kurz die Messmimik einschalten, messen und entscheiden. Das reicht allemal. So könntest Du den Gesamtverbrauch radikal reduzieren. Für einen µC ist das eine leichte Übung und man würde den Durchnitt auf unter 1 mA drücken. Diskret aufgebaut ist das eine echte Herausforderung.

Die 3 Ampere für den Antrieb fließen doch wohl nur für Sekunden, fallen also nicht wirklich ins Gewicht. Mir erscheint das auch zu viel; damit kannst Du die Hühner ja köpfen. Der Antrieb an der Hühnerklappe meines Vermieters braucht keine 100 mA bei 12 V.

@Offroad
Eine Zeitsteuerung ist eine saublöde Idee. Im Sommer sperrst Du die Biester abends aus und im Winter bleibt die Klappe viel zu lange offen. Hühner haben einen eingebauten Dämmerungsschalter.

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(Hanlon’s Razor)

BID = 925919

Offroad GTI

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Beiträge: 12700
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Offtopic :

Zitat :
Eine Zeitsteuerung ist eine saublöde Idee. Im Sommer sperrst Du die Biester abends aus und im Winter bleibt die Klappe viel zu lange offen
Natürlich an die Jahreszeit angepasst.
Ich habe so eine Steuerung auch mit einer Zeitschaltuhr realisiert.


BID = 926011

Deneriel

Schriftsteller



Beiträge: 981
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Nee nee, Dämmerungsschalter ist für die Viecher schon genau richtig.
Die Zeitschaltuhr weiß ja auch nicht ob es draußen nun strahlende Sonne hat oder den ganzen Tag schon vor sich hin meimelt. Je nachdem verziehen die Biester sich auch früher oder später.
Enten und Gänse hingegen muss man in den Stall scheuchen (und letztere können echt garstig fauchen)

Sofern der Scheibenwischermotor die Klappe nur auffährt und sie durch ihr Eigengewicht wieder schließt, sehe ich für die Viecher auch kein Problem.
Natürlich sollte die nicht per Gewindespindel mit Gewalt runtergedrückt werden...


Also bitte: Schaltung und gerne auch mal ein Bild von der mechanischen Umsetzung (interessiert mich wegen anstehendem Eigenbedarf ohnehin.

Mal so ins Blaue überlegt:
Lichtmenge messen und mit Sollwert vergleichen - über einen Zeitraum X mitteln, und mit angemesser Hysterese eine Aktion auslösen.
Das kann man unter Garantie analog lösen, wobei ich das tatsächlich auch mit einem kleinen µC machen würde, der 99% der Zeit schläft und alle 10 Sekunden mal kurz aufwacht um eine Messung zu machen.
Z.b. bei 10 Messungen hintereinander die eine Zustandsänderung zum Ist-Zustand anzeigen, kann man damit den Motor triggern.
Die Motorsteuerung und Auswertung von Endschaltern könnte der genauso mitmachen wie eine Abschaltung nach Zeit. Einfacher wäre es indem man das einfach mit Klappertechnik macht. Je ein Relais mit Selbsthaltung für rauf und runter, dazu je ein Endschalter.
Als Fehlermeldung nimmt man dann eine superhelle LED und lässt die blitzen. Stromverbrauch gering, Sichtbarkeit hoch.
Für den Job reicht ein kleiner ATtiny für <1€ mit ein paar Transistoren aus.

BID = 926017

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5264


Zitat : Hoffi^ hat am 11 Mai 2014 14:32 geschrieben :
Sind 20W Panal und 20Ah ausreichend? Auch wenn mal ein paar Tage wenig Sonne scheint (Frühjahr/Herbst)?
Würde auch aus dem Bauch sagen, dass das reicht. Bei tagelanger Dunkelheit ist aber jede Kombination irgendwann mal leer.
(Hab selber als Hobby ein 1A-Modul (17W@17V) an einem Akku mit 34 Ah. Hinter meiner Fensterscheibe liefert es nur 50%. Messe den Nettostand und richte meinen Verbrauch danach. Die letzten Tage kam aber weniger rein.)


Zitat : Deneriel hat am 12 Mai 2014 14:31 geschrieben :
wobei ich das tatsächlich auch mit einem kleinen µC machen würde, der 99% der Zeit schläft und alle 10 Sekunden mal kurz aufwacht um eine Messung zu machen.
Damit spiele ich gerade auch rum.
LP2950 + ATMega8 mit Uhrenquarz (32 kHz) im "Power Save" Mode braucht weniger als 0,1 mA.

BID = 926023

Hoffi^

Gesprächig



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Ja Dämmerungsschalter ist schon die beste Wahl, sonst ist man ständig nur am Zeit justieren. Außerdem wüsste ich gerade nicht wie ich eine vernünftige Zeitschaltuhr konstruieren sollte.

Im nachhinein würde ich denke ich auch einen kleine Mikrocontroller verbauen, woran ich mich aber aus fehlender Erfahrung nicht getraut habe.

Zum Öffnen wird einfach ein Drahtseil über eine Rolle auf die Welle des Motors aufgewickelt. Zum schließen einfach durch das Eigengewicht runtergedrückt. Bilder kann ich erst machen wenn die Wartungsdeckel wieder mal offen sind, da alles in einer Sandwichwand aus Trapezblech und OSB-Platten eingelassen ist.

Die Schaltung besteht eigentlich aus mehreren einzelnen Schaltungen die zusammengeschustert wurden.

Im ersten Schritt wird der Helligkeitswert per Spannungsteiler erfasst und per Schmitt Trigger und per Monoflop in einen Impuls gewandert, der in ein RC-Glied gespeichert wird, damit wird mittels Mosfet-Transistor der Motor an Spannung gelegt. Gleichzeitig läuft über ein RC-Glied eine Verzögerung von 1s womit der 2. Mosfet die Laufrichtung freigibt und der Motor zu laufen beginnt. Über einen Endschalter wird das RS-Glied wieder zurückgesetzt. Erreicht die Tür innerhalb einer voreigestellten Zeit, zB. 10s nicht die Endlage wird in einem RS-Glied eine Störung gespeichert, welche jede weiter Fahrbewegung unterbindet und von Hand zurückgesetzt werden. Die Störung wird optisch signalisiert.

Aufgrund der relativ komplizierten Schaltung möchte ich auch ungern jetzt nochmal was daran ändern, abgesehen davon das das Layout total überladen ist.

BID = 926041

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12700
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Zitat :
Zum Öffnen wird einfach ein Drahtseil über eine Rolle auf die Welle des Motors aufgewickelt. Zum schließen einfach durch das Eigengewicht runtergedrückt.



Zitat :

Im ersten Schritt wird der Helligkeitswert per Spannungsteiler erfasst und per Schmitt Trigger und per Monoflop in einen Impuls gewandert, der in ein RC-Glied gespeichert wird, damit wird mittels Mosfet-Transistor der Motor an Spannung gelegt. Gleichzeitig läuft über ein RC-Glied eine Verzögerung von 1s womit der 2. Mosfet die Laufrichtung freigibt und der Motor zu laufen beginnt. Über einen Endschalter wird das RS-Glied wieder zurückgesetzt. Erreicht die Tür innerhalb einer voreigestellten Zeit, zB. 10s nicht die Endlage wird in einem RS-Glied eine Störung gespeichert, welche jede weiter Fahrbewegung unterbindet und von Hand zurückgesetzt werden. Die Störung wird optisch signalisiert.
Schön und gut. Aber hast du nicht doch noch einen Schaltplan, auch mit der konkreten Dimensionierung?


Edit: Im MOSFET steckt schon ein Transistor



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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 12 Mai 2014 16:53 ]

BID = 926067

Ltof

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Offtopic :

Zitat :
BlackLight hat am 12 Mai 2014 15:26 geschrieben :


Zitat : Deneriel hat am 12 Mai 2014 14:31 geschrieben :
wobei ich das tatsächlich auch mit einem kleinen µC machen würde, der 99% der Zeit schläft und alle 10 Sekunden mal kurz aufwacht um eine Messung zu machen.
Damit spiele ich gerade auch rum.
LP2950 + ATMega8 mit Uhrenquarz (32 kHz) im "Power Save" Mode braucht weniger als 0,1 mA.
Quarz benutze ich nur, wenn es auf genaues Timing ankommt; ansonsten nur interner Oszillator oder sogar nur den Sleep-Timer als Zeitgeber (beim PIC), falls das genaue Timing völlig egal ist. Damit reichen wenige µA für den Betrieb - falls die Periferie im und am µC auch geschickt deaktiviert wird.


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BID = 926069

BlackLight

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Beiträge: 5264


Offtopic :

Zitat :
Ltof hat am 12 Mai 2014 19:26 geschrieben :
Quarz benutze ich nur, wenn es auf genaues Timing ankommt; ansonsten nur interner Oszillator oder sogar nur den Sleep-Timer als Zeitgeber (beim PIC), falls das genaue Timing völlig egal ist. [...]
Das geht bei PICs? Der uC läuft bei mir auch mit dem internen RC-Taktgeber (1 MHz). Mit 32 kHz will ich die CPU nicht rechnen lassen.
Aber damit der "Timer2" läuft und damit das Aufwecken aus dem tiefen Schlaf funktioniert, brauchen Atmels imho einen Quarz.

BID = 926099

Deneriel

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Du kannst den AVR aus dem Power Down AFAIK nicht nur mit dem Watchdog wecken sondern auch per externem Interrupt. Vermutlich ist der Hardwaremehraufwand aber tatsächlich praktikabler

Der Threadersteller liegt ja mit seiner Schaltung um Größenordnungen über der besagten Stromaufnahme von 0,1mA. Bei dem Akku dürfte selbst 1mA Dauerstrom keine Rolle spielen.

Am Ende vom Tag bleiben 3 Möglichkeiten:
- Akku größer machen
- Akku nachladen (Solar?)
- Schaltung optimieren

Such dir eine aus, Nr. 3 wird halt ohne Schaltplan nix.

Die Mechanische Lösung hätte ich mir übrigens ähnlich vorgestellt. Vermutlich tut es dafür auch schon ein deutlich kleinerer Motor?!

BID = 926109

Ltof

Inventar



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Zitat :
BlackLight hat am 12 Mai 2014 19:59 geschrieben :

[ot]
Zitat :

...oder sogar nur den Sleep-Timer als Zeitgeber ...
Das geht bei PICs? ...

Als Intervallgeber, nicht als Quelle für die Clock. Die meiste Zeit schläft er und wenn er aufwacht, schaltet er die Messung ein, schaut kurz nach, ob sich was tut, auf das er reagieren soll, lässt gegebenenfalls eine Status-LED kurz blitzen, schaltet alles wieder aus, legt sich wieder hin und verbraucht kaum mehr als das, was der WDT braucht. Dazu noch einen sparsameren, kleineren Wickelmotor, der eine verschleißarme Kunstfaser (Dyneema-Schnur) aufwickelt und die Hühnerklappe braucht nur ein paar Milliwatt im Mittel.

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