Danke Paul für die sehr schöne Darstellung deiner Schaltung als Modell. Solche Beiträge sind für alle, welche etwas lernen möchten äusserst wertvoll 
.
2 Likes
@Paul_Simmen
Ich versuch hier mal meinen leisen Verdacht eizubringen:
Paul, dein Versuchsaufbau hat eine doppelte Batterieprotection,
– einmal am Ladeprint, das mit dem DW01 & 8205A eine Schutzschaltung hat
– zusätzlich fliegend zwischen Batterie und TP4056
möglcherweise ergibt sich da irgendein Konflikt.
Ich habe daher mit einem unprotected Lademodul aufgebaut und festgestellt, dass die LED unterbruchsfrei weiterleuchtet.
UNprotected mit Versorgungsspannung:
UNprotected OHNE Versorgungsspannung:
Dieser Verdacht hat sich leider mit dem nachfolgenden Aufbau vertieft, da keine zweite Batterieschutzschaltung vorhanden ist.
Ich habe das unprotected Lanemodul mit einem TP4056 ersetzt.
Nach Entfernen der Powerbank leuchtet die LED ruhig weiter.
Protected MIT Versorgungsspannung:
Protected OHNE Versorgungsspannung:
Nun ist, neben dem Fehlen der separaten Batterieschutzschaltung, noch der einzige Unterschied zu deinem Aufbau der Step-Up Wandler, da musste ich auf einen andern Typ zurückgreifen, was m.E. aber keinen Unterschied machen sollte.
Im weiteren möchte ich auf die YTvideos von Andres Spiess #142ff verweisen, die Solarpower ausführlich behandeln
Gruss, Urs
Hallo Urs
Vielen Dank für deinen Einwand!
Ich habe unsere Schaltungen verglichen und dabei festgestellt:
Die im Modul TP4056 (Protected) verbaute Schutzschaltung (Potentialunterschied zwischen OUT- und Bat-) habe ich überbrückt/resp. links liegen gelassen und das DC:DC Boosterli direkt an Bat-/Bat+ angeschlossen, was einem Anschluss an OUT-/OUT+ bei einem UNprotected entspricht. Ebenfalls an Bat-/Bat+ liegen die Anschlüsse P-/P+ der externen Schutzschaltung. Bat-/Bat+ der Schutzschaltung liegen an den entsprechenden Polen des 18650.
Indem du OUT-/OUT+ des TP4056 (Protected) für die Verbindung zum Boosterli verwendest, schützt die im Modul verbaute Schutzschaltung den Akku sofern er an Bat-/Bat+ angeschlossen ist.
Weiter oben haben Christoph und ich die Verwendung einer Schutzschaltung, zusammen mit dem RAK 19007 (dort ist ein TP4056 verbaut) und einem 18650, diskutiert.
Ich wollte mit meinem Versuch aufzeigen, wie eine Schutzschaltung arbeitet und damit die angedachte, redundante Stromversorgung des XIAO über die USB-Buchse (5Volt) obsolet werden lässt (die beiden Schutzschaltungen am 18650 und am Lipo beissen sich!).
Lieber Gruss
Paul
1 Like
Hallo Felix
Da hast du recht. Aber die Sonne, welche auf das dunkelblaue Solarpanel fällt, erzeugt während des Tages einiges an Wärme. Mit einem Schutz des gesamten Gehäuses kann diese etwas länger erhalten bleiben und die Zellen erreichen im Mittel eine etwas höhere Temperatur. Dies ist natürlich nur für ganzjährig kalte exponierte Standorte relevant… im Sommer an tieferen Lagen wäre diese Bauweise kontraproduktiv.
1 Like
Hoi zusammen
Ich verfolge diesen Thread seit Anfang mit grossem Interesse. Meine Situation ist fast dieselbe wie bei @HB9DTZ.
Ich habe ein RAK4631 auf dem kleinen Base Board 19003. Dazu dasselbe Gehäuse wie du, RAK WisBlock Unify Solar 5V Gehäuse. Das Ganze sollte 7/24 als Repeater laufen und starten, falls der Akku ein mal leergelaufen ist.
Meine Fragen (mehrere, weil ich noch nicht alles verstehe):
- bei einem Li-Ion Flachakku mit Schutzelektronik brauche ich keine zusätzlichen Komponenten, um das ununterbrochen als Solar Repeater zu betreiben? Das 19003 regelt alles?
- bei 18650 Akkus sollten nur die mit Schutzelektronik verwendet werden? Wegen Schutz vor Tiefenentladung?
- ein TP4054 ist nicht nötig bei diesem Setup? Das 19003 regelt alles?
- a. falls doch ein TP4054 eingesetzt werden muss, dann brauchen die 18650 Akkus keine Schutzelektronik, weil das der TP4054 macht?
- b. ein Li-Ion mit Schutzelektronik wäre dann kontraproduktiv wegen “Kaltstartproblemen”?
- c. der TP4054 regelt alles?
Im Wesentlichen: brauche ich einen TP4054 oder brauche ich ihn nicht? Vielleicht versteht ja jemand meine Anliegen.
1 Like
Guten Morgen zusammen
Zu deinen Fragen: 1) du kannst direkt so loslegen Du brauchst keine weitere Hardware. Alles was du hast, wird für den Betrieb eines 24/7 Solar-Repeaters ausreichen. Mit der Info aber, dass deine Zelle sich zwar selber schützen wird vor absoluter Tiefentladung, aber die Chance gross ist, dass dein System bei Abschaltung sich nicht selber starten wird. Bei meiner Schwiegermutter läuft 1 zu 1 das Originalsetup eines RAK Repeater Mini und leider musste dieser nach einem Brownout schon 3 von 4 mal über USB C (Sonne ist da momentan mau) geladen, aufgeschraubt, Akku Aus und wieder eingesteckt werden. Der Repeater Mini hat ein besch….eidenes Kaltstartverhalten nach Brownout.
-
Jein - das kann nicht pauschalisiert werden. Ist der/die 18650er an einem Gerät eingebaut welches die Zellen schützt, ist eine Schutzelektronik nicht unbedingt notwendig. Ist gar kein Schutz über die Elektronik vorhanden, würde ich einen Geschützten nehmen. Ehrlich gesagt habe ich aber eigentlich immer „geschützte“ im Einsatz. Der sogenannte Schutz ist halt immer die Frage. Gibt solche mit einem kleinen PCB welches bei tiefer Spannung abschalten, aber auch nur solche welche bei hohem Stromfluss, durch die Hitzeentwicklung, quasi die positive Kontaktfläche sich von der Zelle „wegwölbt“ und dann den Stromfluss unterbricht. 18650er gibts aber auch mit der Schutzelektronik welche an der Seite der Zelle verlaufen. Ähnlich wie bei der 0815 Zelle des RAK Repeater Mini oder wie man oben auf den Fotos der Anderen sehen kann. Durch so eine Schutzschaltung, kannst du auch einen sauberen Start des Repeater Mini gewährleisten, falls dieser einen Brownout haben sollte. Da wurde oben ja schon gut darauf eingegangen dass die Zelle dann erst freigegeben wird, wenn ausreichend Spannung da ist. Das wäre die einfache, kostengünstige Lösung - meiner Meinung nach.
-
Korrekt. Bei deinem Setup NICHT nötig. Du darfst sogar die Flachzelle gegen einen 18650 mit oben erwähnter Schutzelektronik (seitlich angebracht) ersetzen und hast damit das Problem des Kaltstart schon gelöst wenn gemacht wie oben. Du kannst auch 2 18650 parallel verwenden. Sollte dann aber eine gemeinsame Schutzelektronik idealerweise verwenden. Dann hast du eine Verdoppelung der Kapazität und eine grosse Dauer bei Schlechtwetter, bevor das Ding Gefahr läuft sich zu deaktivieren .
A) Soweit korrekt. Empfehle ich bei deiner Hardware aber nicht da du bereits gut ausgerüstet bist mit dem Setup.
B) Jein - 2,3 Schutzsystem KÖNNEN Probleme machen. Ist aber nicht der Fall meistens. Ich persönlich habe keine schlechten Erfahrungen gemacht. Man muss einfach für sich selber verstehen, welche Art Schutz eingebaut ist. Wenn ein Board mit 3.3V die Spannung abbrechen würde, der Li-Ion aber schon mit 3.5 , ist das halt etwas was es zu berücksichtigen gibt.
C) Eigentlich ja. Einen Einsatz in deinem Setup ist aber nicht empfohlen meinerseits. Dein Baseboard regelt alles. Zumal das kombinieren 2er Akkus usw normalerweise nicht „Normal“ ist da das wiederum mehr Komponenten, Verkabelung usw bedeutet was die Ausfallwahrscheinlichkeit erhöhen kann. Der TP würde vor Über- und Unterspannung schützen. Fällt dein zu ladender Akku allerdings kältebedingt noch tiefer, wird das keine Schutzelektronik retten können. Wenn der Akku intern „einfriert“ bzw seine Molekularbewegung dermassen stark gebremst wird durch die Kälte, kann es gut möglich sein dass trotz allen Schutzmassnahmen die Zelle Schaden erleidet. Die tiefen Temperaturen und auch hohen, sind allgemein ein Garant dafür, dass, egal ob Pouch- oder Rundzelle, diese nicht 10 Jahre bei Top-Kapazität bleiben werden.
Da die Stromaufnahme unserer Geräte gering ist, merkt man das nur durch schnellere Entladung. Aber das ist halt etwas, was ebenfalls zu bedenken ist. Aber ein Einsatz von 2-3 Jahren sollte kein Problem darstellen. Danach wäre mit spürbarem Kapazitätsverlust zu rechnen.
Hoffe konnte deine Fragen so gut beantworten 
Liebe Grüsse!
2 Likes
Danke auch für diese Infos. Da kann ich wieder ein paar Dinge zielgerichteter ausprobieren und beobachten, was passiert. Es dauert halt immer, bis man Resultate sieht, haha.
Wegen eines Defekts am Solarpanel (Hitchcock’s Birds) habe ich den ‘Färnstu-Repeater’ neulich ausser Betrieb nehmen müssen. Die Gelegenheit also, bei der Reparatur, das Innenleben des Panels zu erkunden.
Nebst einiger analoger Bauteile (z.B. ELKO’S, Spule) ist ein NS6322 verbaut. Das ist ein synchroner Abwärtswandler (Buck / Step-Down) mit:
-
Eingangsspannungsbereich: typ. 4–30 V
-
Schaltfrequenz: ca. 130 kHz
-
Regelcharakteristik: CV/CC (Konstantspannung/Konstantstrom), Genauigkeiten im Bereich ±5 % (laut Herstellerangaben)
-
Schutzfunktionen: Unter-/Überspannung am Eingang, Kurzschluss am Ausgang, Übertemperatur
Dieser Wandler sorgt dafür, dass die Spannung beim Verbraucher 5 Volt nicht überschreitet.
Die Panels werden bei Aliexpress als ‘Solarpanel 5V, Eufy’ angeboten. Die Leistung reicht aus, um einen Repeater auf Basis RAK 19003 / RAK 4631 mit 2 Akku’s 18650 / 3000 mAh bei einigermassen guter Besonnung am Laufen zu halten.
Hallo Paul
Die effektive Panel-Spannung entspricht vielfach nicht dem, was der Lieferant schreibt/sagt. Wieviele Volt ein Panel effektiv hat kann man sehr gut mit zählen der Zellen feststellen. Diese sieht man aussen am Panel meist recht gut. Eine Zelle liefert ca. 0.5 Volt. Somit bringt ein Panel mit 5 oder 10, je nach Sichtweise auf die Zellen, 5 Volt. Ein Panel mit 18/32 bringt effektiv 18V
Hallo zusammen
Der TP4054 selber hat keine Schutz-Elektronik. Aber viele dieser kleinen Laderegler haben noch zwei kleine IC’s onboard, welche das regeln. Deshalb gibt es diese Boards in zwei versionen, mit und ohne Schutz. Nachteil dieser Boards bzw. fast aller Boards ist der Kaltstart (bei Sonnenaufgang).
18650 sind auch bei Tiefentladung weit unter 1V meist noch zu retten.
Das mit dem Kaltstart (bei Sonnenaufgang) löse ich, indem ich ein zusätzliches BMS auf die Batterie lege, dieses aber “umgekehrt” verwende. Siehe mein Schema weiter oben.
Das BMS schaltet am Ausgang bei ca. 3V “schlagartig” ein, was dem NRF zu einem sauberen start verhilft.
LG Felix
2 Likes
Das mit der umgekehrt eingesetzten Schutzschaltung ist eine sehr gute Idee! Ich versuche das mal mit den hier vorhandenen Schaltungen am RAK Baseboard. Beim RAK19007 bin ich mir nämlich auch nicht ganz sicher, ob es komplett „failsafe“ ist und nicht unter bestimmten Umständen das RAK4631 in einen undefinierten Zustand bringen kann.
L.G.
@HB9DTZ Ich kann dir leider sagen, dass bei 4 Tiefentladungen nur 1x der RAK selber wieder hochfahren konnte. Die anderen 3x war aufschrauben und Akku trennen notwendig. Anders nicht mehr eingeschalten bekommen. Selbst nicht bei komplett vollem Akku.
Danke vielmals Bullit für deine Erfahrungswerte!
Dann werde ich definitiv den guten Tipp von @Felix umsetzen und einen Versuch mit einer “umgekehrt” eingesetzten Schutzschaltung durchführen. Einer unserer Repeater (HB9BG Gerzensee) hat dasselbe Verhalten auch schon gezeigt.
1 Like
verstehe ich das richtig, dass bei den dreien die Accus geladen wurden und nur der powercycle den restart ermöglichte?
Dann wäre eine Idee ein reedrelay (default geschlossen) in den +leiter zu montieren um das öffnen zu umgehen …
lg, urs
Bei mir war es immer der identische Repeater. Der RAK Repeater Mini meiner Schwiegermutter. Die hat momentan selten bis nie Sonne und daher hat er schon 4x die Tiefentladung erreicht. Bei 3x nachladen, hat er nicht selber gestartet und/oder war in einem undefinierbaren Zustand. Beim 4. , warum auch immer, war er während dem Aufladen wieder aktiv geworden. Denke beim 4. war es die tiefe Temperatur draussen, die seine Spannung zu tief hat fallen lassen. Drinnen dann und am USB C Kabel, hats dann wohl gereicht um sprunghaft wieder eine gute Startspannung zu haben.
Hab das Verhalten aber in meiner Meshtastic-Zeit bei Einigen so mitbekommen. Die starten unsauber/garnicht von selber.
Hallo Felix
Die Spannung an den von mir verwendeten und beschriebenen Panels liegt bei maximal 5V. Sie werden durch den oben beschriebenen Abwärtswandler erzeugt.
Die 12 Solarzellen befinden sich auf einer Trägerplatte aus Verbund-Kunststoff und werden durch eine Epoxidharz-Schicht mechanisch geschützt und durch die Sonne beschienen.
Die Trägerplatte ist in die Rückwand des Panels geklebt. Zwischen Trägerplatte und Rückwand befindet sich ungefähr in der Mitte der Trägerplatte eine Erhebung. Darunter ist das Buck-Modul montiert.
Das Anschlusskabel ist fest mit dem Solarpanel verbunden und etwa 2.5m lang.
LG Paul
1 Like
Hallo Paul
Jetzt kommt es einfach drauf an, wie gut das Wandler-Modul auf dem effektiv 6V-Panel arbeitet. Ich vermute, dass das nicht alles aus dem Panel raus holt, was möglich ist.
Wahrscheinlich beginnt es erst bei einer relativ hohen Spannung zu arbeiten.
Da es ja 5 V liefern muss, liegt diese schwelle ziemlich sicher über diesen 5V.
Wenn das Panel direkt mit dem Ladekontroller verbunden ist, dürfte dies in der Dämmerung und bei schlechtem Licht wesentlich früher mit der Arbeit beginnen.
Falls zB. die Zelle vom BMS bei ca. 2.5 V abgeschaltet wurde, können die kleinen Ladekontroller bereits ab ca. 3V- bis 4V-Panel-Spannung mit der Arbeit beginnen. Was gerade beim aktuellen Wetter etwas ausmachen dürfte.
Aktuell ist der TI BQ25606 bei meinen Tests in führung.
Heute habe ich noch einen SD05CRMA / CN3163 in den Test aufgenommen. Dieser soll ein ähnlicheres/besseres MPPT haben/machen.
Ein effektives MPPT machen alle nicht.
Sie sind je nach fest verlöteten Widerständen auf einen ungefähren Wert eingestellt.
LG Felix
Hallo Felix
Danke für die vorläufigen Resultate deiner Versuche.
Ich habe mich vor gut drei Jahren für die beschriebenen Panels entschieden und setze sie seither immer wieder gerne ein. Da es sich bei diesen Panels um ein ‘Plug and Play’ Produkt handelt, nehme ich in Kauf, keinen Einfluss auf das Abwärtswandler - Modul zu haben.
Ich nehme also was kommt und stelle es in passender Form für die Ladung der Akku’s, die Versorgung des Prozessors und den Betrieb des Transceiver’s bereit. Bisher hat das in der Regel störungsfrei funktioniert - ausser mir ist ein Denkfehler passiert.
LG, Paul