Hallo an alle Hardware Entwickler.
Ich habe mir jetzt hier im Urlaub einige Gedanken gemacht,
wie man schneller unabhängiger wird und wie man im Haushalt
seinen Strom wenigstens für einen Laptop Computer und
ein paar LED Lampen selber erzeugen kann.
Heutzutage sitzen doch viele Menschen Abends noch 3 bis 10 Stunden
vor dem PC oder Laptop und haben dabei noch eine Lampe im Zimmer
an.
Genau dieses Szenario braucht doch in der Regel
nur so um die 100 Watt elektrische Leistung ,
wenn man z.B. einen Laptop benutzt,
der z.B. 70 Watt verbraucht und dann noch ein
paar LED Lampen benutzt, wo
vielleicht einige neuere 3 Watt LED Spot Strahler verwendet werden.
Ich habe mir überlegt, dass heutige Lösungen im Alternativ Energie Sektor
immer nur eine Komponente lösen, also entweder nur ein 12 Volt nach 230 Volt
Wechselrichter optimiert wird oder nur die Solarbatterie besonders gut gebaut wird,
es aber noch keine vernünftigen Komplettsysteme gibt ,
wo neue Techniken der positiven Feedbacktechnik für Batterien in einem
Komplettsystem angewandt werden, was z.B. hier 50 Hz 230 Volt Wechselstrom
zur Verfügung stellt und z.B. eine Leistung von 100 Watt über 10 Stunden liefern kann,
bevor es wieder nachgeladen werden muss, dann natürlich am besten aus
regenerativen Energien wie Solar- , Wind- oder andere Free Energy - Quellen.
Es soll also ein komplettes Power Supply System gebaut werden,
dass aus verschiedenen Modulen besteht, die alle zusammen arbeiten und
aus Standard Komponenten , die man leicht bekommt und die nicht teuer sind,
um eine eigenständige Netzstrom Versorgung mit 100 Watt Leistung für mindestens
10 Stunden bereit stellt.
In der einfachsten Ausführung stelle ich mir ein System vor, das auf Batterien
der NiMH Technik aufbaut.
Dabei sollen dann mindestens 50 x 1.2 Volt NiMH AA-Mignon oder Mono-D Zellen
in Reihe geschaltet werden (60 Volt Ausgangssystem), die eine Joule Thief-Newman-Bedini
Kombinations-Schaltung
ansteuern mit positiver Rückführung, so dass die Batterien immer gleich wieder einen
Hochspannungs-Puls erhalten und sich damit wesentlich langsamer entladen.
Grössere Systeme können auch mit 270 AA Mignon Batterien in Serie arbeiten
oder entsprechend vielen 12 Volt Bleibatterien.
Der Vorteil von NiMH oder Blei-Akkus ist , dass man mit Pulsen ihnen eine
bessere Kapazität verleihen kann und die Entladung verlangsamen kann.
Dazu trägt auch bei, dass alle Batterien in Serie geschaltet sind, also entsprechend
nur ein kleinerer Strom gezogen wird, anstatt wie bei 12 Volt nach 230 Volt Konvertern
auf der 12 Volt Seite einen extrem grossen Strom zu ziehen, wobei die Batterien
viel schneller schlapp machen und schneller kapputt gehhen.
Aus den mindestens 60 Volt Gleichspannung am Eingang der
Joule Thief-Newman-Bedini Kombinations-Schaltung werden dann die Batterien
mit höheren Spannungs-Feedbackimpulsen rückgespeist und gleichzeitig eine
Gleichrichterschaltung versorgt , die im Europäischen Raum dann 325 Volt Gleichspannung
als Spitzenspannung erzeugt. (Das ist dann die Maximal Amplitude der 50 Hz 230 Volt
Wechselspannung die danach erzeugt wird)
Aus diesen 325 Volt DC wird nun durch eine Puls-Weiten-Modulations Schaltung
z.B. mit einer Trägerfrequenz von 1250 Hz eine 50 Hz Sinusschwingung
erzeugt , indem die 1250 Hz Rechteckschwingung in der Pulsweite mit 1 bis 99 %
moduliert wird im 50 Hz Rhytmus , so dass nach Tiefpassfilterung
durch eine Drossel und einen Kondensator eine reine 230 Volt 50 Hz Wechselspannung
mit mindestens 100 Watt Dauerleistung zur Verfügung steht.
Das geniale an dem Prinzip ist , dass man dafür nur ein paar FETs braucht,
um die 325 Volt ein und auszuschalten im richtigen PWM 50 Hz oder 60Hz (für USA/Japan) Rhythmus.
Das ganze System soll durch einen Open Source Microcontroller
gesteuert werden.
Dazu hatte ich gedacht , würde gut das Arduino Projekt passen.
Siehe :
http://www.arduino.cc/Dort gibt es verschiedene Boards , die in Deutschland
z.B. unter anderem von Segor Elektronik
vertrieben werden,
siehe:
http://www.segor.de/L1Bausaetze/arduino.shtmlIch wohne übrigens 5 Minuten zu Fuss von Segor entfernt,
deshalb werde ich mir da mal so ein Board besorgen.
(Will jetzt hier aber keine Schleichwerbung machen...Ich bekomme
von denen nichts dafür)
Dieser Arduino Controller ist sehr leistungsfähig und wird mit 16 Mhz
getaktet und kann durch eingebaute Timer selbstständig auch eine
PWM machen.
Es gibt für ihn kostenlose Entwicklungs-Software für Windows, MAC-OS
und Linux und die Boords gibt es mit USB Interface oder Bluetooth,
so dass man sehr flexibel in der Programmierung ist.
Ferner verfügen die Board über genug Analoge und Digitale
Ein und Ausgänge, so dass man auch genug Anschlüsse für Steuerungsaufgaben
zur Verfügung hat.
Das ganze System soll sehr sicher sein und interne Controllings machen,
so dass auch die Temperatur der Batterien gemessen werden soll
und auch PowerFaktor Korrekturen eingestellt werden können
bei Induktiven Lasten, etc.. und Batterie-Ladungs-Zustand
gemessen werden kann.
Ferner soll das Gerät total flexibel sein, mit welchen Spannungen
und Strömen man es wieder auflädt und soll sich dabei
an Standard Solarpanel oder Windgeneratoren anpassen können
mit oder anderen Wellenformen oder Stromkurven..
Ferner sollten auch verschiedene Gleichspannungs-Ausgänge
zusätzlich vorhanden sein, wie 19 Volts DC für Notebooks und
Nettops oder 12 Volt oder 5 Volt.
Das kann dann allerdings normal aus den 230 Volt durch ein
Schaltnetzteil erfolgen oder optional als Zusatzmodul
später dazugefügt werden.
Das ganze sollte in einer tragbaren Kofferausführung
erhältlich sein, so dass man diese Spannungsversorgungs-Einheit
auch mal transportieren kann und portabel mitnehmen kann.
Für viele Anwendungen sollten 100 Watt Dauerleistung 10 Stunden lang
eigentlich auch reichen.
Braucht man mehr, dann müssen eben grössere Bleiakkus
verwendet werden.
Wer es kleiner haben will mit weniger Leistung , der kann dann z.B.
auch 9 Volt NiMH Akkus verwenden, die in Serie geschaltet werden.
Optional sollte man auch einen Batterie-Tester-Routine einbauen,
die dann jede einzelne Batterie auf Ladungszustand und Leistungsfähigkeit
testet, dazu müssten dann die Batterien allerdings in einer Matrix ansteuerbar sein
und auf einen Lastwiderstand legbar sein, was bei so vielen
Batterien einen gewissen Verdrahtungsaufwand erfordert.
Ferner sollte ein LCD Display an dem Arduino dran hängen,
damit man auch Statusinformationen ablesen kann.
Wenn man per Bluetooth auf seinem Handy dann auch den
Ladezustand und Statusinformationen ablesen könnte, wäre das natürlich eine nette Option.
Soweit erst mal für heute das erste Brainstorming dazu.
Wer Ideen und Anregungen dazu hat, bitte hier posten.
Danke.
Gruss, Stefan.
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