[gelöst] Solarpanel Strommessung 0-1A - im 1stelligen mA Bereich

Hallo! Ich sitze seit Tagen an einem Problem und je länger ich drüber nachdenke desto weniger komme ich voran. Drum wende ich mich an euch um vielleicht einen hilfreichen Ratschlag zu bekommen.

Mein Aufbau ist ein Solarpanel (5W - 22V/220mA) das einen Buck Converter speist und eine Spannung von 6-12 V ausgibt. Das PWM Signal für den Buck Converter kommt vom Arduino (momentan über ein Poti das den PWM Wert manuell einstellt). Funktioniert alles soweit.

Mein Ziel ist es jedoch einen MPP Tracker zu realisieren. Dazu benötige ich jedoch den Strom als Messwert, der vom Solarpanel kommt. Hier liegt genau das Problem. Ich habe einen ACS712(20A Version) probiert, der allerdings weder stabil ist, noch einen richtigen Wert, noch die geeignete Auflösung (1-stelliger mA Bereich) liefert.

Ich habe einen Shunt Widerstand probiert im Low-Path, wobei ich damit das Problem bekommen habe das ich keinen einheitlichen Massepunkt für den Aufbau mehr habe

Ich habe einen Shunt Widerstand in den High-Path gelegt, wobei ich wiederum das Problem habe dass ich vor und nach dem Shunt einen absolut gleichen Spannungsteiler legen muss um die Spannung korrekt am Shunt abgreifen zu können und dann mit einem Instrumentenverstärker (3 OPVs) zu verstärken.

Alle Versuche wurden irgendwie immens kompliziert und führten zu keiner Lösung.

Ich würde mich sehr über eure Lösungsvorschläge freuen, da ich doch glaube dass es eine unkomplizierte Lösung gibt.

vielen Dank dafür!

Kommt drauf an, was Du als "einfach" ansiehst. Möglich wäre für die Entkopplung z.B. ein Thermoelement, das die Temperatur des Shunt mißt, oder eine Spule und ein Hallsensor für das Magnetfeld. Ob man damit auf die gewünschte Auflösung kommt, wage ich leise zu bezweifen.

Ein OPV als Spannungs-Differenzverstärker über den Shunt löst das Problem des fehlenden gemeinsamen GND. Strikte Galvanische Trennung ist ja nicht erforderlich, oder?

@DrDiettrich: Das ist mir ehrlich gesagt zu aufwendig. Ich bin kein professioneller Entwickler. Mache das nur als Hobby Bastelei

@Michael: Differenzverstärker habe ich auch schon gemacht. Ich habe nur das merkwürdige Phänomen dass je mehr Strom durch den Shunt fließt (sprich die Spannung am Shunt steigt) die Ausgangsspannung am OPV Ausgang des Differenzverstärkers sinkt. Beginnend mit ca 0,7V bei 0mA durch den Shunt

Der OPV ist ein LM358 den ich mit +9V betreibe.

Ich habe 2x100k und 2mal 10k eine moderate Verstärkung von 10 versucht.

herzliche Grüße

Zeig doch mal den Schaltplan, macht's einfacher.

Das ist das Blockschaltbild wie es aussehen soll.
Zusätzlich ist der Differenzverstärker aks “Strommesser” eingezeichnet.

Ich hab mit das Prinzip des Diff-Verstärkers nochmals angesehen. Es gibt hier meiner Ansicht nach ein generell ein Problem warum ich dies so nicht nutzen kann.
Meiner Ansicht nach nimmt der Diff-Verstärker zwar die Differenz an beiden Eingängen, aber der absolute Spannungswert spielt ebenso eine Rolle.
Die Diff-Verstärker Schaltung funktioniert super wenn ich z.B. 0,2V zwischen R3 und R1 anlege.
Die 0.2V entsprechen bei einem Shunt Widerstand von 0.2Ohm, 1A Strom der theoretisch dann durch den Shunt fließt. Bei R1=R3=1kOhm und R2=R4=20kOhm wäre das eine Verstärkung von 20 und somit würden am Ausgang (zum Arduino) 4V anliegen.
Somit könnte ich bis 1A messen und hätte einen guten Spannungswert für den Arduino Eingang.

Liegt aber das Panel mit seinen 18-20V, oder wie auch immer drauf, dann habe ich zwar theoretisch auch 0,2V differenzspannung - relativ - jedoch absolut auf R3=18,2V und auf R1 18,0V.

Damit fährt der OPAMP voll in die Sättigung…

…was meint Ihr?

vielen Dank!!!

Hat vielleicht noch jemand eine Idee? Ich habe noch ein sehr interessantes Projekt gefunden, das ebenso unterschiedliche Massen verwendet, auf Grund der Strom Shunts im Low Path

http://www.elektronik-labor.de/Notizen/Solarlader.html

Allerdings traue ich mich hier nicht sagen warum welche Masse wie verwendet wird.

ftf74: Liegt aber das Panel mit seinen 18-20V, oder wie auch immer drauf, dann habe ich zwar theoretisch auch 0,2V differenzspannung - relativ - jedoch absolut auf R3=18,2V und auf R1 18,0V.

Da der Strom in einem Stromkreis überall gleich ist, brauchst du den Shunt nicht auf 18V legen, sondern kannst ihn am Minuspol des Solarpanel anschließen. Dann liegt er dann auf einer Seite auf GND und somit zwischen 0V und 0,2V.

Hallo,

fütter die Suchmaschine deines Vertrauens mal mit dem Begriff "stromsensor highside". Dank bekommst du u.A. Link_1 und Link_2.

Aus deiner Zeichnung geht leider nicht hervor ob -Eingang und -Ausgang des Buck Converters auf gleichem Potential liegen. Wenn das gleiches Potential ist, dann sollte auch die Messung mit einem Shunt Widerstand im Low-Path möglich sein. Jedoch funktioniert das nicht mit einem LM358, da dieser das bei Single Supply 9V nicht kann. Du brauchst dazu dann einen SINGLE-SUPPLY RAIL-TO-RAIL OP mit RAIL-TO-RAIL INPUT und RAIL-TO-RAIL OUTPUT. Z.B. den OPA347 oder den OPA2340(dual OP). Mit einem dieser OPs sollte es auch mit einfacher 5V Versorgung funktionieren. Aber Vorsicht, mehr als 5V (5,5V) Versorgung vertragen diese OPs nicht.

Gruß Peter

Ich habe nun eine Lösung gefunden, sprich einfach nach meiner Logik ausprobiert und es funktioniert.

Für alle die es interessiert:

Der Minuspol des Solarpanels bildet die Masse für: das Solarpanel, den Arduino, und einen einfachen nicht-invertierenden OPAMP der die Spannung über dem Shunt in der Masseleitung misst.

Der massepunkt nach dem Shunt - also richtung Last - ist die Masse für den Step-Down (Buck) Converter und den Akku.

Bei der Messung der Akkuspannung mittels Spannungsteiler (Die Messung macht der Arduino, der auf Solarpanel masse liegt) muss ich nur die Spannung über den Shunt Widerstand abziehen um die korrekte Akkuspannung messen und errechnen zu können.

Ich denke das paßt so und damit schließe ich dieses Topic. Danke an alle die hier mitgedacht haben! herzliche Grüße

Wenn alles so passt könntest du noch deinen entgültigen Plan und Sketch zeigen, dann haben noch mehr User was von deinem Projekt. :)

Gruß Interessierter