Intro:
Wie bereits im Artikel Manuelle Verbrauchsgenerierung und -Messung dargestellt, möchte ich die Menge der Energie, welche die kleine Solarzelle liefert beziffern können.
Die manuelle Messung hat sich als nicht praktikabel erwiesen. So ist es z.B. Voraussetzung vor Ort zu sein. Scheint die Sonne also stark wenn ich im Urlaub bin, schaltet der Laderegler ab und weg ist er, der Ertrag. Auch ein Grund, warum ich im sonnigen Halbjahr soviel verschenkt habe. Die bisher gemessene Leistung habe ich auf der Seite 10 Kilowattstunden in 2012 zusammengefasst.
Ein paar Bilder vom ‘Messgerät’ und dem Aufbau der Versuchsanlage:
Video:
Zielstellung:
- Die Batterie soll immer einen gewissen Ladezustand halten, der für Aktivitäten wie Rasen trimmen oder andere diverse Elektrogeräte in der Garage benötigt wird.
- Die Solarzellen sollen nicht leer laufen. Das heißt, dass alles was die Sonne bringt umgesetzt werden soll und wenn es auch erst einmal nur über die 26 Watt Glühlampe verbraucht wird.
- Die Lampe soll dementsprechend ein- oder ausgeschaltet werden, um die überschüssige Energie zu verbrauchen
- Die Anzahl der Minuten ( 10 Minutenintervalle), die die Lampe bereits eingeschaltet war soll via. Bluetooth auf dem Handy angezeigt werden.
Ablaufschema Der entsprechenden Logik:
Quellcode meines Assemblerprogramms:
;Pollin Board Stromverbrauchsgenerator und Messeinheit mit ATMega8
;Ausgabe via UART
.NOLIST
.INCLUDE "m8def.inc"
.LIST
;
; Henry Koch 5.8.2012
;
.def vierSekunden = r1
.def Ladewert = r2
.def IntervallCounter = r3
;----------------------------
.def temp = r16 ; Register für kleinere Arbeiten
.def zeichen = r17 ; in diesem Register wird das Zeichen an die
; Ausgabefunktion übergeben
.def count = r18
.def temp1 = r19
.def temp2 = r20
.def sync1 = r21
.def sync2 = r22
;
;.def messungen = r23
.equ Schwellwert = 212 ; 212 entspricht ca. 13,3 Volt bei meinem Spannungsteiler
.equ F_CPU = 4000000 ; Systemtakt in Hz
.equ BAUD = 9600 ; Baudrate
;
; Berechnungen
.equ UBRR_VAL = ((F_CPU+BAUD*8)/(BAUD*16)-1) ; clever runden
.equ BAUD_REAL = (F_CPU/(16*(UBRR_VAL+1))) ; Reale Baudrate
.equ BAUD_ERROR = ((BAUD_REAL*1000)/BAUD-1000) ; Fehler in Promille
;
.if ((BAUD_ERROR>10) || (BAUD_ERROR Ende
serout_string_wait:
sbis UCSRA,UDRE ; Warten bis UDR für das nächste
; Byte bereit ist
rjmp serout_string_wait
out UDR, r0
adiw zl:zh,1 ; Zeiger erhöhen
rjmp serout_string ; nächstes Zeichen bearbeiten
serout_string_ende:
ret ; zurück zum Hauptprogramm
;
; Umwandlung in Dezimalzahlen
;**********************************************************************
;
; Eine 8 Bit Zahl ohne Vorzeichen ausgeben
;
; Übergabe: Zahl im Register temp1
; veränderte Register: keine
;
lcd_number:
push temp1 ; die Funktion verändert temp1 und temp2,
push temp2 ; also sichern wir den Inhalt, um ihn am Ende
; wieder herstellen zu können
mov temp2, temp1 ; das Register temp1 frei machen
; abzählen wieviele Hunderter
; in der Zahl enthalten sind
;** Hunderter **
ldi temp1, '0'-1 ; temp1 mit ASCII '0'-1 vorladen
lcd_number_1:
inc temp1 ; ASCII erhöhen (somit ist nach dem ersten
; Durchlauf eine '0' in temp1)
subi temp2, 100 ; 100 abziehen
brcc lcd_number_1 ; ist dadurch kein Unterlauf entstanden?
; nein, dann zurück zu lcd_number_1
subi temp2, -100 ; 100 wieder dazuzählen, da die
; vorherhgehende Schleife 100 zuviel
; abgezogen hat
rcall lcd_data ; die Hunderterstelle ausgeben
;** Zehner **
ldi temp1, '0'-1 ; temp1 mit ASCII '0'-1 vorladen
lcd_number_2:
inc temp1 ; ASCII erhöhen (somit ist nach dem ersten
; Durchlauf eine '0' in temp1)
subi temp2, 10 ; 10 abziehen
brcc lcd_number_2 ; ist dadurch kein Unterlauf enstanden?
; nein, dann zurück zu lcd_number_2
subi temp2, -10 ; 10 wieder dazuzählen, da die
; vorherhgehende Schleife 10 zuviel
; abgezogen hat
rcall lcd_data ; die Zehnerstelle ausgeben
;** Einer **
ldi temp1, '0' ; die Zahl in temp2 ist jetzt im Bereich
add temp1, temp2 ; 0 bis 9. Einfach nur den ASCII Code für
rcall lcd_data ; '0' dazu addieren und wir erhalten dierekt
; den ASCII Code für die Ziffer
pop temp2 ; den gesicherten Inhalt von temp2 und temp1
pop temp1 ; wieder herstellen
ret ; und zurück
lcd_data:
mov zeichen, temp1
loop1:
rcall serout ; Unterprogramm aufrufen
rcall sync
brne loop1 ; solange die Null nicht erreicht ist springe zur loop
ret
my_Schwellwert: .db "ges. SchwellWert: ",0
my_Ladewert: .db "akt. Ladewert: ",0
my_Intervalle: .db "Anz. 10 Min. Int.: ",0
my_10MinIntervall: .db "**10 Min. Int. **",10,0Schaltplan und technische Details:
Das Pollin Board ist an der Stelle des ATMega8 Prozessors mit einem 4 MHZ Quarz bestückt.
Das ist so, weil der Stromverbrauch des Prozessors so niedriger ist und die 16 MHZ für die Anwendung absolut nicht erforderlich sind.
Das hat den Haken, dass die Baud Rate für die Kommunikation via UART nicht riesig sein kann. Aber 9600 Baud sind vollkommen ok.
Die Relaiseinheit zum schalten der 26 Watt Glühbirne und die Bluetoothkarte ist von Ebay
Die 5V Stromversorgung für das Pollin Board und die Relais Steuereinheit wurde mit einem handelsüblichen KFZ – USB Adapter realisiert.
Wünsche an eine verbesserte Version:
- Stromzuführung für das Bluetooth Modul mit Taster des Pollin Boards steuern
- UART Kommunikation in der Programmlogik nur aktiv betreiben, wenn das Bluetooth Modul angeschaltet ist
- Es sollte ein Tageswechsel erkennbar sein, z.B. Start eines neuen Counters, mit jedem neuen Tag und Ausgabe einer Counterliste
- Die 10 Minuten AUS Intervalle sind ungünstig. Möglicherweise ist der Ladezustand schon während der 10 Minuten wieder erreicht, bzw. geht so hoch, dass der Laderegler abschaltet. Habe ich am 9.8.2012 beobachtet!
- normales Relais durch SSR tauschen und dementsprechend ansteuern
- bessere Stabilisierung der Spannung, so dass die Messwerte nicht so sehr schwanken
- den Spannungsteiler evtl. mit einer 10 Volt Zehnerdiode realisieren
