Solarbetrieb der BOB-Platine mit einem CN3065 Solar-Lader

Neben den verschiedenen Möglichkeiten die BOB-Platine mit Solarstrom zu versorgen soll es in diesem thread ganz konkret um die Nutzung des CN3065 Solar-Laders für das BOB-Sensorkit gehen!

Bei beiden aktuell existierenden Platinenversionen (Didi und Clemens) ist die Bestückung mit einem CN3065 breakout, z.B. 1S Solar Lader Regler 35 - 1000mA für Lithium Polymer Akku 3,7V LiPo | eBay vorgesehen (rotes Platinchen unten auf dem Foto). Auf den Platinen ist dafür der Anschluss über eine 4-polige Stifteleiste vorbereitet.

bzw. auf der anderen Platine:

2019-07-15%2012_01_22-Platine%20f%C3%BCr%20FiPy%20-%20Bee%20Observer%20_%20BOB%20Entwicklung%20-%20Hiveeyes%20-%20SeaMonkey

todo: checken, ob sich der CN3065 mit der Ladeelektronik des extension boards in die Haare kommt, ggf. Hinweis / Warnung und der Doku (und auf PCB?) ergänzen

CN3065 solar charger IC

Eckdaten des ICs aus dem Datenblatt

  • nur für LiPo-Akkus
  • Solarzellen können bis 6 V angeschlossen werden
  • per Widerstand einstellbarer maximaler Ladestrom

breakout-Platine CN3065

Die Platine habe ich in Deutschland bisher nur bei bei kt-elektronic gefunden.

Man bekommt sie über ebay und Co aber auch günstiger direkt in Asien.

Auf der Platine sind 2 LEDs als Lade-Indikator drauf, da diese nur Strom fressen habe ich sie entlötet:

2019-07-15%2012_10_35-Latest%20Bee%20Observer_BOB%20Entwicklung%20topics%20-%20Hiveeyes%20-%20SeaMonkey

Aus der Artikel-Beschreibung:

Der max. Ladestrom des Reglers ist bei Auslieferung auf ca. 900mA eingestellt. Durch Veränderung des Widerstands R2 kann diese Grenze verändert werden.

Der erste Test mit dem beim BOB-Hardware-Kit beiliegenden 2000 mAh-LiPo von Eckstein und einer 0,5 W-Solarzelle, gekauft bei SODAQ, aus meinem Bestand verlief nicht erfolgreich!

Der node stand von 8. bis 10. Juli nahe am Haus, mit befriedigender WLAN-Versorgung aber eher schattig. Der Versuch, ihm etwas mehr Sonne zu spendieren scheiterte erst mal, weil das WLAN nicht bis zum neuen Standort reichte, daher gibt es von 10 bis 16 h am 10. Juli keine Daten. Der node kam erst mal wieder zurück auf den (schattigen) Ursprungsstandort.

Am 11. Juli stellte ich ihn dann auf die andere Hausseite mit mehr Sonne und gutem WLAN-Empfang. Hier sieht man auch ein eiziges mal, dass die Solarzelle den LiPo von 3,7 auf 4,1 V aufgeladen hat. Zwei Stunden später war das alte Energiebudget aber wieder erreicht.

2019-07-16%2009_15_22-Grafana%20-%20hiveeyes-testdrive-area-005-fipy-cg-01%20-

In der Spannungskurve oben sieht man so gut wie keine Ladezyklen, der Akku hat damit nicht mal eine Woche gehalten. Das Grafana-Dashboard zu den screenshots oben.

Meine Vermutung ist, dass mit der Ladeelektronik irgend etwas nicht stimmt! Ich habe die zwei charge-Indicator-SMD-LEDs auf dem breakout das erste mal mit Heißluft abgelötet, vielleicht habe ich da das IC überhitzt, sonst kann ich mir nicht erklären, warum die Solarzelle so gut wie keinen Strom liefert.

Die Solarzelle ist, wie bei den anderen schon im Feld bewährten nodes Open Hive GSM oder Open Hive WIFi Solar unter dem transparenten Deckel der Elektronik-Box verbaut. Das gerade verwendete case ist schon etwas älter und der Deckel leicht blind, das kann Sonne etwas reduzieren, führt – nach meinen Erfahrungen aber nicht zum Komplettausfall.

Hier zum Vergleich die Ladezyklen eines Open Hive WIFi Solar mit gleicher CN3065-Ladeplatine, gleicher Solarzelle, nur einem anderen LiPo (1200 mA von SODAQ) und eben einem ESP8266 (Adafruit Huzzah) an anderem Standort in Berlin Moabit, ebenfalls im gleichen Zeitraum wie oben:

Man sieht hier deutlich, dass der LiPo aktuell täglich voll geladen wird und das System keinerlei Stromprobleme hat.

Was auch noch Mist ist und wir ja schon bei anderen Tests beobachtet haben: Der LiPo sollte eigentlich einen eingebauten Hardwareschutz vor Tiefentladung haben. Meine bisher verwendeten SODAQ-Lipos regeln auch bei ca. 3,2 V ab und schützen so den Akku. Der Eckstein-LiPo hat sogar ein Datenblatt und da steht auch

Discharge Cut-off Voltage 3.0V

was ich so interpretiere, dass der LiPo eigentlich bei 3,0 V keine Energie mehr liefern dürfte als Selbstschutz. Unsere Daten oben zeigen aber ein anderes Verhalten, die letzte Messung sagt 2.6 V, mit Messtoleranz vielleicht noch als Ausreißer erklärbar, sollten wir uns aber bei Gelegenheit nochmal genauer anschauen!

Fazit: Erst mal unerfreulich und nicht wie erwartet, mit teilweise gleichen Komponenten aufgebaute Systeme liefern deutlich abweichende Performance. Wir müssen nochmal schauen, ob beim Testnode verwendete Hardware funktioniert, nochmal über die Platine schauen und einen zweiten Versuch starten.

Wir fassen zusammen:

  • Der Akku wurde kaum geladen.
  • Der Akku riegelt nicht bei ~3,0 V ab.
  • Die Laufzeit damit beträgt nicht einmal eine Woche.

Ich habe das Modul im April getestet und für zu klein befunden:

BOB-HAT-V4-2.pdf (6,6 MB)

Demnächst möchte ich ein Modul 6V / 5Wpeak und zwei Module 12V / 20Wpeak testen

@didilamken du hast das System damals ohne jeglichen deep sleep getestet, dass dann das 0,5-W-Modul nicht reicht ist klar. Weiter scheint ja bei mir gerade was prinzipiell nicht zu gehen. Wir sind gerade bei der Fehleranalyse. Um die Große der Zelle kümmern wir uns dann. Der CN3065 verträgt nur maximal 6 V Solarzellen, für 12 V müsstest du einen anderen Solar-Lader verwenden.

@Diren hat mich mit einer Platine von @didilamken versorgt, die ich für den Solarbetrieb mit Widerständen für den voltage divider, den Kondensator und der CN3065-Platine “erweitert” habe.

Die CN3065-Platine ist nicht direkt verlötet, sondern wie beim FiPy oder HX711 mit Buchsen und Stifteleiste aufsteckbar. Aus Vergleichbarkeits-Gründen habe ich für R10 =10 M und für R11 2 M verwendet.

Zu debug-Zwecken und damit nichts kaputt geht ;-) habe ich die rote charge LED und die grüne LED für “LiPo voll” erst mal auf dem Board gelassen und nicht entlötet. Müssen wir dann machen, wenn wir wissen, das das System läuft.

Schaut so aus als es funktioniert, die Solarzelle liefert Strom und lädt den LiPo, was die rote LED signalisiert.

Für das offenbar nicht funktionierende Solar-Testsystem mit meinem PCB habe ich ebenfalls eine neue Platine gelötet. Hier der solar chager auch steckbar, damit man ihn bei Missgeschicken (was das Entlöten der LEDs betrifft) tauschen kann:

Alle Kabel wurden von der alten Platine gelöst, an der neuen verschraubt und der FiPy umgesteckt und resettet, mal schauen, wie sich morgen bei Sonne auf dem Panel die Spannung entwickelt!

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Nach dem gestrigen Umbau zeigt die Kontroll-LED heute, auch bei Schatten, Ladeaktivität an:

Die Ladekurve schaut heute mit neuem CN3065 etwas besser aus:

Global gesehen aber eher enttäuschend und ähnliche, nicht ganz so ausgeprägte Verläuft hatten wir die letzten Tage auch, vielleicht war der alte CN3065 gar nicht defekt?

Hier nochmal zum Vergleich die LiPo-Spannungen / Ladezyklen eines FiPys mit unserer Software vs. einem Seeeduino Stalker mit GPRSBee, allerdings unterschieliche upload-Zeiten:

Fazit: Wir müssen hier noch genauer nachforschen, welche Optimierungen wir im deep sleep aber auch zur runtime machen können, sonst brauchen wir für den Solarbetrieb eine sehr große Solarzelle!

ich hab grade mal ins datasheet vom cn3065 geworfen und die beiden ausgaenge mit den led dran sind open drain gegen masse. d.h benimmt sich wie ein open collector - da sollte sich am verhalten nix aendern, nur weil keine led da sind.

mir kommt dein panel generell vielzuklein vor…
bei der momentanen sonne solltest du jeden tag spaetestens mittags den akku randvoll haben, damit es ausserhalb vom hochsommer nicht zuwenig strom gibt.
wieviel ladestrom fliesst denn vom panel in den charger?
und wieviel vom charger in den akku?
der cn3065 ist uebrigens ein “linear battery charger” …d.h. was nicht im akku landet wird direkt waerme.
die beiden messungen kannst du ja mal mit einem multimeter machen (in serie mit einem der pole) und die ergebnisse hier posten, dann koennen wir mal rechnen.
am besten auch die spannung dazu messen (die kann bisschen unterschiedlich sein, je nach ladezustand des akkus, darum haben wir ja den laderegler)

Die LEDs habe ich nur entlötet, weil sie bei “charging” und “Lipo voll” leuchten und so unnötig Energie verbraten, da die performance so schlecht war dachte ich, beim Entlöten sei was kaputt gegangen.

Ja, das Solarpanel ist zu klein, sollte erst mal ein allgemeiner Funktionstest sein, dachte dafür reicht es zumindest.

Wollte unabhängig nochmal den Stromverbrauch im sleep mode gerade messen, mein Multimeter liefert komische Werte, ist gestern versehentlich vom Tisch gefallen, schaut nicht gut aus! :-/

Hier noch der Bericht von @didilamken, der das gleiche setup getestet hatte (ohne deep sleep):
BOB-HAT-V4-2.pdf (6,6 MB)

[edig] Auch @didilamken hat also beobachtet, dass der Akku keinen funktionierenden Tiefenentladungsschutz hat., siehe dazu das posting weiter unten von @weef Solarbetrieb der BOB-Platine mit einem CN3065 Solar-Lader

Die Solarzelle liefert um die 6 V, das passt zu den Angaben in der Spec (“Maximum load voltage: 6.4V”). Auch im Schatten werden noch 5 V erreicht:

Die alte Solarzelle mit dem blinden Deckel liefert auch noch knapp 6 V

Wenn ich an die Solarzelle direkt ein Multimeter anschließe liefert die ohne Deckel davor 64 mA Strom in der Sonne, die im blinden Deckel (worst case szenario) ca. 46 mA.

Mit 6 V x 0,065 A komme ich dann auf nur 0,39 W! :-/, angegeben isse mit 0,5 W.

Verbaut, d.h. an den charger angeschlossen, mit FiPy und mit LiPo messe ich zwischen 40 und 55 mA je nachdem ob ich direkt nach dem Plus-Pol der Soarzelle messe oder direkt vor dem Minus-Pol, die Solarzelle wurde zwischen den Messungen bewegt, daher können auch dadurch Unterschiede entstehen.

Mit angeschlossener Batterie, im Stromkreis wollte ich nicht messen, da die Batterie ja auch Strom liefert … Für die Messung des Ladestroms der Batterie habe ich daher diese abgeklemmt und statt dessen das Multimeter angeschlossen, es zeigt 45 mA, die der charger als Ladestrom zur Verfügung stellt, sollte auch theoretisch das sein, was die Solarzelle liefert, da per default die charger-Platine einen maximale Strom von bis zu 900 mA erlaubt.

Nein: im dem von Dir zitierten topic bezog sich Didis Bemerkung auf die Funktionen des CN3065, nicht auf den Akku selbst.


Der bei den BOB-Paketen mitgegebene Akku ist dieser Typ hier:

image

Die LiPo-Schutzschaltung:

Das ist der Doppel- N-ch MOSFET, der Lastschalter:

image

Der verwendete IC ist diesmal kein DW01, sondern ein R5478N101CD von Ricoh (bzw., ähm, ‘funktionskopatibel’):

Der R5478N101CD schützt eine (1s) LiIon- oder LiPo-Zelle vor Überladespannung und Unterspannung bei Tiefentladung sowie vor Kurzschluß (exzessiven Entladestrom) und zu hohem Ladestrom. Die verwendete Variante 010CD schaltet (@clemens, da wird nix abgeregelt! ;) ) einen Verbraucher bei nominell 2,500 V ab - dieser Akku von Eckstein hat definitiv einen Tiefentladungsschutz.

Der IC hat einen Bedarf von 3µA, aber auch im Lastabwurf-Fall bei over-discharge protection will er 0,1µA haben (er hängt immer am Akku, also vor dem FET-Schalter). Das heißt, daß die Akkuspannung weiter fällt, und wenn nicht alsbald geladen wird, saugt der protection IC weiter mit 0,1µA, bis der Akku nur noch 1,8V hat, dann kann auch der protection IC nichts mehr.

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Vielen Dank für die Nachforschungen!! Sehr gut zu wissen!! Hast du einen dafür zerlegt?!

Ok, bei 2,5 V wird abgeschaltet ;-) Dann habe ich mich durch die falschen Angaben im verlinkten Datenbaltt in die Irre führen lassen, dort ist nämlich von 3,0 V die Rede und ich habe nix von Verbraucher abschalten gesehen, der FiPy hat ja munter weiter gemessen und Daten übertragen!

Discharge Cut-off
Voltage 3.0V

Das ist ein China-Datenblatt, get used to it! ;)

Auf Seite 7 steht dann: “Overdischarge Detection Voltage 2.5V ±0.05V”

Habe nur das Kapton kurzzeitig entfernt, die Schaltung etwas aus den Lötfahnen abgewickelt, - und alles wieder zurück. Akku geht und hat gerade eine Normalladung hinter sich.

Nichts zum Nachahmen, außer, man weiß genau, was man vor sich hat, ist sachkundig sowie entsprechend ausgerüstet! Bei Nichtbeachtung können Brände ohne verfügbare Löschmöglichkeit sowie schwere Verbrennungen die Folge sein!

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naja… steht da ‘schaltet aus’ oder ‘schalt mal aus’?

das kann schonmal zu missverstaendnissen fuehren ;)

ich lese das so:
bei 3.0V soll man aufhoeren zu entladen
bei 2.5V kommt die protection an der zelle.

letztere ist last resort … wenn die kommt hat man schon was richtig falsch gemacht.
das tut auch dem akku garnicht gut. viele zyklen macht der dann sicher nicht.

die beiden grenzen koennen garnicht auf demselben wert liegen, sonst kaeme ja mal die eine oder die andre. so wie bei sicherungen und fi auch… da gibts den begriff der “Selektivität” Fehlerstrom-Schutzschalter – Wikipedia
das ist das gleiche funktionsprinzip. die level als treppe abbilden, dann ist die reihenfolge fix :)