DE102007006911A1

DE102007006911A1 - Netzunabhängiges Rollladensteuerungssystem mit Sonnenautomatik und Nachtautomatik

Info

Publication number: DE102007006911A1
Application number: DE200710006911
Authority: DE
Inventors: Peter Schwarz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2007-02-13
Publication date: 2008-08-14

Abstract

Im vorliegenden Fall der Erfindung handelt es sich um ein elektrisch angetriebenes Rollladensystem, welches durch eine Solarstromversorgung netzunabhä Sonnensensor, wobei die Messvorrichtung gleichzeitig zur Laderegelung des Akkus verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rollladensteuerung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Die Rollladensteuerung besteht aus einem Solarmodul (1), dem Antriebsmotor (13), dem Speicherelement (8) und der elektronischen Steuerung (12).
Die Rollladensteuerung hat die Aufgabe dem Benutzer die Möglichkeit zu geben den Rollladen durch einen elektrischen Antrieb bewegen zu lassen, um den Raum bei Bedarf abzudunkeln, und die Fenster und den Raum zu schützen. Neben dem Antrieb ist eine Bedien- Steuereinheit (12) und eine elektrische Stromversorgung notwendig. Die Stromversorgung mittels Solarmodul (1) und Akku (8) ist sehr preiswert und hat sich daher als praktikabel erwiesen. Das Solarmodul muss jedoch erheblich überdimensioniert werden, da sonst ein unterbrechungsfreier Betrieb im Winter nicht möglich ist. Der Akku darf vor allem im Sommer nicht überladen werden, da sonst der Akku beschädigt wird. Hierfür muss die Steuereinheit (12) den Solarstrom bei Erreichen der Ladeschlussspannung herunterregeln. Dies kann beispielsweise durch Kurzschließen des Solarstromes geschehen (Shuntreglerprinzip).
Das Solarmodul kann aber auch für Messzwecke verwendet werden, beispielsweise durch Messen der Solarspannung und des Solarstromes. Die Solarspannung gibt Auskunft über Tag oder Nacht (Dämmerungsschalter). Der Solarstrom gibt Auskunft über die Intensität der Sonneneinstrahlung während des Tages (Solarstrahlungsmessung).
Die Messung des Solarstromes mittels eines Widerstandes in Serie zum Ladestromkreis ist ungenau, da bei vollem Akku der Solarstrom abzuregeln ist. Der Serienwiderstand muss sehr niederohmig ausgeführt sein, da sonst zuviel Leistung am Widerstand verloren geht. Daher ist ein Stromverstärker notwendig, oder ein Mikrokontroller mit AD-Wandlerhoher Auflösung. Außerdem ändert sich der Solarstrom in Abhängigkeit von der momentanen Akkuspannung Uakku.
Eine Lösung ist, das Solarmodul über einen Shuntwiderstand (6) kurzzeitig mittels eines Mosfets (5) kurzzuschließen, sodass durch Messen des Kurzschlussstromes über einen relativ hohen Widerstand (z. B. 10 Ohm) eine genaue Aussage über den Solarstrom unabhängig vom Akku gemacht werden kann. Dies hat jedoch zur Folge, dass die Steuerung für die Dauer des Kurzschlusses eine Nachtsituation über den Teiler (2) (3) Usolar detektiert.
Abhilfe schafft die Austastung der Nachtmessung während der zeitlich begrenzten Phase des Messens.
Die gleiche Schaltung kann auch für den Zweck zur Ladestromregelung vom Solarmodul (1) für den Akku benutzt werden. Hierzu ist lediglich ein anderer Software Algorithmus zu verwenden. Der Kurzschluss der Solarspannung mittels Mosfet (5) wird solange aufrechterhalten, bis die Akkuspannung einen Schwellwert unterschritten hat (einfache Zweipunkt Regelung).
Die Steuerung (12) bewirkt ein Ein-Ausschalten des Motors (13) ausgelöst durch den Benutzer (Handbedienung) oder durch die Sonnen-Nachtautomatik. Des weiteren liefert die Steuerung die Pulse Upuls zur Solarstrommessung und zur Laderegelung. Die Diode (7) verhindert, dass die Akkuspannung während der Laderegelung und Solarstrommessung kurzgeschlossen wird. Außerdem verhindert sie, dass sich der Akku nachts teilweise über das Solarmodul entlädt. Siehe Zeichnung 1.
Da ein Solarrollladensystem während des ganzen Jahres arbeiten muss, ist das System erheblich überzudimensionieren. Daher wird während der Sommerperiode der Akku meistens voll sein und die Steuerung das Solarmodul im Strom begrenzen müssen. Geschieht das durch Kurzschließen des Solarmodules, kann sich dieses durch den Kurzschlussstrom erwärmen und so unter Umständen das Solarmodul beschädigen. Auch zur Detektion der Dämmerung darf das Solarmodul nicht kurzgeschlossen sein.
Abhilfe schafft die Zenerdiode (4), welche verhindert, dass die gesamte Solarleistung zur Erwärmung des Solarmodules beiträgt und dass die Solarspannung unter die Nachtschwellenspannung kommt. Jedoch ist die Zenerdiode so zu bemessen, dass ihre Zenerspannung unterhalb der niedrigsten Spannung am Akku (8) Uakku plus Spannung an Diode (7) Udiode liegt, so dass bei Solarstrommessung U(Jsolar) kein Strom in den Akku fließt. Uzener < Udiode + Uakku – Ufet – U(Jsolar).
Siehe Zeichnung 2.

Claims

Rollladensteuerung mit einem Solarmodul und einem Akku und einem Antriebsmotor sowie einem Shuntwiderstand, der mittels elektronischem Schalter zu Regel- und Messzwecken zugeschaltet wird, sowie einem Mikrokontroller oder adäquater logischer Schaltung um den Rolladen mittels Motor in Abhängigkeit des Lichtes und/oder des Bedienerwunsches auf und ab zu steuern. dadurch gekennzeichnet, dass der Shuntwiderstand parallel zum Solarmodul zeitlich begrenzt zugeschalten wird und durch eine Diode bzw. als Diode wirksames Bauelement verhindert wird, dass der Akku kurzgeschlossen wird.
Rollladensteuerung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Shuntwiderstand ein solarstromabhängiges Messsignal gewonnen wird.
Rollladensteuerung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Shuntwiderstand und elektronische Schalter ebenfalls zur Laderegelung des Solarstromes verwendet wird.
Rollladensteuerung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Solarspannung während der Zeit des nicht zugeschalteten Shuntwiderstandes gemessen wird, um den Rolladen während dieser Zeit in Abhängigkeit von der Dämmerung zu steuern.
Rollladensteuerung dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zu dem Shuntwiderstand und Schalttransistor ein Spannungsstabilisierungselement (Zenerdiode) geschaltet ist, die verhindert, dass die Solarspannung kurzgeschlossen wird.
Rollladensteuerung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Knickspannung des Spannungsstabilisierungselement plus Spannungsabfall am Schalter und Shuntwiderstand, gerade kleiner als die minimale Akkuspannung plus Entkopplungsdiodendurchgangsspannung ist.
Rollladensteuerung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Knickspannung des Spannungsstabilisierungselement plus Spannungsabfall am Schalter und Shuntwiderstand, gerade größer als die zur Messung der Dämmerung, heruntergeteilte maximal im Betrieb mögliche Solarspannung ist.