DE4126569A1 - Steuerschaltung fuer eine solarbetriebene magnetpumpe insbesondere zur foerderung von wasser aus brunnen - Google Patents

Steuerschaltung fuer eine solarbetriebene magnetpumpe insbesondere zur foerderung von wasser aus brunnen

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für eine solarbetriebene Magnetpumpe insbesondere zur Förderung von Wasser aus Brunnen.
Die Steuerschaltung soll einerseits mit möglichst geringem technischen Aufwand zu realisieren sein und andererseits eine Magnetpumpe zur Förderung von Wasser aus Brunnen mit zufriedenstellendem Wirkungsgrad auch dann arbeiten lassen, wenn das Stromangebot aus Solarzellen extrem großen Schwankungen unterliegt.
Eine Steuerschaltung für eine solarbetriebene Magnetpumpe ist beispielsweise in der Patentanmeldung P 41 04 033.3 vorgeschlagen. Gemäß dem älteren Vorschlag, der ebenfalls auf eine Erfindung der Anmelder zur vorliegenden Erfindung zurückgeht, wird die Magnetspule stets mit Impulsen gleicher Verweildauer beaufschlagt und nur die Impulsfrequenz ändert sich mit dem Stromangebot der Solarzellen, wodurch sich bei großem Stromangebot eine relativ hohe Impulsfrequenz ergibt.
Der vorliegenden Erfindung geht die Erkenntnis voraus, daß eine solarbetriebene Magnetpumpe mit größerem Wirkgrad Wasser fördern kann, wenn der Hubkolben der Magnetpumpe auf einen für Magnetpumpen ungewöhnlich großen Querschnitt gebracht wird und die Magnetspule mit Impulsen beaufschlagt wird, die nicht nur in ihrer Frequenz, sondern auch in ihrer Verweildauer gesteuert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Steuerschaltung anzugeben die eine Magnetpumpe zur Förderung von Wasser aus Brunnen selbst bei extrem schwankendem Stromangebot mit zufriedenstellendem Wirkgrad arbeiten läßt. Zudem soll die Steuerschaltung einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein.
Diese Aufgabe wird mit einer Steuerschaltung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Einzelheiten und die Vorteile einer Steuerschaltung nach der Erfindung werden im folgenden anhand einiger Schaltungsausführungen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen erläutert.
In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 bis Fig. 3 Steuerschaltungen nach der Erfindung
Fig. 4 eine Steuerschaltung nach einem älteren Vorschlag (P 41 04 033.3)
Bei der Steuerschaltung nach Anspruch 1 Fig. 1 wird über einen Shunt der Kondensator (C2) geladen. Sobald dieser Kondensator die Spannung erreicht hat, bei der über die Zenerdiode (ZD) ein Strom zu fließen beginnt, wird der Transistor (T1) durchlässig und legt den Triggereingang des Monoflops auf Masse. Das Monoflop wird dadurch getriggert, schaltet den Transistor (T2) durch und beaufschlagt so die Magnetspule mit einem Arbeitsimpuls; dabei fällt die Betriebsspannung ab und ie Zenerdiode (ZD) läßt keinen Strom mehr an die Basis von T1; T1 wird dadurch wieder hochohmig und der Triggereingang des Monoflops liegt wieder am positiven Potential.
Zwischen Solarzelle und Steuerschaltung ist ein Shunt geschaltet, dessen Differenzspannung (Spannungsfall) über den invertierenden Operationsverstärker (OP) an die die verweilzeitbestimmende RC- Kombination (C1 und VR) gelegt ist. Kommt viel Strom von der Solarzelle, so liegt am Ausgang des OP eine niedrigere positive Spannung (gegen Masse gemessen) und der OP saugt somit Strom von der verweilzeitbestimmenden RC-Kombination (C1 und VR) ab, wodurch der Kondensator C1 langsamer geladen wird und sich damit die Impulsdauer am Monoflopausgang verlängert.
Kommt wenig Strom von der Solarzelle so wird auch weniger Strom aus der RC-Kombination (C1 und VR) abgesaugt, der Kondensator (C1) lädt sich schneller auf und die Impulsdauer am Monoflop- Ausgang wird kürzer.
Bei steigendem Stromangebot wird also nicht nur die Impulsfrequenz höher, sondern auch die Verweilzeit verlängert. Zur besseren Feineinstellung kann der Widerstand (R1) durch einen veränderlichen Widerstand (gestrichelt gezeichnet) ausgetauscht werden. Wird zwischen dem OP-Ausgang und der zeitbestimmenden RC- Kombination (C1 und VR) eine Diode (gestrichelt gezeichnet) geschaltet, so läßt sich in bestimmten Grenzen auch noch die Linearität der Verweilzeitänderung zum jeweiligen Stromangebot beeinflussen.
In der Fig. 2 ist eine Schaltungsausführung einer Steuerschaltung gemäß der Erfindung wiedergegeben, bei der der Spannungsfall am Shunt über einen nicht invertierenden Operationsverstärker (OP) an den Steuerspannungseingang des Timer IC gelegt ist.
Ändert sich nun das Stromangebot aus der Solarzelle, so ändert sich auch die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers (OP) und beeinflußt so die Schaltspannungsschwelle des Timer IC. Kommt viel Strom von der Solarzelle, so liegt am Ausgang des Operationsverstärkers eine höhere positive Spannung und die Schaltspannungsschwelle des Timer IC wird heraufgesetzt; der zeitbestimmende Kondensator (C1) muß nun über den zeitbestimmenden Widerstand (VR) auf eine höhere Spannung aufgeladen werden, was eine Verlängerung der Verweilzeit bewirkt. Kommt weniger Strom von der Solarzelle, so liegt am Ausgang des Operationsverstärkers eine niedrigere positive Spannung und die Schaltspannungsschwelle des Timer IC wird herabgesetzt; der zeitbestimmende Kondensator (C1) muß nun über den zeitbestimmenden Widerstand (VR) auf eine niedrigere Spannung aufgeladen werden, was eine Verkürzung der Verweilzeit bewirkt. Zur besseren Feineinstellung kann der Widerstand (R1) durch einen veränderlichen Widerstand (gestrichelt gezeichnet) ausgetauscht werden.
Die Linearität der Verweilzeitänderung zum jeweiligen Stromangebot kann beeinflußt werden, indem zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers und dem Steuerspannungseingang des Timer IC eine Diode (gestrichelt gezeichnet) geschaltet wird.
In der Fig. 3 ist ein Schaltungsbeispiel nach der Erfindung wiedergegeben, bei der zwischen Solarzelle und Schaltungseingang ein DC/DC-Wandler für Aufwärtssteuerung geschaltet ist, um Magnetpumpen auch mit einer höheren als von den Solarzellen gelieferten Spannung betreiben zu können.

Claims (3)

1. Steuerschaltung für eine solarbetriebene Magnetpumpe insbesondere zur Förderung von Wasser aus Brunnen, bei der die zum Betrieb einer Magnetpumpe erforderlichen Stromimpulse nicht nur in ihrer Frequenz, sondern auch in ihrer Verweilzeit dem jeweils momentanen Stromangebot der Solarzellen entsprechend gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule der Magnetpumpe in einem einen über einen Shunt aus einer Gleichstromquelle aufladbaren Kondensator (C2) und einen Transistor (T2) enthaltenden Entladekreis angeordnet ist; der Transistor (T2) von einem als Monoflop beschalteten und von einer Zenerdiode (ZD) über einen Transistor (T1) getriggerten Timer IC gesteuert wird, und die Differenzspannung am Shunt über einen invertierenden Operationsverstärker (OP) zur Steuerung der Verweilzeit an die zeitbestimmende RC-Kombination (C1 und VR) gelegt ist. Fig. 1
2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzspannung am Shunt über einen nichtinvertierenden Operationsverstärker (OP) zur Steuerung der Verweilzeit an den Steuerspannungseingang des Timer IC gelegt ist. Fig. 2
3. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Solarzelle und Schaltungseingang ein DC/DC-Wandler zur Aufwärtssteuerung geschaltet ist, um Magnetpumpen auch mit einer höheren, als von der Solarzelle gelieferten Spannung betreiben zu können. Fig. 3
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19618039A1 (de) * 1996-05-04 1997-11-06 Walter Ing Grad Markert Schaltungsanordnung mit elektrischem Kurzzeitspeicher zum Antrieb von Pumpen und Ventilatoren mittels elektrischem Strom aus Solar- und/oder Windgeneratoren
CN102435354A (zh) * 2011-10-24 2012-05-02 蚌埠日月仪器研究所有限公司 太阳能抽油机井光杆载荷传感器

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