Die Solar-Ladestation: Die Hardware

Das letztemal hatte ich euch ja schon die meisten Bauteile vorgestellt. Die letzten Tage (während ich im Urlaub war :P) kam auch der letzte Nachzügler: Der Arduino Nano (Klon). Sieht so aus wie ein original Arduino, arbeitet wie ein original Ardunio, riecht wie ein original Arduino und funktioniert wie ein original Arduino. Allerdings gibts einen Haken: und dieser heißt Serial to USB Chip. Auf normalen Arduinos wird ein Chip von FTDI verbaut. Da der Hersteller nun die Treiber so verändert hat, das gefälscht Chips nichtmehr funktionieren hat China reagiert und einen CH341 Chip verbaut. Dieser funktioniert wunderbar – wenn man ihn zum laufen bringt. Denn für diesen Chip findet weder Windows noch die Arduino IDE Treiber. Jedoch habe ich nach ewigem googlen und Foren-Durchsuchen einen Treiber vom Hersteller gefunden. Ist zwas auf Chinesisch aber funktioniert. Hier gehts zum Download. An dieser Stelle möchte ich aber noch sagen, das jeder der Arduinos benutzt oder kaufen möchte zumindest einen Originalen kaufen sollte. Einfach um dieses Projekt und den tollen Support der Community zu Unterstützen, denn ohne die Jungs gäbe es auch keine Klons!

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Und da ich es nicht lassen konnte habe ich natürlich auch gleich mal losgelegt mit dem zusammen löten und schrauben. Als erstes ging es ans Display. Dieses wurde ohne alles geliefert. Keine Beschreibung, kein Datenblatt, kein garnix. Also wieder Google angeworfen und fündig geworden. Auf der eBay Seite steht, dass das Display 5V oder 3.3V verträgt. Also eigentlich perfekt für sowohl Arduino als auch Raspberry. Tja Pustekuchen. Man kann das Display zwar bei GND und VCC an 5V anschließen, da es einen eingebauten Spannungsregler hat, jedoch können sämtliche restlichen Pins nur über eine 3.3V Logik gesteuert werden. Das hieß für mich: Ersteinmal 6 Spannungsteiler bauen. (ArduinoPin — 4.7k –TFT–10k–GND). Dann alles zusammen gewurstelt. Das Display muss dann so angeschlossen werden:

SCK – Arduino Pin 13
SDO(MISO) – Arduino Pin 12
SDI(MOSI) – Arduino Pin 11
CS – Arduino Pin 10
D/C – Arduino Pin 9
RESET – Arduino Pin 8
LED – 3.3V
VCC – 3.3V / 5V
GND – GND

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Danach ging es auf die Suche nach passenden Librarys für den Arduino. Fündig wurde ich mit der Adafruit GXF Library, SPI Library und der ILI9340 Library. Schnell den Graphic-Test auf den Arduino gespielt und – Tadaa – wer hätte es gedacht, es funktioniert auf Anhieb. Das gab es wohl noch nie! 😀 Und soviel Sucherei auch nicht! 😉

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Nachdem der Teil ersteinmal abgeschlossen war, wollte ich als nächstes die Temperatur-Sensoren anschließen. Das war wieder zur Abwechslung sehr einfach. Die zwei äußeren Pins auf Masse, der mittlere Pin auf einen Arduino Digital Pin und 5V über einen 4.7k Ohm Widerstand auf die Datenleitung. Dazu noch die OneWire Library und die DallasTemperature Library. Das Wars. Die Werte werden mit wenigen Zeilen direkt als  °C ausgegeben (also so 22.34) und müssen nichtmehr extrahiert oder umgerechnet werden. Allerdings hat das auch seine Kehrseite: Um die Daten abzufragen usw. braucht es fast 500ms, also eine halbe Sekunde. Im Microcontroller Universum eine ziemlich lange Zeit.

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Die zwei Hall-Sensoren zur Strommessung waren auch ziemlich einfach anzuschließen. VCC an 5V, GND auf GND und der Messpin auf einen Analogeingang. Die Spannung wird dann vom Arduino als 0-1023 angegeben. Der Wert muss dann wieder zurrückgerechnet werden. Ist garnicht so einfach. Wie das dann geht seht ihr beim nächsten mal! 😉 Außerdem ist noch ein anderes Problem aufgetaucht. Ich wollte ja 2 Sensoren, einen für die Entnahme und einen für die Einspeisung, einbauen. So hätte man sehen können wieviel Strom direkt vom Solarpanel zum Verbaucher und nicht in die Batterie geflossen wäre. Und wie ihr lesen könnt ist das alles im Konjuntiv geschrieben. Denn die Sensoren sind so empfindlich, dass selbst wenn nur durch einen Sensor Strom fließt und der andere ca. 30cm entfernt liegt, beide(!) den selben Strom anzeigen. Also gibt es jetz nur einen Sensor, der die Strom Entnahme anzeigt. Wenn man es recht Überlegt, reicht dass ja auch. 😉

Um die Batteriespannung zu messen, braucht es ebenfalls nicht sehr viel. Ein simpler Spannungsteiler (12V–10k–Arduino–4.7k–GND) reicht. Die Spannung zwischen den Widerständen kommt dann auf einen Analogeingang und muss ebenfalls umgerechnet werden. Dazu habe ich dann noch 2 DC-DC Wandler miteingebaut, um 5V für die USB Buchsen zu haben. Als das alles getan war, wollte ich einmal alles gleichzeitig anschließen und laufen lassen, sprich Spannung und Temperatur am Display ausgeben. Die Betonung liegt auf wollte! Das Display macht keinen Mucks mehr, denn leider ist ein hauchdünner Draht abgebrochen. Reparieren, also löten, ist nicht möglich. Somit ist das erstmal ins Wasser gefallen und ein neues Display muss her. Ich konnte somit auch den SD Slot nicht ausprobieren. Aber wie heißt es immer so schön: „Wer billig kauft, kauft zweimal“. In diesem Fall nichts als die Wahrheit. Auch wenn das neue Display genau so teuer oder billig war wie das alte. Aber vielleicht habe ich ja Glück und es bleibt ganz 😉

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Zum Schluss habe ich noch die Abdeckung des Ladereglers abgenommen, damit die Wärme besser abgegeben werden kann. Außerdem habe ich die LED’s die immer leuchten alle weggezwickt. Brauch ich ja nicht und verbrauchen sonst nur unnötig Strom 😉 Und dann gings auch schon an die ersten Tests. Und die sagen mir, dass mein Smartphone mit nur 500mA lädt. Das kam mir ziemlich komisch vor. Es stellt sich herraus, dass es mit dem USB Port zu tun hat, den ich angelötet hatte. Viele wissen sicherlich, dass ein normaler PC-USB-Port nur für max. 500mA Stromfluss zugelassen ist, damit das Motherboard usw. nicht durchschmort. Genau so bei vielen Auto USB Adaptern. Aber wie weiß das Smartphone ob es nun am PC angeschlossen ist, ober am richtigen AC-Ladegerät, welches viel höhere Ströme verträgt. Ganz einfach: Die zwei mittleren Datenpins (welche eigentlich nicht gebraucht werden um zu laden) müssen kurzgeschlossen werden. Das Gerät misst beim anschließen ob diese Pins kurzgeschlossen sind oder nicht und regelt so ob nun 500mA fließen sollen oder mehr. Also schnell eine Lötbrücke draufgemacht und jetzt funktioniert alles wie es soll! Naja bis auf das Display eben…

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Das wars fürs erste mit der Hardware. Das nächste mal erkläre ich meine Programmier-Skills *hust* und das Programm, dass alles umrechnen und anzeigen soll. Zum Schluss gibt es vielleicht noch einen Teil zum Thema Gehäuse-Bau.

Also Bis Dann!

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