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(27. June 2012, 22:37:38 PM)
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Author Topic: 100 Watt OverUnity Open Source Power Supply Projekt mit mindestens 1 KWH  (Read 12374 times)

Offline hartiberlin

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Hallo an alle Hardware Entwickler.

Ich habe mir jetzt hier im Urlaub einige Gedanken gemacht,
wie man schneller unabhängiger wird und wie man im Haushalt
seinen Strom wenigstens für einen Laptop Computer und
ein paar LED Lampen selber erzeugen kann.

Heutzutage sitzen doch viele Menschen Abends noch 3 bis 10 Stunden
vor dem PC oder Laptop und haben dabei noch eine Lampe im Zimmer
an.

Genau dieses Szenario braucht doch in der Regel
nur so um die 100 Watt elektrische Leistung ,
wenn man z.B. einen Laptop benutzt,
der z.B. 70 Watt verbraucht und dann noch ein
paar LED Lampen benutzt, wo
vielleicht einige neuere 3 Watt LED Spot Strahler verwendet werden.

Ich habe mir überlegt, dass heutige Lösungen im Alternativ Energie Sektor
immer nur eine Komponente lösen, also entweder nur ein 12 Volt nach 230 Volt
Wechselrichter optimiert wird oder nur die Solarbatterie besonders gut gebaut wird,
es aber noch keine vernünftigen Komplettsysteme gibt ,
wo neue Techniken der positiven Feedbacktechnik für Batterien in einem
Komplettsystem angewandt werden, was z.B. hier 50 Hz 230 Volt Wechselstrom
zur Verfügung stellt und z.B. eine Leistung von 100 Watt über 10 Stunden liefern kann,
bevor es wieder nachgeladen werden muss, dann natürlich am besten aus
regenerativen Energien wie Solar- , Wind- oder andere Free Energy - Quellen.

Es soll also ein komplettes Power Supply System gebaut werden,
dass aus verschiedenen Modulen besteht, die alle zusammen arbeiten und
aus Standard Komponenten , die man leicht bekommt und die nicht teuer sind,
um eine eigenständige Netzstrom Versorgung mit 100 Watt Leistung für mindestens
10 Stunden bereit stellt.

In der einfachsten Ausführung stelle ich mir ein System vor, das auf Batterien
der NiMH Technik aufbaut.
Dabei sollen dann mindestens 50 x 1.2 Volt NiMH AA-Mignon oder Mono-D Zellen
in Reihe geschaltet werden (60 Volt Ausgangssystem), die eine Joule Thief-Newman-Bedini

Kombinations-Schaltung
ansteuern mit positiver Rückführung, so dass die Batterien immer gleich wieder einen
Hochspannungs-Puls erhalten und sich damit wesentlich langsamer entladen.
Grössere Systeme können auch mit 270 AA Mignon Batterien in Serie arbeiten
oder entsprechend vielen 12 Volt Bleibatterien.

Der Vorteil von NiMH oder Blei-Akkus ist , dass man mit Pulsen ihnen eine
bessere Kapazität verleihen kann und die Entladung verlangsamen kann.
Dazu trägt auch bei, dass alle Batterien in Serie geschaltet sind, also entsprechend
nur ein kleinerer Strom gezogen wird, anstatt wie bei 12 Volt nach 230 Volt Konvertern
auf der 12 Volt Seite einen extrem grossen Strom zu ziehen, wobei die Batterien
viel schneller schlapp machen und schneller kapputt gehhen.


Aus den mindestens 60 Volt Gleichspannung am Eingang der
Joule Thief-Newman-Bedini Kombinations-Schaltung werden dann die Batterien
mit höheren Spannungs-Feedbackimpulsen rückgespeist und gleichzeitig eine
Gleichrichterschaltung versorgt , die im Europäischen Raum dann 325 Volt Gleichspannung
als Spitzenspannung erzeugt. (Das ist dann die Maximal Amplitude der 50 Hz 230 Volt
Wechselspannung die danach erzeugt wird)

Aus diesen 325 Volt DC wird nun durch eine Puls-Weiten-Modulations Schaltung
z.B. mit einer Trägerfrequenz von 1250 Hz eine 50 Hz Sinusschwingung
erzeugt , indem die 1250 Hz Rechteckschwingung in der Pulsweite mit 1 bis 99 %
moduliert wird im 50 Hz Rhytmus , so dass nach Tiefpassfilterung
durch eine Drossel und einen Kondensator eine reine 230 Volt 50 Hz Wechselspannung
mit mindestens 100 Watt Dauerleistung zur Verfügung steht.

Das geniale an dem Prinzip ist , dass man dafür nur ein paar FETs braucht,
um die 325 Volt ein und auszuschalten im richtigen PWM 50 Hz oder 60Hz  (für USA/Japan) Rhythmus.

Das ganze System soll durch einen Open Source Microcontroller
gesteuert werden.
Dazu hatte ich gedacht , würde gut das Arduino Projekt passen.

Siehe :

http://www.arduino.cc/

Dort gibt es verschiedene Boards , die in Deutschland
z.B. unter anderem von Segor Elektronik
vertrieben werden,
siehe:
http://www.segor.de/L1Bausaetze/arduino.shtml

Ich wohne übrigens 5 Minuten zu Fuss von Segor entfernt,
deshalb werde ich mir da mal so ein Board besorgen.
(Will jetzt hier aber keine Schleichwerbung machen...Ich bekomme
von denen nichts dafür)

Dieser Arduino Controller ist sehr leistungsfähig und wird mit 16 Mhz
getaktet und kann durch eingebaute Timer selbstständig auch eine
PWM machen.

Es gibt für ihn kostenlose Entwicklungs-Software für Windows, MAC-OS
und Linux und die Boords gibt es mit USB Interface oder Bluetooth,
so dass man sehr flexibel in der Programmierung ist.
Ferner verfügen die Board über genug Analoge und Digitale
Ein und Ausgänge, so dass man auch genug Anschlüsse für Steuerungsaufgaben
zur Verfügung hat.

Das ganze System soll sehr sicher sein und interne Controllings machen,
so dass auch die Temperatur der Batterien gemessen werden soll
und auch PowerFaktor Korrekturen eingestellt werden können
bei Induktiven Lasten, etc.. und Batterie-Ladungs-Zustand
gemessen werden kann.

Ferner soll das Gerät total flexibel sein, mit welchen Spannungen
und Strömen man es wieder auflädt und soll sich dabei
an Standard Solarpanel oder Windgeneratoren anpassen können
mit oder anderen Wellenformen oder Stromkurven..

Ferner sollten auch verschiedene Gleichspannungs-Ausgänge
zusätzlich vorhanden sein, wie 19 Volts DC für Notebooks und
Nettops oder 12 Volt oder 5 Volt.
Das kann dann allerdings normal aus den 230 Volt durch ein
Schaltnetzteil erfolgen oder optional als Zusatzmodul
später dazugefügt werden.

Das ganze sollte in einer tragbaren Kofferausführung
erhältlich sein, so dass man diese Spannungsversorgungs-Einheit
auch mal transportieren kann und portabel mitnehmen kann.

Für viele Anwendungen sollten 100 Watt Dauerleistung 10 Stunden lang
eigentlich auch reichen.
Braucht man mehr, dann müssen eben grössere Bleiakkus
verwendet werden.

Wer es kleiner haben will mit weniger Leistung , der kann dann z.B.
auch 9 Volt NiMH Akkus verwenden, die in Serie geschaltet werden.

Optional sollte man auch einen Batterie-Tester-Routine einbauen,
die dann jede einzelne Batterie auf Ladungszustand und Leistungsfähigkeit
testet, dazu müssten dann die Batterien allerdings in einer Matrix ansteuerbar sein
und auf einen Lastwiderstand legbar sein, was bei so vielen
Batterien einen gewissen Verdrahtungsaufwand erfordert.

Ferner sollte ein LCD Display an dem Arduino dran hängen,
damit man auch Statusinformationen ablesen kann.
Wenn man per Bluetooth auf seinem Handy dann auch den
Ladezustand und Statusinformationen ablesen könnte, wäre das natürlich eine nette Option.


Soweit erst mal für heute das erste Brainstorming dazu.
Wer Ideen und Anregungen dazu hat, bitte hier posten.

Danke.

Gruss, Stefan.

Offline hartiberlin

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Antw:100 Watt OverUnity Open Source Power Supply Projekt mit mindestens 1 KWH
« Reply #1 on: 11. September 2010, 02:42:05 AM »
P.S: Das ganze System soll natürlich Open Source sein,
so dass alle Schaltpläne und Mikrocontroller Sourcen
veröffentlich werden.

Dann kann es jeder frei nachbauen und modifizieren und
durch massenhaften Nachbau werden auch die Preise
für die Batterien und die Elektronik fallen, besonders wenn
die Chinesen es in Massenfertigung bauen werden.

Wenn sowas dann weniger als 300 Euro kostet,
werden es sich viele Leute kaufen und benutzen.

Zusammen mit einem 50 oder 100 Watt Solarpanel wird
das eine interessante Alternative für viele Stromversorgungs-Aufgaben sein.

Gruss , Stefan.


Offline hartiberlin

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Antw:100 Watt OverUnity Open Source Power Supply Projekt mit mindestens 1 KWH
« Reply #3 on: 11. September 2010, 02:53:34 AM »
Wer hat mit dem Arduino schon Erfahrung
und kann sagen,
ob z.B. ein Aduino Nano dafür ausreichen würde ?

Siehe:
http://arduino.cc/en/Main/Hardware

Kann man damit auch ein Standard 4 Zeilen LCD Textdisplay ansteuern ?

Danke.


Offline Wade

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Antw:100 Watt OverUnity Open Source Power Supply Projekt mit mindestens 1 KWH
« Reply #4 on: 11. September 2010, 09:34:47 AM »
zum Brainstorming fällt mir spontan ein, dass es ne Firma gibt die moderne Insellösungen vertreibt. Angefangen von kleinen Batterien mit 1KWh fürs Büro, bis hin zu Insellösungen für 1500 Bewohner.
->http://www.younicos.com/de/produkte/Yoe/daten-Yoe.html
Weis nicht was die für Preise haben für ihre Produkte, aber man kann sich ja über die verwendete Technik informieren und z.T. Nachbauen oder als Denkanstoß nutzen.

Offline haithar

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Antw:100 Watt OverUnity Open Source Power Supply Projekt mit mindestens 1 KWH
« Reply #5 on: 11. September 2010, 11:06:45 AM »
Wer hat mit dem Arduino schon Erfahrung
und kann sagen,
ob z.B. ein Aduino Nano dafür ausreichen würde ?

Siehe:
http://arduino.cc/en/Main/Hardware

Kann man damit auch ein Standard 4 Zeilen LCD Textdisplay ansteuern ?

Danke.
Ich besitze und benutze selber ein Arduino Nano 3.0. Mit dem Atmega328 ist es kein Problem PWM Schaltungen etc. zu realisieren. Auch LCDs lassen sich mit der LiquidCrystal Bibliothek ansteuern.
Habe nur festgestellt, dass Arduino im Gegensatz zu C oder Assembler sehr langsam ist, also weiß ich nicht, wieviel Funktionalität man einbauen kann.
Im Prinzip aber machbar.

Offline hartiberlin

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Antw:100 Watt OverUnity Open Source Power Supply Projekt mit mindestens 1 KWH
« Reply #6 on: 11. September 2010, 14:43:59 PM »
Danke für die Infos.

@haithar
was ist , wenn man den Arduino in Assembler programmiert ?
Sollte dann doch schnell genug sein, oder ?

Wird ja mit 16 Mhz getaktet.

Gruss Stefan.

Offline haithar

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Antw:100 Watt OverUnity Open Source Power Supply Projekt mit mindestens 1 KWH
« Reply #7 on: 11. September 2010, 15:07:16 PM »
Kann man machen, wie gesagt wenn der Funktionsumfang nicht zu groß ist kann man sicher auch die sehr einfache Arduino-Sprache nehmen.
Bei einfacher Pulsweitenmodulation mit fester Frequenz und 50Hz Pulsbreitenänderung könnte das schon reichen.

Offline Pese

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Antw:100 Watt OverUnity Open Source Power Supply Projekt mit mindestens 1 KWH
« Reply #8 on: 11. September 2010, 23:24:22 PM »
Als theoret. Idee, hier zu experimentieren
ist das schon sinnvoll. Jedoch hier auf
die angesagten Wertr kommen zu können
halte ich für so weit entfernt, dass (ich)
schon mehr als intersierter Elektroniker,
dafür kein Werkzeug in die Hand nehme.

Bin immer bereit, mich (noch), mit praktischen Ergebnissen, belehren zu lassen.
Gustav Pese
TIPP zum "googeln": - suchwort pesetrier -  ohne ""
bringt zum Teil das was sonst an "x-ter" Stelle versteckt ist.
http://gpese.stormloader.com/pictures/  NEU  28.5 BILDER
http://alt-nrg.de/pppp/index.html          . 
http://alt-nrg.de/pppp/000_start.html  Desk-Starter
http://www.sacred-texts.com/download.htm
http://alt-nrg.de/pese/desk.html             Desk-HILFE  15,7

Offline hartiberlin

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Ja, es werden doch mehr Batterien werden,
eher so 270 Stück NiMH D-Cell AKkus in Serie !

Man kann es dann beliebig nach oben skalieren mit z.B.
mit 27 Stück 12 Volt Bleiakkus in Serie mit je 100 Amperestunden
oder noch grösseren Blei-Akkus.

Bin gerade noch in der Brainstorming Phase.
Demnächst kommen Blockschaltbilder.

Gruss, Stefan.

Offline lsmod

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Re: 100 Watt OverUnity Open Source Power Supply Projekt mit mindestens 1 KWH
« Reply #10 on: 29. February 2012, 14:24:02 PM »
Was ist denn nun das Ergebnis des Brainstormings?

Beim Thema Microcontrollerprogrammierung kann ich übrigens behilflich sein.

Offline hartiberlin

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Also bis jetzt leider alles nur Ideen, praktisch bin ich noch nicht dazu gekommen,
da ich soviele neue Ideen habe und nur immer begrent Zeit habe.

Man muss sich das aber so vorstellen, dass hinter den in Serie geschalteten Batterien
gleich eine Art Joule-Thief (JT) Schaltung hängt, die mit BackEMF Pulsen wieder auf die Batterien zurückpulst.

So eine Art Prof. Jones Schaltung, siehe

https://www.youtube.com/watch?v=cdY87mXqi1o


Je mehr Strom man hinter der JT Schaltung entnimmt, umso mehr BackEMF Energie liefert dann die JT Schaltung an
die Batterien zurück.
Hinter der JT Schaltung sitzt dann ein DC zu AC Konverter der über eine mit 50 Hz Sinus Pulsweitenmodulierte
Schwingerschaltung und anschließendem Tiefpassfilter wieder sehr effizient eine 50 Hz 230 Volt AC erzeugt.

Je mehr Leistung man also hinten aus dem 230 Volt AUsgang herausnimmt, umso doller
wird die Serien-Schaltung der Batterien gepulst...
Ein Mikrocontroller sollte dann natürlich die Batterien ständig auf Ladestatus überwachen und die ganze Sache steuern.


Ich wollte jetzt erstmal als ersten Schritt den Umbau von normalen Bleibatterien auf Alaun-Bittersalz Elektrolyte
machen und schauen, wie gut diese Batterien sich mit Pulsen laden lassen...

Nach 2 Jahren Dauerbetrieb in einem Auto war die Batterie von Mixcatcom immer noch sehr gut !

Siehe:

https://www.youtube.com/watch?v=oVwbBXhFKiI


Gruss, Stefan.

Offline lsmod

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Wer hat mit dem Arduino schon Erfahrung
und kann sagen,
ob z.B. ein Aduino Nano dafür ausreichen würde ?

Hallo Stefan,

ich bin gerade dabei die Steuerung für die Stromversorgung einer Zelle mit einem AtMega 32 aufzubauen.

Bei 16 MHz Takt kannst Du PWM-Signale mit einer Auflösung von 8,9 oder 10 Bit erzeugen.
Entsprechend wird der Takt durch 512, 1024 oder 2048 geteilt.
Die PWM-Frequenz ist also entsprechend 31250 Hz, 15625 Hz oder 7812 Hz.
http://www.rn-wissen.de/index.php/Bascom_und_PWM
Es gibt aber auch noch andere Ansteuerungs-Modi oder man kann sich Ausgangssignale direkt per Software generieren.
Das ist also prinzipiell alles kein Problem - auch mit verschiedenen Mikrocontrollern.

Kannst Du mir bitte noch ein wenig auf die Sprünge helfen wo bei der Rückspeisung der Akkus die Overunity ist?

Gruß
Karsten
« Last Edit: 30. March 2012, 00:44:53 AM by lsmod »

 

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