Die Energieversorgung

Draußen an der Brücke gibt es keine Steckdose. Deshalb ist eine energieeffiziente Hardwarekonfiguration essentiell. Im Projekt haben wir eine Platine entwickelt, die durch Abschaltung nicht benötigter Komponenten maximale Effizienz bietet und den Einsatz einer solaren Versorgung  ermöglicht.

Analysieren wir den Stromverlauf unseres Systems mittels Smart-Meter, so kommen wir auf einen Bedarf von 19 mAs pro US-Messung und einen Bedarf von 31 mAs für eine Datenübertragung per LoRaWAN mit SF7. Mit den ca. 3000 mAh der drei AA Zellen, die bestens in unser vorgesehenes Rohrgehäuse passen, erreichen wir so eine theoretische Laufzeit von mehreren Jahren. Bei der Batteriewahl spricht vor allem der gegenüber Alkali-Zellen erweiterte Temperaturbedarf für Lithium-Eisendisulfid Zellen. Für das Verhalten in der Praxis spielen vor allem die Abtastzyklen, die Schwellwerte und die Entfernung zum Gateway (Spreadingfaktor SF) eine entscheidende Rolle. 

Im folgenden Video werden wir ermitteln, wieviel Solarstrahlung ein kleines Maker-Panel mit wenigen Quadratzentimeter Fläche im worst-case überhaupt einfangen kann und ob wir längere Dunkelphasen mit einem einfachen NiMH-Akku für Gartenlichter verlässlich überbücken können. Kurz zusammengefasst: Der Boost/Buck-Spannungsregler auf unserer Platine sorgt für eine effiziente Nutzung der verfügbaren Strahlungsenergie auch unter einer Brücke. Ein winziges Panel mit 1 Wp reicht zur Versorgung und schonender Dauerladung des Akkus. Dank One-Wire Temperatusensor und MOS-FET Driver erfolgt der Ladevorgang der NiMH-Akkus nur im schonenden Temperaturbereich von 0 bis 40 Grad C. Unsere intelligente Software adaptiert die Zykluszeiten zur Pegelmessung und verhindert außerdem die Tiefentladung des Systems. Dies sorgt so für eine lange Nutzungsdauer der Solarakkus.