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Windradsteuerung
03.06.2019, 14:42
Beitrag #1
Windradsteuerung
Hallo,

ich heiße Zoe und arbeite für eine Hilfsorganisation in den Nuba-Bergen im Bürgerkriegsgebiet des Sudan. Nach meiner Ausbildung zur Büchsenmacherin habe ich mich für 1 Jahr diesem sozialen Projekt zugewandt. Ich repariere mechanische Sachen wie Windräder, Pumpen und alles, was mit mechanischen Dingen zu tun hat. Schweißen, Drehen, Fräsen oder Kugellager ersetzen sind für mich Kleinigkeiten. Mit Computern hab ich es aber nicht so.

Für unsere Windräder hat ein sehr alter Herr, der früher einmal Radio- und Fernsehtechniker war, eine Elektronik entwickelt. Ab einer bestimmten Umdrehung schaltet sich das Licht der in einer Höhle befindlichen Sanitätsstation an und die Batterie aus. Läuft der Propeller noch schneller, wird der überschüssige Strom in eine weitere Batterie geleitet. Er hat als Schalter eine Leiterplattenkarte entwickelt, die schon mehrfach ersetzt werden mussten. Das alles ist ziemlich kompliziert. Bevor ich nun für 3 Wochen nach Deutschland auf Urlaub zurückgekehrt bin, war ein junger Mann von der GTZ bei uns. Der hat gesagt, dass das mit der Elektronik viel zu kompliziert und altmodisch wäre. Man könne mit einem ganz billigen Arduino Computer auf den ganzen Kram bis zum eigentlichen Regler verzichten. Geht das wirklich?

Ich habe heute von meinem älteren Kollegen dazu folgende Daten bekommen:

„Es handelt sich bei den Windrädern um ca. 20 Jahre alte texanische Windpumpen, die zu 24 Volt Spannungserzeugern umgebaut wurden. An einem der Flügel wurde ein Magnet angebracht, der einen Hallsensor betätigt.
Bei ca. 0,66 Hz (ca. 40 Umdrehungen pro Minute) zieht ein Relais an.
Bei 2 Hz zieht ein anderes Relais an.
Fällt die Umdrehungszahl ab, fällt auch das jeweilige Relais ab.
Das Rechtecksignal der Hallsensorschaltung hat 5 Volt.

Realisiert habe ich das durch eine Leiterplatte. Das Rechtecksignal wird über einen Schleifenfilter an eine VCO und dann einen Zähler gegeben. Danach wird es verhundertfacht (Frequenzvervielfacher-Schaltung). Nur so kann das Signal in der nächsten Stufe über einen Frequenz zu Volt-Wandler (LM2907) in eine auswertbare Spannung gewandelt werden. Zwei Komparatoren geben dann die unterschiedlichen Spannungswerte an die zwei Relais weiter.

Wenn man das mit einem Kleincomputer oder Microkontroller machen will, dann muss ein Pin bei 0,66 Hz von 0 auf 5 Volt gehen, der andere ab 2 Hz von 0 auf 5 Volt. Unterschreitet der Wert die geforderte Hertzzahl, muss jeder der Pins automatisch wieder auf 0 Volt gehen.“

Ich habe keine Ahnung, was das wirklich bedeutet. Aber vielleicht kann mir jemand von euch mit Gewissheit sagen, ob das überhaupt mit so einem billigen Computer tatsächlich geht?

Liebe Grüße von Zoe
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03.06.2019, 15:22
Beitrag #2
RE: Windradsteuerung
Wenn Dein Hallsensor 5V-Impulse abgibt, ist das kein Problem.
0,66 Hz entspricht einer Periodendauer von 1,5 s, 2 Hz entspricht 0,5 s.
(Bei so niedrigen Frequenzen misst man eher die Periodendauer, als die Frequenz)

Was sollen die Relais schalten (das hatte ich schon mal gefragt)? Ich vermute die 24 V, aber welche Stromstärke? Danach richtet sich die Auswahl der Relais. Die meisten Relaismodule am Arduino schalten bei 0V (LOW-aktiv)

Gruß Tommy

"Wer den schnellen Erfolg sucht, sollte nicht programmieren, sondern Holz hacken." (Quelle unbekannt)
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04.06.2019, 11:55
Beitrag #3
RE: Windradsteuerung
Hallo Tommy,

danke für die Antwort. Ich muss immer erst nachfragen. Der alte Herr ist 78 Jahre alt und hat sehr viel Gutes für die dortige katholische Hilfsorganisation getan.
https://www.youtube.com/watch?v=h7SLqlKWUGk

Aber es gilt auch immer der alte Spruch: You can't teach an old dog new tricks. Ich glaube nicht, dass er etwas vom Programmieren wissen will.

Knappe Antwort auf meine Anfrage: "Das Relais (24V/10A) wird über einen Transistor angesteuert. Ein Inverter löst manches Problem."

Was immer das auch bedeutet, du wirst es vermutlich wissen.

Liebe Grüße von Zoe
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04.06.2019, 12:12
Beitrag #4
RE: Windradsteuerung
Dann sollte man diese 24V/10A-Relais z.B. über ein Reedrelais vom Arduino aus ansteuern.

Gruß Tommy

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05.06.2019, 09:41
Beitrag #5
RE: Windradsteuerung
Hallo Tommy,

bist du ganz sicher, dass man die Leiterplattenkarte durch einen Arduino ersetzen kann? Ich würde dann in der kommenden Woche in Köln in der Zentrale darüber berichten. Wieviel Geld bräuchte man für die Realisierung und wer käme dafür in Frage?

Liebe Grüße von Zoe
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05.06.2019, 10:44 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 05.06.2019 10:45 von Tommy56.)
Beitrag #6
RE: Windradsteuerung
Wenn Deine Angaben richtig sind, bin ich mir sicher.
Die Kosten hängen stark von Deinem Dienstleister ab, den Du Dir für die Realisierung suchen musst. Dabei kann ich Dir nicht helfen, weil ich keinen kenne.

Gruß Tommy

PS: Das Beste wäre, wenn sich jemand von Euch da einarbeitet, damit auch Knowhow vor Ort ist.

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05.06.2019, 11:10
Beitrag #7
RE: Windradsteuerung
Hallo Zoe,
wenn ich deine Aufgabenstellung richtig verstanden habe wäre die Steuerungsaufgabe durchaus mit einem Arduino zu lösen.
Jedoch nicht mit einem Arduino alleine. Da muss dann noch etwas weitere Schaltung dazu.
Aus Sicht des Arduino sind deine Angaben zu den Relais (24V/10A) relativ unbedeutend. Wichtiger sind die Spulendaten (Spannung und Strom oder Widerstand).
Auch über die Stromversorgung der gesamten Schaltung incl. Arduino muss man sich Gedanken machen.
Wenn die Schaltung aus der 24V Batteriespannung betrieben werden soll würde ein Schaltregler gute Dienste leisten um die Versorgungsspannung bereit zu stellen. Ein Schaltregler belastet die Batterie nicht so stark wie ein Längsregler. Und bei batteriebetriebenen Systemen sollte man immer auch auf Effizienz achten.
Evtl. muss man auch das Signal vom Hallsensor etwas aufbereiten bevor man es auf den Arduino schaltet (Kabellänge, Störungen, ...)
Und je nach verwendeten Relais reicht u.U. ach ein Transistor um die Relais anzusteuern.

Den Sinn der Sache mit dem Schleifenfilter und dem VCO verstehe ich noch nicht wirklich. Kann das evtl. wegfallen?

Gruß Arne
Mit zunehmender Anzahl qualifizierter Informationen bei einer Fragestellung, erhöht sich zwangsläufig die Gefahr auf eine zielführende Antwort.
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05.06.2019, 13:23 (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 05.06.2019 14:35 von Tommy56.)
Beitrag #8
RE: Windradsteuerung
Da wir über die verwendeten Relais wohl nicht so genaue Aussagen bekommen können, um eine Transistorstufe zu planen, habe ich mich entschieden, Reedrelais vorzuschlagen. Die können die 24V-Relais sicher treiben und direkt vom Arduino angesteuert werden.

Gruß Tommy

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