text: Meine Frau hat eine Vogeltränke erworben, deren Versorgung durch ein Steckernetzteil erfolgen sollte. Ich wollte jedoch keine Kabel von der Garage in die Erde verlegen also musste etwas Autarkes her. Versuche mit einem Labornetzteil und der Pumpe ergaben einen Widerstand der Pumpe von etwa 80 Ohm. Der Arbeitsbereich liegt von 3 Volt bis 6 Volt. Da 6 Volt die auf dem Typenschild angegebene Spannung ist, sollte man nicht unbegrenzt mehr drauf geben, aber ich dachte mal 9 Volt sollten kurzzeitig kein Problem sein.
  Die benötigte Leistung ist mit halbwegs vertretbaren Solarzellen scheinbar nicht zu erreichen. Also musste eine Schaltung her, welche einen Energiespeicher (Kondensator) auflädt und bei ausreichender Ladung die Pumpe aktiviert. Sobald der Speicher zu leer wird, muss die Pumpe abgeschaltet werden. Das ist dann ein klassischer Schmitt Trigger, oder Hystereseschalter, wie auch immer man das bezeichnen möchte. Die Herausforderung besteht in der variablen Eingangsspannung. Normalerweise würde man sagen, dass jegliche Logik mit 5 Volt Versorgungsspannung und handelsüblichen Chips sehr einfach zu erledigen ist. Hier jedoch haben wir keine 5 Volt. Man könnte natürlich einen Spannungswandler vorschalten, aber das hätte doch ein wenig an der Ehre gekrazt oder nicht?
  Okay. Also wie soll das Ganze dann funktionieren? Ich dachte an einen Schwellwertschalter für die Abschaltspannung und einen Schwellwertschalter für die Einschaltspannung. Die beiden sollen einen RS-Flipflop ansteuern. Dessen Ausgang soll über einen Leistungsverstärker an die Pumpe verbunden werden.
  Als Technologie habe ich die Resistor-Transistor-Logik (RTL) gewählt, weil sie mit minimalem Bauteilaufwand realisierbar ist. In der ersten Version hat jedoch die Logik so viel Leistung verbraucht, dass die Solarzellen den Kondensator niemals laden konnten. Ich habe daher die Widerstandswerte wesentlich vergrößert. Ich vermute stark, dass die hier eingesetzte Logik keine hohen Schaltfrequenzen verkraftet, aber darum geht es auch nicht.
  Ursprünglich dachte ich, dass die gewählten 9V Solarzellen in der Lage seien, 9V auch wirklich zu erzeugen. Da wurde ich aber drastisch eines besseren belehrt. Zum Einsatz kamen schließlich zwei Stück der 9V Solarzellen in Serie geschaltet. Sollte die Sonne auf die Erde stürzen und die Solarzellen mehr Leistung abgeben, als die Pumpe verbraucht und dadurch die Kondensatoren auf über 10V aufgeladen werden, so würden diese irgendwann platzen, denn sie sind nur für 10V ausgelegt. Um das zu verhindern, habe ich die Spannung mittels Zenerdiode auf 10V begrenzt. Ich bezweifle aber, dass das jemals passieren wird. Da beisst eher ein Marder das Kabel zur Pumpe ab, und dann wirds kritisch. Die Zenerdiode ist also schon notwendig.
  Zum Leistungsverstärker noch ein paar Worte. Ich habe ihn klassisch altmodisch mit Bipolartransistoren ausgelegt. Die letzte Endstufe erlaubt laut Datenblatt nur 100mA, wobei jedoch bis zu 110mA fließen. Hierdurch ist der Spannungsfall am Transistor mit über 1 Volt etwas sehr hoch geraten. Das habe ich erst bemerkt, als die Schaltung schon aus dem Prototypenstadium heraus war und in meiner aufwändigen Platine zusammengelötet war. Ich wollte daher nichts mehr ändern. Alternativ hätte ich auch Feldeffekttransistoren verwenden können, aber diese müssten dann mit einer Gatespannung von 3V schon voll leitend sein. Ich war zu faul zu suchen, ob es so etwas gibt. Ausserdem hatte ich so etwas nicht in der Schublade.
  Das ganze Projekt war nicht unbedingt sinnvoll, hat aber trotzdem Spass gemacht. Wenn man einmal angefangen hat, sollte man eben auch nicht vor dem Ende aufhören...
  Hier die - zu mindest für Technikbegeisterte - sehr schicke Anlage in der Totalansicht. Dahinter der elegante Garten meiner Frau. Das ganze nochmal von der Seite.
  Unten sitzen die zwei 10V Elektrolytkondensatoren mit sehr hoher Kapazität. Der Deckel wurde pro Ader durchbohrt, die Ader hindurchgesteckt und danach das Ergebnis einfach mit Heisskleber großzügig übergossen.
  Der endgültige Papierplan. Dieser wurde mittels Breadboard aufgebaut und danach in den Computer mit KICAD übernommen. Damit habe ich dann eine PCB im Lochrasterformat erzeugt und von Hand gelötet. Die ungeschützten Solarzellen. Mal sehen wann die Witterung meine Anlage zerstört. Die Zellen sind eigentlich vergossen. Ich lasse mich mal überraschen.