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Energy Harvesting

Solarzellen im Praxistest

23. Mai 2016, 11:12 Uhr | Klaus Dembowski

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Programmierung und Einsatz

Der Solarzellentester wird mithilfe des LCDs und den zwei Tastern (PB0, PB1) auf dem Tiny-Gecko-Board bedient (Bild 6). Die Software wurde mit der Entwicklungsumgebung »Eclipse IDE for C/C++ Developers« nach den Vorgaben und unter Einbeziehung von Beispielcode der Firma Energy Micro erstellt, die von Silicon Labs übernommen worden ist, was leider zu gravierenden Fehlern im integrierten »Simplicity Studio« und zu einem mangelhaften Support geführt hat.

Nach der LCD-Initialisierung konfiguriert und aktiviert die Software die GPIO-Interrupts an den beiden Taster-Pins, um die Interrupts auszuführen zu können, sobald der Benutzer einen Taster drückt. Des Weiteren wird die Echtzeituhr (Real-Time Clock, RTC) aktiviert, die für Delay-Funktionen notwendig ist. Diese Funktion ist so aufgebaut, dass der EFM32 in den »Energy Mode 2« geschickt wird und dort so lange verharrt, bis die RTC oder ein GPIO einen Interrupt auslöst. Dieser Energiesparmodus ist der tiefste, in dem das LCD noch aktiv ist und der Mikrocontroller durch einen RTC-Interrupt aufgeweckt werden kann. Die Echtzeituhr wird dabei so eingestellt, dass sie nach einer bestimmten Zeit automatisch einen Interrupt auslöst. Die Zeit, bis ein Interrupt ausgelöst werden kann, wird als Parameter beim Aufruf der Delay-Funktion mit übergeben. Dabei ist es wichtig, dass die Taster der RTC und der dazugehörige Interrupt im Interrupt-Handler deaktiviert werden. Falls dies unterbleibt, werden die RTC und der dazugehörige Interrupt im weiteren Programmablauf erneut aktiviert und das Programm stürzt ab, sodass der Mikrocontroller mit einem Reset neu gestartet werden muss. Die restlichen Menüfunktionen sind in einer Endlosschleife implementiert, die sich nur durch einen Reset beenden lässt. Wie in Bild 7 zu erkennen ist, lässt sich das Menü mithilfe des Tasters PB1 einfach »durchschalten«.

Nach dem Einschalten beginnt der Mikrocontroller sofort mit der Initialisierung und lädt das Menü, das die Funktionen »Maximum-Power-Point«, »Leerlaufspannung« und »Kurzschlussstrom« (KSS) anbietet. Als erster Menüeintrag wird Maximum-Power-Point angezeigt. Durch Drücken des Tasters PB1 wird das Menü weitergeschaltet und am Ende wiederholt. Betätigen des Tasters PB0 startet die ausgewählte Messung.

Wenn der Mikrocontroller mit der Messung beschäftigt ist, wird im Display »busy« angezeigt, und danach werden die jeweiligen Ergebnisse ausgegeben. Als Erstes erscheint, unabhängig von der ausgewählten Messoption, die Lichtstärke in Lux. Der Taster PB1 dient jetzt der Weiterschaltung zum nächsten Messergebnis oder zur nächsten physikalischen Größe. Mit PB0 wird zum vorherigen Ergebnis zurückgeschaltet. Bei der Messung des MPP werden die folgenden physikalischen Größen in der Reihenfolge Lichtstärke, Spannung, Stromstärke, elektrische Last und Leistung angezeigt. Bei der Messung der Leerlaufspannung und des Kurzschlussstromes werden nur diese beiden Werte plus die jeweilige Lichtstärke angezeigt. Die elektrische Last wird nicht angezeigt. Sie beträgt 11 MΩ bei Messung der Leerlaufspannung und 74 Ω bei Messung des Kurzschlussstroms.