Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Temperatur-Koeffizient kompensieren


von Stefan (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo Liebe Leute,

ich habe beim Kauf meines neuen Autobatterie-Ladegerätes nicht 
aufgepasst und nur auf angemessene Leistung geachtet (12V 8A) anstatt 
auch auf die Bauart zu achten. Jedenfalls handelt es sich um einen 
simplen Trafo mit Gleichrichter und Amperemeter zur Status-Anzeige.

Wenn die Spannung 14,4 Volt erreicht, sollte man das Laden beenden. Das 
Gerät zeigt die Spannung aber nicht an. Also habe ich eine Anzeige 
nachgerüstet. Die LED leuchtet, wenn die Batterie voll ist. Im Prinzip 
reicht mir das so, denn unbeaufsichtigt würde ich das Gerät sowieso nie 
benutzen.

Allerdings habe ich nicht geahnt, dass der Temperatur-Koeffizient der 
B-E Dioden so groß ist (laut vias.org etwa -2mV/K).

Ich schätze mal, dass bis zu 40 Kelvin Temperatur-Erhöhung normal sein 
dürften, wenn das Ladegerät so richtig unter Last steht. Das wären dann 
80mV. Zusammen mit dem Spannungsteiler am Eingang komme ich auf etwa 
1,76 Volt Abweichung von der Soll-Spannung, also 12,64V statt der 
gewünschten 14,4 Volt. Das ist zu viel Abweichung.

Hat jemand eine Idee, wie man ohne großen Aufwand diesen Temperatur 
Koeffizient ausreichend kompensieren kann?

von Michael (Gast)


Lesenswert?

Stefan schrieb:
> Allerdings habe ich nicht geahnt, dass der Temperatur-Koeffizient der
> B-E Dioden so groß ist (laut vias.org etwa -2mV/K).

Naja, mit passender Stromquelle werden die auch gerne als 
Temperatursensor genommen ;-)

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Stefan schrieb:
> Hat jemand eine Idee, wie man ohne großen Aufwand diesen Temperatur
> Koeffizient ausreichend kompensieren kann?

Was spricht gegen eine ganz normale fertige Referenzspannungsquelle und 
einen Komparator?

von Oha (Gast)


Lesenswert?

Andere, die sich an solchen Details stoeren, wuchen das 
Billigst-China-Teil in die Tonne und kaufen etwas besseres fuer den 
zehfacnhen Preis.

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Stefan schrieb:

> Allerdings habe ich nicht geahnt, dass der Temperatur-Koeffizient der
> B-E Dioden so groß ist (laut vias.org etwa -2mV/K).

Sowas macht man ja auch anders mit einem Komparator. z.B. LM339.
Wenn nur eine LED getrieben werden soll, gehts auch mit einem TL431.
Schaltung sollte im Datenblatt drinsein.
Andererseits hat auch der Akku einen TK. Die Ladeendspannung variiert
mit unterschiedlicher Temperatur. Näheres bei Google.
Gruss
Harald

von Ingo W. (Gast)


Lesenswert?

Harald Wilhelms schrieb:
> Andererseits hat auch der Akku einen TK. Die Ladeendspannung variiert
> mit unterschiedlicher Temperatur.

War eigentlich auch mein erster Gedanke, ein kalter Akku braucht eine 
höhere Ladeschlussspannung, da wäre der TK garnicht so verkehrt. 
Allerdings will er den Detektor mit ins Ladegerät einbauen, wo es sicher 
wärmer ist als am Akku. Ich würde auch zum Vorschlag mit dem TL431 
tendieren, allerdings größere Sorgen würde mir der Spannungsabfall an 
den Ladekabeln machen, da der Ladestrom, gerade bei den Einfachladern, 
auch sehr von der Höhe der Netzspannung abhängt und daher schlecht 
kalkulierbar ist. Die hohe Welligkeit des Stroms, würde dann auch noch 
zu einem schleichenden Aufleuchten der LED führen.
mfG ingo

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Ingo Wendler schrieb:

> größere Sorgen würde mir der Spannungsabfall an
> den Ladekabeln machen,

Gegen Ende der Ladung sinkt der Ladestrom stark ab. Wenn die
Ladekabel also nicht allzu dünn sind, dürfte dieser Fehler
vernachlässigbar sein.
Gruss
Harald

von Ernst L. (extraterrestrial)


Lesenswert?

14.4V ist vielleicht die maximale Ladespannung aber nicht die 
Ladeschlussspannung, die ist nämlich tiefer. Intelligente Ladegeräte 
merken an der sinkenden Stromstärke, dass die Batterie voll ist und 
reduzieren die Spannung.

Schon mal daran gedacht, den Indikator auch von der Stromstärke abhängig 
zu machen?

von Werner (Gast)


Lesenswert?

Ernst L. schrieb:
> 14.4V ist vielleicht die maximale Ladespannung aber nicht die
> Ladeschlussspannung, die ist nämlich tiefer.

Durch die Spannungsüberwachung muss gewährleistet werden, das der Akku 
nicht gast und dadurch sein Elektrolyt verbraucht, d.h. man muss unter 
der Gasungsspannung bleiben. Wenn man ihm zusätzlich noch etwas gutes 
tun will, sorgt man dafür, dass der Akku während des Ladens bewegt wird, 
um Säureschichtung zu verhindern.

von Ernst L. (extraterrestrial)


Lesenswert?

Dann ist die Funktion der LED aber eine andere, dann ist es eine 
Gasungs-Warnungs-LED und nicht eine Vollladungs-Anzeige-LED.

von Timm T. (Gast)


Lesenswert?

Quick and dirty: Steilheit des Komperators erhöhen.

In Reihe zum 22k-Widerstand eine Zenerdiode 6,2 bis 9,1V. Widerstand 22k 
entsprechend verringern (4k7 bis 3k3 oder so). Ausserdem alle 47k-Rs 
reduzieren auf 4k7. Der Temperaturgang ist dann zwar nicht weg, fällt 
aber durch den um die Zenerspannung verringerten Spannungshub weniger 
ins Gewicht.

Richtig: Einen richtigen Schmitt-Trigger diskret aufbauen.

Richtig, aber aufwendiger: Einen IC verwenden (Komperator, 555...)

von Stefan (Gast)


Lesenswert?

Danke für eure Anregungen.

1) Die LED soll (ungefähr) anzeigen ob Gasung stattfindet. Denn es 
handelt sich um eine geschlossene KFZ Batterie, bei der ich das 
verlorene Wasser nicht nachfüllen kann. Zur Kontrolle des Ladestroms ist 
ja schon ein Amperemeter vorhanden.

2) Die LED geht nicht schlagartig an, sondern flimmert erst schwach, 
dann immer heller, bis sie voll leuchtet. Das spielt sich im Zeitraum 
weniger Minuten ab, was ich Ok finde.

3) An einen Komparator dachte ich auch zuerst, aber dann brauche ich 
eine Referenzspannung. Ich hatte gehofft, dass es durch raffinierte 
Schaltung auch einfacher geht (also weiterhin unter Nutzung der B-E 
Diode als Referenz).

4) Eine Frage zur Zener-Diode: Die hat doch auch einen 
Temperatur-Koeffizient, oder nicht?

5) Ich habe bei Reichelt eine "Spannungs Referenz" LM 336-Z5,0 gefunden. 
Dieses Bauteil kannte ich noch nicht. Scheint eine Z-Diode mit besonders 
niedrigem Temperatur-Koeffizient zu sein. Die könnte ich ja zusammen mit 
einem Komparator nutzen - schätze ich.

6) Verluste in den Kabeln hatte ich nicht berücksichtigt. Ich schätze 
allerdings, dass sie auch unkritisch sind. Der anfängliche Ladestrom von 
8A sinkt bei vollem Akku auf unter 2A ab.

Wenn man den nötigen Aufwand und den Nutzen vergleicht, scheint es mir 
angebracht, die Spannung einfach wie bisher direkt an den Batterie-Polen 
mit einem Multimeter zu messen. Oder es ganz bleiben zu lassen. 
Schließlich lade ich die Batterie (außerhalb des Autos) nur einmal im 
Jahr nach der Winterpause.

Andererseits ist die Kontroll-LED jetzt drin und tut nicht ganz dass, 
wass sie soll. Das nervt. Ich glaube, ich bestelle mir mal so eine 
Referenz-Diode und löte dann eine neue Platine mit Komparator.

von Werner (Gast)


Lesenswert?

Stefan schrieb:
> 1) Die LED soll (ungefähr) anzeigen ob Gasung stattfindet. Denn es
> handelt sich um eine geschlossene KFZ Batterie, bei der ich das
> verlorene Wasser nicht nachfüllen kann. Zur Kontrolle des Ladestroms ist
> ja schon ein Amperemeter vorhanden.

Dann wäre auf jeden Fall eine Abschaltung bzw. eine Spannungsbegrenzung 
angesagt. Hoffentlich hat der Akku wenigstens ein Überdruckventil.

von Stefan (Gast)


Lesenswert?

Natürlich hat er das. Da das Ladegerät keine Spannungsbegrenzung hat, 
möchte ich wenigstens die Anzeige einbauen. Ich benutze das Ladegerät 
nur unter Aufsicht und kann es dann ggf. selbst abklemmen.

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Timm Thaler schrieb:

> Richtig: Einen richtigen Schmitt-Trigger diskret aufbauen.
>
> Richtig, aber aufwendiger: Einen IC verwenden (Komperator)

Genau umgekehrt: Ein Komparator als IC (LM339 o.ä.) ist
wesentlich einfacher (und billiger) im Aufbau als eine
diskrete Schaltung. Wenn nur eine LED gesteuert werden soll,
kann man statt eines Komparator-ICs auch ein OPV-IC nehmen.
Lezteres ist im IC TL431 bereits eingebaut. :-)
Gruss
Harald

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Stefan schrieb:

> 3) An einen Komparator dachte ich auch zuerst, aber dann brauche ich
> eine Referenzspannung. Ich hatte gehofft, dass es durch raffinierte
> Schaltung auch einfacher geht (also weiterhin unter Nutzung der B-E
> Diode als Referenz).

Genau das kannst Du mit einem TL431 erreichen (Siehe Datenblatt).
Gruss
Harald

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

> Also habe ich eine Anzeige nachgerüstet.

Was für eine Scheiss-Schaltung.

> Hat jemand eine Idee, wie man ohne großen Aufwand diesen
> Temperatur Koeffizient ausreichend kompensieren kann?

Gar nicht.

Man nimmt Bauteile, die dieses Problem nciht haben.

Beispielsweise ein TL431.

         LED
+12V -+--|>|--+
      |       |
     12k     1k
      |       |
      +----TL431A
      |       |
     2k5      |
      |       |
     GND     GND

von Stefan (Gast)


Lesenswert?

Super Tip, mit dem TL431. Herzlichen Dank.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.