Hallo Leute, ich wühle mich nun schon seit Tagen durch das Forum nach einer Aussage, die mir beim Designen einer Schaltung für meinen Anwendungsfall hilft. Leider bin ich nun total verwirrt und unsicher. 1. Ausgangssituation: Ich habe eine Sensor-Schaltung die per XBee Messwerte versendet. Die Schaltung benötigt 3.3V (3.0V - 3.6V sind bauteilbedingt möglich). 310mA sind der Maximal-Strombedarf. Dauerhaft wohl so um die 250mA. Derzeit wird die Schaltung durch ein linear AC-Netzteil mit Strom versorgt. Ich benötige nun ein Batterie-Backup bei Stromausfall und zur Überbrückung von Spannungseinbrüchen dank unstabiler Stromversorgung. Laden des Akkus und paralleler Betrieb der Schaltung sind Pflicht. Einsatz im Freien in Deutschland in einem wasserdichten (geschlossenen) Bopla-Gehäuse. Also Temperaturen zwischen -20° und +35°C im Außenbereicht. 310mA Verlustleistung lassen die Temperaturen bei Sonneneinstrahlung wohl leicht auf 50°C ansteigen. 2. Fragestellung: 2a: Welcher Akkutyp? Ich benötige ca. 2000mAh an Leistung um ca. 4-5 Stunden zu überbrücken. --> 1x LiPo oder 2x NiMH in AA-Form? Beide benötigen einen Laderegler. Welcher Akku-Typ ist für die Umgebungsbedingungen (Temperaturen) am geeignetsten? NiMH ist leicht zu beschaffen und billig. Wo wäre der Vorteil von LiPos? 2b: Welcher Laderegler abhängig von 2a? Ich denke derzeit an den bq24075. Gibt es Einwände? Kann ich den nur für den LiPo nutzen oder kann ich damit auch zwei AA-NiMHs in Reihe laden? 2c: 3.3V Erzeugung? Buck-Boost ist hier wohl das Zauberwort um die Akkus optimal auszunutzen. Dachte an einen LTC3440 hinter dem bq24075. Ein TPS61200 liefert nicht genug Saft (brauche ja 310mA). Die Unterspannungs-Grenze der 3.7V LiPos liegt bei 3.0V. Ich kann also mit einem LDO daraus nicht die benötigten 3.0V für die Schaltung generieren. LDO scheidet also wohl aus? 2d: Temperaturüberwachung des Akkus für den Laderegler: Die von mir gefundenen Laderegler brauchen großteils einen NTC zur Temperatur-Überwachung des Akkus beim Laden. Die von mir weiterhin gefundenen LiPos mit 2000mAh haben aber keinen eingebauten Fühler. Die NiMHs auch nicht. Kann ich einfach einen NTC an das Akkupack kleben oder wie realisiert man das am sinnvollsten? Derzeitige Planung: Aktuell tendiere ich zu einer Schaltung mit einem 7805 zur Erzeugung von 5V DC aus 230V AC. Dann einen LiPo mit 2000mAh und einem bq24075 als Ladeschaltung. Dahinter einen LTC3440 zur Erzeugung der 3,3V. Dazu noch einen LiPo Gauge vom Typ MAX17043 zur Überwachung des Akkus. Zur Sicherheit/Klarstellung: Ich habe etliche Forenbeiträge gelesen und bin mir bewusst, dass die Fragen alle schoneinmal gestellt wurden. Einige Antworten sind aber schon mehrere Jahre alt und viele geben keine klare Richtung vor. Ich habe auch recht viele Datenblätter zum Thema gelesen und bin mir der verschiedenen Varianten von Lade-ICs, Buck-Boost Converter, LDOs, ... bewusst. Ich bin aber ein Hobby-Bastler und habe zu wenig Erfahrung bzw. zu wenig Geld und Zeit um mir hier selbst die optimale Lösung herauszuarbeiten. Es geht hier um ein Hobby-Projekt und nicht um ein kommerzielles Produkt. Ich möchte einfach nur eine ordentliche Lösung die haltbar ist. SMD Bauteile bzw. Reflow-Bauteile sind kein Problem.
konfu schrieb: > Ich benötige ca. 2000mAh an Leistung um ca. 4-5 Stunden > zwischen -20° und +35°C Bei -20 Grad wirst Du allerdings niiie die volle Kapazität entnehmen können oder eine korrekte Ladung hinbekommen.http://batteryuniversity.com/partone-german.htm AA-Zellen kann jede Hausfrau tauschen. Wenn noch keine Langzeiterfahrung mit einem speziellen Akku-Typ vorliegt, würde ich zu einigen bewährten AA Sanyo eneloop tendieren, die zwar etwas Geld kosten, aber in einigen Jahren noch problemlos beschaffbar sein könnten. Fest eingelötetete Akkus haben zwar den Vorteil, daß die Kontaktflächen das Kondenswasserproblem besser überstehen könnten, aber vor Ort schlecht ausgetauscht werden können. Allgemein: Batterieteil unten anordnen, damit eventuell auslaufende Suppe nie die Schaltung verätzen kann.
...Schau mal in welchem Temperaturbereich LiPo und NiMH geladen werden dürfen ;-) Es gibt gute Gründe, warum die guten "alten" Blei(Gel)Akkus bisher nicht vom Markt verschwunden sind ....
Naja - die üblichen Blei(Gel)Akkus sind ordentlich groß. LiPo/NiMH sind halt hübsch klein ;)
Pass bei deinen Bauteilen auf, dass die auch deinen Temp Bereich abdecken, Der 7805 ist zB schon ein griff ins Klo, der geht nur bis 0 Grad -> LF50CV 2Ah bei 3V willste also, das sind 6Wh Also mal hier gucken: http://www.reichelt.de/Blei-Vlies-Akkus-6V-Panasonic/LCR-6V-1-3P/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=4233&ARTICLE=26700&SHOW=1&START=0&OFFSET=16&; Zum aufladen einfach 6,9V anlegen. Das NT legste so aus, dass der Strom zum Akkuladen und zum betreiben der Schaltung reicht. Die Schaltung versorgste aus den 6,9V per Stepdown. Laderegler brauchste nicht, der Akku nimmt sich was er braucht und kann eeewig an den 6,9V bleiben.
Wie stelle ich denn fest, wieviel Strom der Akku zum Laden benötigt?
konfu schrieb: > Wie stelle ich denn fest, wieviel Strom der Akku zum Laden benötigt? Steht auf dem Akku.
Okay. Wenn ich es nun richtig verstehe, dann werden Blei(Gel) Akkus mit einer UI Kennlinie geladen. Also solange mit Konstantstrom bis die Ladeschlussspannung erreicht ist. Dann nimmt sich der Akku nur noch soviel Strom, wie er eben benötigt. Das heisst im Umkehrschluss, dass ich eine Konstant-Strom-Quelle zum Laden benötige. Da ich den Akku parallel an meine Schaltung hängen muss, wird mir dann die Spannung einbrechen, bis der Akku voll ist. Ich kann also doch meine Schaltung nicht versorgen, während der Akku noch nicht voll ist, da mir die Spannung wegbricht, oder?
Na die Spannung wird trotz Konstantstrom nicht auf weniger zusammenbrechen als die Tiefentladespannung des Akkus (5,5V). Daher geht das. Ansonsten eben Relais zum umschalten des Akkus auf Laden und Notstrom.
Also ist die Entscheidung zwischen NiMH und LiPo ganz eindeutig auf BleiGel gefallen ;-) Okay. Ich erspare mir den Lade-IC, den Buck-Boost Converter usw. Ich brauche ein Netzteil, das mit 6,9V bei ca. 0.52A bei dem oben genannten Akku liefert. Zusätzlich brauche ich dann noch etwas Strom für die zu versorgende Schaltung. Die Schaltung wird dann mit einem ordentlichen Spannungsregler versorgt (z.B. LT1763-3.3V). Die Umschaltung zwischen Normalbetrieb und Notstrombetrieb werde ich dann vermutlich lieber mit einem Mosfet machen. Zwei Dioden verteilen die Netzteilspannung einmal auf den Akku und einmal auf den LT1763. Ein Mosfet sitzt dann zwischen dem Akku und der Schaltung und gibt diese Verbindung frei, wenn die Netzspannung ausfällt. Die Spannung wird für den Umschaltmoment dann mit einem etwas größeren Elko gepuffert. Okay. Dann muss ich nur noch ein 6.9V Netzteil bauen. Vermutlich am einfachsten mit einem LM317 oder etwas anderem, das den Temperaturbereich abdecken kann ;-) Tiefentladeschutz ist wohl auch nötig.
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