Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 9V Ladegerät -delta U


von Georg T. (microschorsch)


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Hallo zusammen,
ich habe vor Jahren mal eine Schaltung für ein 9V Ladegerät 
zusammengebastelt, die nie wirklich funktioniert hat. Nun will ich für 
ein anderes Projekt eh ein Platinchen bestellen und dachte mir, ich 
korrigiere kurz den Fehler und bestell das mit. Leider verstehe ich 
heute meine Schaltung nicht mehr.

Ich hatte mir damals einiges aus dem Internet gemopst, leider ist die 
Seite jetzt auf 404. (Den Original-Quellcode für den µC hab ich sogar 
noch :-) )

Ich hab mal hier den Teil, den ich nicht verstehe,  aufgemalt. Soviel 
kriege ich noch zusammen:
* Es ist eine -delta U Schaltung. D.h. die Schaltung liefert einen 
konstanten Strom in den Akku, dann wird der Stro abgestellt, die 
Spannung gemessen und wieder von vorne, sollte die Spannungsdifferenz 
zum vorherigen Wert kleiner geworden sein, ist der Akku voll.
* Ich glaube gedacht war, die "Strombelieferung" mit PµC zu schalten und 
die Spannung pber ADCµC zu messen
* Mir ist nicht ersichtlich, wieso ich diese 0.78V benötige, um den 
Ladestrom einzustellen. Ladestrom wird irgendwo zwischen 50-100mA 
liegen, aber wie wird der Strom durch die 0.78V erzeugt. Was soll denn 
der Widerstand an der Basis des Transistors nach GND??? Die 10 Ohm 
(Shunt) und die 10kOhm machen wohl irgendein Verhältns... keine Ahnung
* Das mit der Spannungsmessung rall ich auch nicht. Das GND des µC 
floatet irgendwo in der Mitte. Wenn ich nun die Spannung der Batterie 
über den Spannungsteiler 22k und 10k nach OBEN abgreife komme ich bei 9V 
immernoch über 5V raus...hä??

Entweder ich hab damals totalen Murks gemacht und es damals nicht 
gemerkt, oder habe jetzt total ein Brett vor dem Kopf.

Achso, so wie ich mich erinnere sind mir damals die TS1431 
durchgebrannt, die Schaltung ist hier vereinfacht dargestellt, da hing 
noch einiges mehr dran, vermutlich ging einfach zuviel Strom durch

Schorsch

von herbert (Gast)


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Warum beschäftigst du dich mit einer Lademethode im Eigenbau die nicht 
narrensicher ist und öfter mal nicht zum abschalten führt weil der 
Spannungseinbruch an manchen Akkus nicht ausgeprägt genug ist?  Einen 
Automatiklader überwachen zu müssen ist echt schräg...dann lieber C20 
dauerladen...Damit wäre dein Schaltungsfehler auch hinfällig. Gehts dir 
aber hauptsächnlich um den Ehrgeiz?

von Stefan F. (Gast)


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Ich habe ein paar 9V Akkus. Die muss ich aber nur sehr selten aufladen, 
und dann ist es mir auch egal, wenn es lange dauert.

Die handelsübliche Methode (Dauerladen mit geringem Strom) reicht mir 
daher.

Bei den AA und AAA Zellen habe ich höhere Ansprüche. Da nervt mich im 
Moment, dass immer mehr Akkus einen erhöhten Innenwiderstand bekommen 
haben und meine "guten" Ladegeräte deswegen das Laden verweigern. Dabei 
eignen sich die Akkus immer noch einwandfrei für die allermeisten 
Anwendungen.

von Harald W. (wilhelms)


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Georg T. schrieb:

> Ladestrom wird irgendwo zwischen 50-100mA liegen,

Bei derart geringen Strömen funktioniert die Delta-
-U-Erkennung nicht zuverlässig. Da ladet man besser
mit Zeitbegrenzung, notfalls mit Vorentladung auf
Entladeschlussspannung von cva. 1V pro Zelle.

von MaWin (Gast)


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Georg T. schrieb:
> ch habe vor Jahren mal eine Schaltung für ein 9V Ladegerät
> zusammengebastelt, die nie wirklich funktioniert hat.

An der ist ja auch so ziemlich alles falsch was geht.

Der zweite TL431 leitet über die 22k nie genug Strom aus GND des uC ab, 
damit der uC funktionieren würde, die LED wird nie von ausreichend Strom 
durchflossen, der Stromregelopamp ist nicht kompensiert, und ein 
Ladeende wird nicht erkannt.

von Max S. (maximus-minimus)


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warum reichen 100mAh nicht?!?!
Ein 9V Block hat neu zwischen 150 und 250mAh reicht also locker für die 
Delta U Erkennung!

von Georg T. (microschorsch)


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Hi,

MaWin schrieb:
> Georg T. schrieb:
>> ch habe vor Jahren mal eine Schaltung für ein 9V Ladegerät
>> zusammengebastelt, die nie wirklich funktioniert hat.
>
> An der ist ja auch so ziemlich alles falsch was geht.
deswegen stelle ich ja hier ein paar Fragen :-)

>
> Der zweite TL431 leitet über die 22k nie genug Strom aus GND des uC ab,
> damit der uC funktionieren würde, die LED wird nie von ausreichend Strom
> durchflossen, der Stromregelopamp ist nicht kompensiert, und ein
> Ladeende wird nicht erkannt.

Ich vermute, Du meinst die beiden TS1431? in Reihe stehen 2.2k. die 22k 
und 10k sind nur ein Spannungsteiler (aus 2.5V mach 0.78V) - ja ich 
vermute hier lag damals mein Gedankenfehler, wie ich ja schon gesagt 
hatte. Für den µC alleine häts noch gereicht, ich hatte noch ein paar 
Relais drangehängt - das ging dann nicht mehr - jaja specs sollte man 
auch lesen

Könnt ihr mir die Konstantstromquelle erklären? Ich vermute mal die 
10Ohm, die 10kOhm und die 0.78V machen igendwie vermutlich 78mA ??? 
Wie???

Kann das mit dem ADC so funktionieren? Ich versteh das nicht mehr

Schorsch

von Achim S. (Gast)


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Georg T. schrieb:
> Könnt ihr mir die Konstantstromquelle erklären? Ich vermute mal die
> 10Ohm, die 10kOhm und die 0.78V machen igendwie vermutlich 78mA ???
> Wie???

Wenn du auf das Stichwort Konstantstromquelle in deinem eigenen Beitrag 
klickst kommst du zu dem Artikel, der die Funktion erklärt. 
(Runterscrollen zum Abschnitt "Konstantstromquelle mit 
Operationsverstärker und Transistor". Der OPV und der 10Ohm Widerstand 
machen die 78mA, der 10kOhm Widerstand wäre für eine Kompensation 
nutzbar, die deine Schaltung aber nicht beinhaltet.

Georg T. schrieb:
> Kann das mit dem ADC so funktionieren? Ich versteh das nicht mehr

ziemlich schräg ist, dass das Bezugspotential des ADC (GND_AVR) und der 
Batterie (Anode der 1N4148) keine feste Beziehung zueinander haben. Das 
gemeinsame Potential ist VCC. Wenn der Akku 9V hat, dann liegt der 
ADC-Eingang bei 5V-9V*22/32 = -1,2V
Das klappt so also nicht.

von herbert (Gast)


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Max S. schrieb:
> Ein 9V Block hat neu zwischen 150 und 250mAh reicht also locker für die
> Delta U Erkennung!

Die werden normnalerweise nicht C1 geladen ,außer man kann das manuell 
einstellen. Ich habe mir an AAA schon die Finger versenkt und die Bude 
zugstunken. Ohne zusätzliche Temperaturüberwachung für jeden zu ladenden 
Akku, die bei 45 Grad abschaltet sind mir diese Lader zu unsicher. 9V 
Block kann man C/2o dauerladen. Dazu entlade ich den Akku immer mit 1/10 
der Nennkapazität über eine Zenerdiode auf eine Zellenspannung von 
1V...also 6,7 oder 8 Volt je nach Nennspannung des Blockes. 
Dämlicherweise werde diese Akkus als "9V" Block vertickt, was natürlich 
nicht stimmt. Sie haben 7,2, 8,4 oder 9,6 Volt Nennspannung. Also ins 
Datenblatt schauen.So hat man dann recht lange einen gesunden Akku. 
Meine 9,6V Typen kosten ja auch schon über zehn Euro, und für meinen 
Geldesel habe ich das Passwort vergessen...

von herbert (Gast)


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Edit: heißt natürlich "versengt"....:)

von Norbert H. (nobi)


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Deine konstantstromquelle:

Der OpAmp vergleicht die Spannung an dem 10-Ohm Widerstand mit der 
Referenzspannung 0,78V, und stellt dann die Spannung am Transistor so 
ein, bis diese identisch sind.
Dann fliest ein Strom durch R und eben auch Durch deinen Akku vom
 0,78V/10Ohm = 78mA.

Allerdings würde ich dem Regler OpAmp noch irgendwie einen 
Integrationsverhalten spendieren. So ein C zwischen Ausgang und (-) 
Eingang (würd mal so nen 100nF spendieren), sodaß er langsam ausregeln 
kann. Sonst kann das teil anfangen zu schwingen, und wird den Strom auch 
nicht komplett ausregeln.

von Migelchen (Gast)


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Norbert H. schrieb:
> Der OpAmp vergleicht die Spannung an dem 10-Ohm Widerstand mit der
> Referenzspannung 0,78V, und stellt dann die Spannung am Transistor so
> ein, bis diese identisch sind.
> Dann fliest ein Strom durch R und eben auch Durch deinen Akku vom
>  0,78V/10Ohm = 78mA.

Fast richtig, nur dass der Strom lächerlich klein ist.
Die 0,78 V verteilen sich über den Shunt und dem Rückkoppelwiderstand 
des OPVs.

U_shunt = (0,78V / (10k + 10R))*10R
U_shunt = 779 µV !!!
I_shunt = U_shunt / R_shunt = 779µV / 10R
I_shunt = 77,9 µA

von Migelchen (Gast)


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Migelchen schrieb:
> Norbert H. schrieb:
>> Der OpAmp vergleicht die Spannung an dem 10-Ohm Widerstand mit der
>> Referenzspannung 0,78V, und stellt dann die Spannung am Transistor so
>> ein, bis diese identisch sind.
>> Dann fliest ein Strom durch R und eben auch Durch deinen Akku vom
>>  0,78V/10Ohm = 78mA.
>
> Fast richtig, nur dass der Strom lächerlich klein ist.
> Die 0,78 V verteilen sich über den Shunt und dem Rückkoppelwiderstand
> des OPVs.
>
> U_shunt = (0,78V / (10k + 10R))*10R
> U_shunt = 779 µV !!!
> I_shunt = U_shunt / R_shunt = 779µV / 10R
> I_shunt = 77,9 µA

Ich muss mich selber korrigieren, nehme alles zurück und behaupte das 
Gegenteil. :)
Ich habe mich da etwas verguckt.
Klar sind das 78 mA Ladestrom durch den Shunt.
Schon wieder zu lange auf Arbeit... ^^

Gruß

Migelchen

von xXx (Gast)


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Meine Guete, einfach mit konstanter Spannung laden, das geht einfach, 
zuegig und haelt den Akkupack balanciert.

von Der Andere (Gast)


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xXx schrieb:
> Meine Guete, einfach mit konstanter Spannung laden

Auch wenn er leer ist?
Das bedeutet dann aber dass da auch mal 10C Ladestrom fliessen würden.
Blöde Idee

Ausserdem hat ein NiCd oder MiMh keine feste Ladeschlussspannung, 
sondern die hängt hochgradig vom Mondstand, der Temperatur und einigen 
weiteren schlecht zu greifenden Parametern ab.
Also eine noch doofere Idee

von xXx (Gast)


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Der Andere schrieb:
> xXx schrieb:
>> Meine Guete, einfach mit konstanter Spannung laden
> Auch wenn er leer ist?
> Das bedeutet dann aber dass da auch mal 10C Ladestrom fliessen würden.

Und? Was juckt das einen leeren Akku mit entsprechend niedrigem 
Innenwiderstand?

> Ausserdem hat ein NiCd oder MiMh keine feste Ladeschlussspannung,
> sondern die hängt hochgradig vom Mondstand, der Temperatur und einigen
> weiteren schlecht zu greifenden Parametern ab.
> Also eine noch doofere Idee

Er hat auch keine feste Deltapeak-Schwelle. Jede Zelle hat ihre eigene 
Kapazitaet, ihren eigenen Fuellstand, ihren eigenen Innenwiderstand. Und 
du willst 7 Zellen wie eine bis an den Anschlag mit festem Strom voll 
laden, bis die ersten paar ueberladen sind, damit du endlich den 
Spannungsabfall mitbekommst? Superdoofe Idee.

von Georg T. (microschorsch)


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Hallo zusammen,

vielen Dank für die vielen netten Antworten. Ich hab mich mal durch Euch 
inspirieren lassen und folgenden Entwurf (akku_prinzip.png) gemacht. 
Bitte nicht von irgendwelchen Bauteiltypen irritieren lassen, das ist 
ein reiner Konzeptentwurf.

Ich habe im Gegensatz zu der alten Schaltung das floatende GND prinzip 
verworfen, der µC hängt jetzt also am common GND.
Den Const Current zweig habe ich auf Anraten von Achim umgebaut (inkl. 
Basisstromkompensation)

Da die Spannungsmessung jetzt ein Common GND und nicht mehr ein Common 
high hat, muss ich die high-seite des Akkus trennen, daher der Aufwand 
mit den zwei Transistoren. D.h. ich kann jetzt sowohl die 12V 
ausschalten aber auch den CC ausschalten, um die Spannung am Akku zu 
messen.

Das Konzept müsste doch klappen oder??

Jetzt fällt mir gerade noch eine Alternative zu dem abschaltbaren 12V 
ein (siehe akku_prinzip2.png). Der Pluspol vom Akku hängt an +12V, wenn 
ich CC nun abschalte floatat sich der Minuspol aus 12V-Akkuspannung ein, 
d.h. ich kann auch ohne +12V abzuklemmen die Spannung im Akku messen, 
weil der Transistor dann hochohmig wird.... das wäre ja viel 
einfacher...

was sagt ihr?

Schorsch

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