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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frage zu Gold-Cap


Autor: Tom (Gast)
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Ich möchte gerne den SpielController einer kleinen selbstgebauten 
Spielkonsole "schnurlos" umbauen.
Mein derzeitige Problem ist die Spannungsversorgung.

Ich dachte an eine Lösung mit Gold-Caps, d.h. der SpielController liegt 
auf Ladekontakten, sobald man den SpielController abnimmt, können sich 
die Gold-Caps entladen und versorgen so die Schaltung des 
Spielcontrollers.

Der SpielController besteht aus einem atmega32 (5V) und einem RFM12 
Funkmodul.

Ist dieser Ansatz realisierbar?

Angenommen ich möchte, den SpielController ~30Minuten mit Strom 
versorgen, welche Kapazität bräuchte dann der Gold-Cap?
Die Spannung sollte ja annhäernd konstant 5V sein. Wie kann ich das 
erreichen?

Tom

Autor: ich_eben (Gast)
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mit einem stepup wandler z.b.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Tom schrieb:

> Ist dieser Ansatz realisierbar?

Eher nicht: Die üblichen Goldcaps haben einen ESR von >10 Ohm. Da wird 
das schon recht knapp wenn Controller + RFM12 >20mA ziehen.

> Angenommen ich möchte, den SpielController ~30Minuten mit Strom
> versorgen, welche Kapazität bräuchte dann der Gold-Cap?

Ich gehe mal von 10mA mittlerer Stromaufnahme aus:
10mA*5V*30min=90Ws -> 7,2F bei 5V
Dazu kommen noch Wirkungsgrad für die Wandlerschaltung auf 5V usw. also 
10F bei 10mA sollten es schon sein.

> Die Spannung sollte ja annhäernd konstant 5V sein. Wie kann ich das
> erreichen?

Ein Stepup Wandler.

Ein LiIon Akku dürfte allerdings ein besserer Ansatz sein als ein 
Goldcap.

Autor: MaWin (Gast)
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Ein Goldcap ist ziemlich das ungeeignetste für den Job,
denn er verliert während der Entladung dutlich an Spannung,
und das wo er sowieso schon wenig Spannung (meist 2.3V) hat.

Man müsste einen Schaltregler nachschalten wie LT1302-5 zur
Stabilisierung, aber auch der macht bei 1.8V Schluss.

Dine ATMega32 (not recommended for new designs) braucht ca.
12mA, das RFM12 24mA, zusammen also 36mA, ein 2.5V Golcap
müsste 100 Farad haben, um die 30 Minuten zu überbrücken.

Von Conrad also 451432 für 16 EUR. Da greift man doch
lieber zum kleinen LiIon-Akku wie 270577 von pollin,
und hat für 10 Stunden Strom und kostet nur 2.50.

Autor: TNC-S (Gast)
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10 Stunden Strom und kostet nur 2.50.

..und dann wieder welche bei Pollin kaufen, die müssen aber geladen 
sein.
Das Ladegerät kostet wohl nix?

Autor: MaWin (Gast)
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Kein Handylader rumliegen? Dann kaufst du bei Pollin 350793 hinzu.
Das, was den GoldCap geladen hätte, hätte auch den LiIon geladen, er hat 
ja seine Schutzschaltung.

Autor: Mike J. (Gast)
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Mit 10 mal 1.0 Farad parallel geschaltet müsste das eigentlich 
funktionieren.
Also du lädst die Kondensatoren am USB auf 5V auf (mit Hilfe einer 
Strombegrenzung)

Dein Atmega regelt seine eigene Spannung mit einer StepUp-Schaltung über 
seinen PWM Ausgang. Bei 1V Goldcap Spannung sollte er dann ein Warnton 
abgeben oder eine LED blinken lassen.

Hier bekommst du die Kondensatoren:
http://stores.shop.ebay.de/Electronic-Components

Goldcap 1 Farad 5,5V ca. Ø 21x7mm 10 St. für 5,99 Euro

(Er hat noch viele dieser 10er Packs, kannst also reichlich bestücken 
wenn du willst)

Autor: stephan (Gast)
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hier der hat 10F !!!
zwei in reihe eignen sich als versorgung für nen atmega chip

Ebay-Artikel Nr. 220397732995

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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MaWin schrieb:
> Kein Handylader rumliegen? Dann kaufst du bei Pollin 350793 hinzu.
> Das, was den GoldCap geladen hätte, hätte auch den LiIon geladen, er hat
> ja seine Schutzschaltung.

Zu Risiken und Nebenwirkungen:

Beitrag "Re: Ladeschaltung Li-Ion Akku"

Da der Pollin 270577 eine Einzelzelle ist, gelten dort deine
Ausführungen (,,die Schaltung im Akku muss sich ja um das
Balancing kümmern'') erst recht nicht.

Wenn schon, dann noch einen MAX1555 oder MAX1811 mit spendieren,
oder halt genau nachgucken, was in diesem Pollin-Akku verbaut ist.

Autor: MaWin (Gast)
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> Da der Pollin 270577 eine Einzelzelle ist, gelten dort deine
Ausführungen (,,die Schaltung im Akku muss sich ja um das
Balancing kümmern'') erst recht nicht.

(Absichtlich?) einen hier unrelevanten Absatz falsch zitiert (dort steht 
"ein gute Schutzschaltung sorgt gar für balancing") und falsche 
Schlussfolgerung.

Bloss weil es eine Einzelzelle ist, heisst das noch lange nicht, dass 
man aussen ihre Zellenspannung messen könnte. Im inneren liegen 2 
MOSFETs und ein Shunt in Reihe zu den Zellenanschluessen und erzeugen 
einen Spannungsabfall, also bei fliessendem Ladestrom eine zu hohe von 
aussen gemessene Zellenspannung.

NUR der LiIOn Protection Chip (in diesem Pack übrigens ein S8241) hat 
den direkten Kontakt zur Zelle und kann mit besser 1% Genauigkeit 
entscheiden, wann abzuschalten ist.

Versucht's statt mit Bedenkentragen einfach mal mit Logik.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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MaWin schrieb:

> Bloss weil es eine Einzelzelle ist, heisst das noch lange nicht, dass
> man aussen ihre Zellenspannung messen könnte. Im inneren liegen 2
> MOSFETs und ein Shunt in Reihe zu den Zellenanschluessen und erzeugen
> einen Spannungsabfall, also bei fliessendem Ladestrom eine zu hohe von
> aussen gemessene Zellenspannung.

Ja, und?  Das Ohmsche Gesetz kennt man, also kann man auf die
Spannung an der Zelle schließen.

Die Schutzschaltung kann nur abschalten, eine ordentliche Ladung
benötigt aber eine Regelung.  Mit einer zu knapp dimensionierten
Schutzschaltung könnte man ja vielleicht den CC-Teil der Ladekurve
nach oben beenden, aber erstens wird kein Akkuhersteller sie so
knapp dimensionieren (er muss ja mit Serienstreuungen rechnen),
und zweitens fehlt dann immer noch der abschließende CV-Teil, der
so ca. 30 % der Ladung einbringt.

Ich weiß, du hast das schon (von vielen Leuten, nicht von mir)
in d.s.e gesagt bekommen und nicht einsehen wollen.  Es ändert nichts
daran, dass du der einzige Rufer in der Wüste bist, der dieses
,,die Schutzschaltung wird's schon richten'' propagiert.

> in diesem Pack übrigens ein S8241)

Wäre noch interessant, welcher Typ es genau ist.  Die gibt's ja in
Dutzenden von Spannungsvarianten.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ja, die Schutzschaltung reicht definitiv nicht als Ladeschaltung, denn 
die Schutzschaltung hat genau den Zweck den der Name schon sagt: Sie 
schützt den Akku im Falle einer Fehlfunktion, also Überspannung, 
Überstrom oder Temperaturüberschreitung. Die Schaltschwellen liegen 
meist außerhalb des empfohlenen Betriebsbereiches, also meist bei 
4,3-4,5V. Geladen sollte der Akku aber nie über 4,2V!

PS: Der Innenwiderstand des Mosfets ist ziemlich uninteressant für den 
Ladevorgang: Ob der Übergang von CC nach CV nun bei 4,1 oder 4,2V 
stattfindet, ist egal. Spätestens wenn der Strom in der CV Phase 
abnimmt, ist der Spannungsabfall an Mosfet und Shunt vernachlässigbar 
klein. Somit lässt sich das Ende der Ladung von außen sicher erkennen.

Autor: MaWin (Gast)
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> Ja, und?  Das Ohmsche Gesetz kennt man, also kann man auf die
Spannung an der Zelle schließen.

Nein, denn man kennt die inneren Widerstaende nicht. Man könnte jede 
Sekunde den Ladestrom abschalten und stromlos messen, aber bekanntlich 
tun das die externen Ladeschaltungen nicht, es ist also auch bloss eine 
akademische Betrachtung.

> Ich weiß, du hast das schon (von vielen Leuten, nicht von mir)
in d.s.e gesagt bekommen und nicht einsehen wollen.

Warum wollte man Falsches "einsehen" ?

Du bist es, der hier wiederholt offenbar zu kurz Gedachtes von sich 
gibt.

> Es ändert nichts daran, dass du der einzige Rufer in der Wüste bist

Das bin ich öfters. Das macht mir keine Sorgen, Denn ich weiß, daß ich 
die logisch begründeten Fakten auf meiner Seite habe.


Benedikt: "Die Schaltschwellen liegen meist außerhalb des empfohlenen 
Betriebsbereiches, also meist bei 4,3-4,5V."

Du machst einen logischen Denkfehler. Die Schaltschwellen MÜSSEN immer 
garantiert innerhalb des maximal Zulässigen liegen, sonst wäre eine 
Schutzschaltung kein Schutz. Es gilt beim LiIon auch nicht "na, für 1 
Sekunde dürfen wir die maximal zulässige Sspannung schon um 0.1V 
überschreiten". Die maximal zulässige Spannung ist die maximal zulässige 
Spannung. Und wenn die bei einem Akkumodell mal bei 4.4V liegt, dann 
sind 4.4 zulässig. So sind die Fakten.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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MaWin schrieb:

> Du machst einen logischen Denkfehler. Die Schaltschwellen MÜSSEN immer
> garantiert innerhalb des maximal Zulässigen liegen, sonst wäre eine
> Schutzschaltung kein Schutz.

Du verwechselst die Grenze zwischen sicherem und unsicherem Bereich
(Gefährdung für den Benutzer) mit den empfohlenen Betriebswerten.
Genau dieser kleine Unterschied (sind 100 mV pro Zelle) macht es
aus, warum die von dir immer wieder propagierte Lösung eben keine
gute Lösung ist.

Wenn es diese Grenze nicht gäbe, dann hätten second-level protection
ICs (wie der S-8244) gar keinen Sinn, denn diese ergänzen (beispiels-
weise in der empfohlenen Beschaltung eines bq29311) nur noch den
regulären Schutz, um die ,,Notbremse'' ziehen zu können, falls es
wirklich gefährlich für die Umgebung wird.  Der Tod des Akkus ist
dann bereits akzeptiert, der Pack wird dann sowieso durch Abbrennen
einer Sicherung getötet, danach schmeißt ${KUNDE} ihn weg.

Typische Werte liegen bei 4,2 V für den CV-Teil der Ladung, 4,3 V
für die erste Schutzschaltung und 4,4 V für die second-level
Schutzschaltung.

Davon abgesehen hast du immer noch nicht erklären können, wie du
mit einem reinen Schalter die empfohlene CC-CV-Ladekennlinie
realisieren willst.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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MaWin schrieb:
> Du machst einen logischen Denkfehler. Die Schaltschwellen MÜSSEN immer
> garantiert innerhalb des maximal Zulässigen liegen, sonst wäre eine
> Schutzschaltung kein Schutz.

Richtig. Du musst aber schon lesen was andere schreiben:

Benedikt K. schrieb:
> Die Schaltschwellen liegen
> meist außerhalb des empfohlenen Betriebsbereiches, also meist bei
> 4,3-4,5V. Geladen sollte der Akku aber nie über 4,2V!

Die Schutzschaltung greift irgendwo im Bereich zwischen dem empfohlenen 
und dem maximal zulässigen Bereich ein.
Und wenn man konstant irgendwo in der Nähe des maximal zulässigen 
Bereiches arbeitet (so wie es deine Ladetechnik macht), dann ist das 
nicht gut für die Lebensdauer des Akkus (und wenn man Pech hat auch 
nicht für die nähere Umgebung um diesen).

PS: Ich habe schon einen Lithium Akku brennen gesehen. Obwohl das 
Absicht war, und ich daher die Schutzelektronik entfernt hatte und den 
Akku gezieht überladen hatte, ich also wusste worauf ich mich einlasse, 
hatte ich den kleinen Akku (aus einem PDA) dennoch sehr unterschätzt! 
Ich sags mal so: Silvester war dieses Jahr etwas früher... Sowas möchte 
ich nicht wirklich nochmal erleben. Die Schutzelektronik ist daher 
zwingend notwendig, und ausnutzen sollte man deren Schutzfunktionen 
möglichst nie, außer im wirklichen Fehlerfall!

Autor: Marvin K. (Firma: hab keine) (multi_bouncer)
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Falls du noch länger spielen willst,
gibts da Supercaps mit bis zu 500F.
-->http://www.buchholz-electronic.de/dienste/dienste-...

die haben aber leider auch nur 2,5V Vout. Wahrscheinlich lohnt sich das 
eher bei dir 2 von den 100F in Reihe (mit Diode am Pluspol in 
Sperrrichtung) zusammen zu stellen.

Ich hoffe das hilft dir :-).

Gruß Marvin

Autor: MaWin (Gast)
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> Ich habe schon einen Lithium Akku brennen gesehen.

Bla Bla Bla.

Ein NiMH-Akkupack brennt auch sehr gut, wenn sich die geladene 
elektrische Energie in Hitze umwandelt.
Trotzdem sind dort doppelte Sicherungenschaltungen dort unüblich.

Du kommst - wie alle Bedenkenträger - nicht mit Fakten. Fakt ist, dass 
ein LiIon Akku unterhalb der protection-Spannung nicht zu brennen 
anfangen darf. (Ja, wir kennen die Rückrufe von Sony etc., gerade dort 
waren aber sowohl Protection als auch Ladeschaltungen dran).

Man kann LiIon Akkus wenn man will auch nicht ganz voll laden.

Statt 4.3V kann man bis 4.1V reintun oder gar nur 3.9V.

Dann halten sie sogar länger, liefern aber im Leben weniger Wh Leistung, 
weil der Leistungsrückgang überproportional zum Lebensdauergewinn ist.

Manche Leute propagieren das nicht-voll-laden. Andere Leute propagieren 
die doppelte Abschaltung, erst bei 4.2V, dann nochmal ungenutzt bei 4.3V 
(oder so). Man nennt das Glauben.

Fakt ist, dass ein LiIon-Akku bis zur Maximalspannung vollgeladen werden 
darf. 0.1% bringt ca. 10% Kapazität.

Und all eure Lamentiererei ignoriert wie üblich mehrzellige Packs ohne 
Balancer bzw. den Spannungsabfall in der Schutzelektronik. Eines Tages 
werden auch Bedenkenträger wie ihr mit LiIOn so selbstverständlich 
umgehen wie mit NiMH oder Blei. Ohne doppelten Schutz.

> Davon abgesehen hast du immer noch nicht erklären können, wie du
mit einem reinen Schalter die empfohlene CC-CV-Ladekennlinie
realisieren willst.

Es wird mit strombegrenzter Spannungsquelle geladen. Wenn die gut ist, 
liefert sie die ganze Zeit konstanten Strom, bis zu dem Moment, wo der 
LiIon-Akku abgeklemmt wird. Bis hierhin als CC. Wenn der sich entladen 
hat (meist ist eine sinnvolle Hysterese eingebaut, aber selbst wenn die 
fats 0 ist) wird wieder eingeschaltet. Das kann (bei Nichtbenutzung des 
Akkus und Verbleib im ladegerät) im Monatsabstand erfolgen oder eben im 
Kilohertz-Takt. Dort wird also die Spannung konstant gehalten, knapp am 
Ende der Ladeschlusspannung.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Ja, Manfred, mach mal.  An alle anderen einfach die Empfehlung, sich
zumindest die Richtlinien der Hersteller dieser Zellen anzusehen und
sich dann selbst zu entscheiden, bis zu welcher Spannung und mit
welcher Methode sie ihre Akkus denn so laden möchten.

Ich spendiere meinen Einzelzellen lieber einen MAX1555.  Wenn
die Zelle fest ins Gerät eingebaut ist, dann ist der übrigens in
meinem Falle auch die einzige Ladeelektronik, also auch ein ,,ganz
normaler Umgang'', aber halt zumindest innerhalb des empfohlenen
Bereichs.

Autor: Mike J. (emjey)
Datum:

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@ MaWin
Es gibt Zellen mit einer Maximalspannung von 4.1V und welche mit 4.2V, 
wenn du diese Spannung nicht überschreitest passiert nichts.

Als Strombegrenzung reicht auch ein widerstand aus, das dauert dann zum 
Schluss nur recht lange bis er zu 100% voll ist.

@ Tom
Wenn du 10F nimmst, diese bis zu 5V auflädst und bei 1V abschaltest 
reicht eine Ladung nur für 19 Minuten.

Die Idee ist nicht schlecht und bei einer Fernbedienung (vom Fernseher) 
könnte ich mir das gut vorstellen. (mit Ladeschale usw.)
Bei deinem Stromverbrauch musst du aber 16 Stück verbauen und die sind 
in Summe recht schwer um sie dann die ganze Zeit in der Hand zu halten.

Autor: Lowracer (Gast)
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Angehängte Dateien:

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Schaut euch mal den LIS2106 LiPO von Pollin.de an.....
Da ist eigentlich schon alles dran, Balancer, Unterspannungsschutz, 
Überspannungsschutz und Kurzschlußschutz.
Ab 200Stk bekommt Ihr Mengenrabatt, dann kostet der Akku nur 4,50EUR 
anstatt 4,95EUR.

Ich habe ein kleines Video hierzu gemacht:

http://www.youtube.com/watch?v=jUc2REcYS3E

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