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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Umschaltung Akku/Netz mit Ladeschaltung


Autor: Benjamin A. (beni0664)
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Hallo!

Also ich brauche eine Schaltung für einen uC, welcher mit einem Akku 
betrieben werden kann.

Zusätzlich soll mithilfe eines externen Steckernetzteils der eingebaute 
Akku geladen werden.

Das Ganze soll natürlich unterbrechungsfrei ablaufen...

Hat irgendjemand von euch so eine Schaltung auf Lager?

Bzw. gibts da ein paar "geniale" Bauteile?

mfg beni

Autor: Guido Körber (Gast)
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Schau mal bei Linear und Maxim nach Power Manager Chips.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Benjamin A. schrieb:
> Also ich brauche eine Schaltung für einen uC, welcher mit einem Akku
> betrieben werden kann.
> Zusätzlich soll mithilfe eines externen Steckernetzteils der eingebaute
> Akku geladen werden.

Klaro geht das.

> Bzw. gibts da ein paar "geniale" Bauteile?

Ja gibt es, nennt sich Kabel ;)

Einfach einen kleinen 12V-Bleiakku z.B. aus einem Moped nehmen und ein 
passendes Steckernetzteil mit 14V und Strombegrenzung.
Dahinter einen Spannungsregler LM7805 für deine Schaltung:

                           ____
        o-------------o---|7805|--o
        .             |   '----'  .
    Stecker     Blei ---    |     .
    netzteil    Akku  -     |     UA
      14V       12V   |     |     .
        .             |     |     .
        o-------------o-----o-----o

Autor: Benjamin A. (beni0664)
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@Guido Körber

Danke für den Tipp, ich werd mal schauen was es da so alles gibt!


@esko

So einfach geht das? Kann ich da auch NiMH Zellen nehmen oder kann ich 
die so nicht laden?

mfg beni

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Benjamin A. schrieb:
> So einfach geht das? Kann ich da auch NiMH Zellen nehmen oder kann ich
> die so nicht laden?

Da geht es fast genauso einfach.
Du musst noch einen Widerstand vor die Akkus machen zur Strombegrenzung.

              ____           ____
        o----|____|-----o---|7805|--o
        .   47ohm 1W    |   '----'  .
   Stecker             ---    |     .
   netzteil    8x NiMH  -     |     UA
      12V               |     |     .
        .               |     |     .
        o---------------o-----o-----o
Der 47ohm Widerstand muss 1 Watt haben, oder du nimmst vier normale 
(=0,25W) 220ohm Widerstände. Kennst du das ohmsche Gesetz und weißt du 
wie man die Parallelschaltung von Widerständen berechnet?

Achtung: Der LM7805 braucht mindestens 7,5V am Eingang. Ein NiMH Zelle 
hat leer etwa 0,9V also brauchst du 8 Stück. 7,5V/0,9V = ~8
Mit einem etwas besserem (=teureren) Low-Drop Regler reichen 5,5V. z.B. 
LP2950 oder LF50

Autor: Benjamin A. (beni0664)
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Also die Berechnung ist kein Problem ;-)!

Ich wollte nur wissen ob die Akkuladung so einfach funktioniert!

Mit dem Low Drop Regler spar ich mir also dann eine Zelle (5,5V / 0,9V = 
6,11 --> 7 zellen)...

Die Parallelschaltung von Zellen stellt dann eh kein Problem dar oder?

Wenn ich 2 mal 7 Zellen verwende könnte ich ja den Widerstand auch 
kleiner machen, weil ich mit dem Strom ja 2 Reihen parallel lade oder?

mfg beni

Autor: Esko (Gast)
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>Mit dem Low Drop Regler spar ich mir also dann eine Zelle
> (5,5V / 0,9V = 6,11 --> 7 zellen)...

Sogar zwei Zellen: 6,11 ist gerundet 6. Und ob du bis 0,9V entlädst oder 
bis 0,92V bringt dir praktisch keine längere Betriebszeit.

Das Steckernetzteil muss dann natürlich auch eine andere Spannung haben!
Volle Akkus haben 1,5V --> 6 * 1,5V = 9V
Sonst werden die Akkus überladen und sind schnell hinüber.


>Wenn ich 2 mal 7 Zellen verwende könnte ich ja den Widerstand auch
>kleiner machen, weil ich mit dem Strom ja 2 Reihen parallel lade oder?

Ja, etwa halb so groß.
Kannst du wie folgt berechnen:
Bei Ladung per Widerstand kannst du mit Kapazität/20 laden.
d.h. bei 2000mAh Akkus lädst du mit 100mA.
Der Widerstand ist dann leicht auszurechnen.

Wenn die Ladung schneller gehen soll kann man bis Kapazität/10 
hochgehen.

Das Netzteil muss den Strom natürlich auch bringen.
Bei 2x 2000mAh -> 400mA + deine Schaltung

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Ich habe mir angewöhnt, Steckernetzteile selbst zu bauen und für den 
Strombedarf der Geräte anzupassen. Im Netzteil befindet sich ein 
Spannungsregler, der knapp über die Ladeschlußspannung der verwendeten 
(NiMH-)Akkus eingestellt wird. Der Trafo wird so gewählt, daß er den 
maximalen Strom in die Akkus und die Schaltung zulässig begrenzt. So 
können die Akkus nie überladen werden, auch wenn das Netzteil übernacht 
mal vergessen wird, außerdem hat der Linearregler dann einen maximalen 
Wirkungsgrad. Im Gerät selbst ist noch eine Serien-Schottky-Diode, die 
einerseits vor Verpolung schützt und andererseits verhindert, daß die 
Akkuspannung an der Speisebuchse anliegt. Man kann ohne 
Spannungsunterbrechung das Netzteil an und abstecken. Den Akkus 
nachgeschaltet ist der Einschalter für das Gerät und der geräteinterne 
Spannungsregler.

Autor: MaWin (Gast)
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> So einfach geht das? Kann ich da auch NiMH Zellen nehmen oder kann ich
die so nicht laden?


NiMH sind nicht so leicht zu laden, weil nicht zu erkennen ist, wann sie 
voll sind. Blei oder LiIon bekommen einfach eine strombegrenzte 
Spannungsquelle vorgesetzt (von 2.23 bzw. 4.2V/Zelle) und nehmen von 
alleine keine Ladung mehr an wenn sie voll sind.

Die Schaltung von Alexander funktioniert, man kann auch ein 
LiIon-Akkupack statt des Bleiakkus nehmen, bei LiIon braucht man aber 
zumindest 2 Zellen wie Pollin Best.Nr. 270 721 2,95 EUR und muß den 
schon genannten LP2950 als Spannungsegler nehmen.

Bedingung für die Schaltung von Alexander ist ein 
(Steckernetzteil)Ladegerät, welches 13.8V im Fall des Bleiakkus und 8.4V 
im Fall des LiIon Akkus liefert. Durch die im LiIon Akkupack eingebaute 
Schutzschaltung muss man keine Angst vor Überladung oder Tiefentladung 
haben, man darf halt keine nackten Zellen einsetzen.

Bei NiMH hilft vielleicht der MAX712. Er ist explizit als Lade-IC 
gebaut, wenn der Akku im Gerät steckt. Aber achte daraf, dass die 
Entladeschusspannung (0.9V/Zelle) über der Mindestspannung deines 
Spannungsreglers (bei 7805 sind das 6.5V) liegt (also 8 Zellen).

Wer professioneller denkt, nimmt nur 1 LiIon oder 2 NiMH-Zellen und 
versorgt die Schaltung aus einem Step-Up-Spannugnswandler wie dem 
LT1302.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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NiMH sind nicht so kritisch; wenn man mit Konstantspannung in Verbindung 
mit Strömen unter 1/10 C läd, halten die ewig.

Autor: Mark Brandis (markbrandis)
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Travel Rec. schrieb:
> in Verbindung mit Strömen unter 1/10 C läd, halten die ewig.

Ströme in Coulomb?

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Blablubb, ein 10tel der Nennstromes, also bei 2000mAh halt 200mA.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Autor: Benjamin A. (beni0664)
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Wenn ich ca. 1A brauch, ist glaub ich besser keinen Aufwärtssteller zu 
verwenden...

Der MAX712 scheint vernünftig zu sein!

Danke!

mfg

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