Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik BleiGel-Akku laden und gleichzeitig Gerät versorgen?


von Horny (Gast)


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Hallo,

ich möchte ein Gerät eine Zeit lang bei Stromausfall betreiben können. 
Das Gerät ist ein GSM-Modul, wird laut Datenblatt mit 9 - 12 Volt 
Gleichspannung versorgt und benötigt überwiegend nur ca. 30mA, während 
der Kommunikation dann aber möglicherweise bis zu 2A. Als Akku hatte ich 
z.B. an folgenden gedacht:
http://www.reichelt.de/Blei-Vlies-Akkus-12V-Kung-Long/WP-7-2-12/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=4232&ARTICLE=44420&OFFSET=16&;
Gibt es dazu fertige Schaltungen oder Ladegeräte, mit denen man sowohl 
die 12V-Stromversorgung des Gerätes als auch das Laden bzw. 
Erhaltungsladen des Akkus sicherstellen kann?
Es gibt bei Reichelt massenhaft preiswerte Ladegeräte für BleiGel-Akkus:
http://www.reichelt.com/Ladegeraete-fuer-Bleiakkus/AL-800/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=4193&ARTICLE=127343&OFFSET=16&;
Gehe ich richtig in der Annahme, dass diese billigen Ladegeräte für mein 
Vorhaben NICHT geeignet sind? Ich habe beim Durchsehen der Ladegeräte 
ein teureres gefunden, wo in der Beschreibung die automatische 
Nachladung des Akkus bei angeschlossenem Gerät erwähnt wird:
http://www.reichelt.com/Ladegeraete-fuer-Bleiakkus/ALCT-6-24-2/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=6025&ARTICLE=149260&OFFSET=16&;
Ist dieses Ladegerät somit geeignet, oder hängt die Machbarkeit wegen 
der höheren Ladespannung auch vom GSM-Modul selbst ab - also ob dieses 
mit der parallel anliegenden höheren Ladespannung schadlos betrieben 
werden kann?

Viele Grüße
Horny

von Couka R. (Gast)


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Die üblichen Bleiakku-Ladegeräte sorgen eigentlich alle dafür, dass der 
Akku immer voll bleibt, solange sie angeschlossen bleiben.
Die "dummen" unter den Ladegeräten (z.B. 
https://www.reichelt.de/Ladegeraete-fuer-Bleiakkus/AL-300-PRO/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=47581&GROUPID=4193&artnr=AL+300+PRO) 
können auch garnicht anders, denn die sind eigentlich nur 
kurzschlussfeste 13,8V Netzteile.
Eine Ausnahme sind z.B. Ladegeräte für verschiedene Akkutypen wie sie 
beispielsweise im Modellbau verwendet werden.

Von daher: Doch, auch das billigste Ladegerät wird die Aufgabe 
vermutlich gut erfüllen.

Ob supermoderne Oktacore-Ladegeräte mit 16GB RAM diese Aufgabe 
akkuschonender erledigen, kann ich nicht beurteilen.

Ob dein GSM-Modul die 13,8V verträgt musst du selber herausfinden.

lg, couka

von Sebastian S. (amateur)


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Ich würde mich der Aussage von Couka Raspi anschließen.

Ein einfaches Ladegerät macht - normalerweise - nur zwei Dinge:
a) Laden, wenn der Akku etwas braucht.
   Also unter 13,8V liegt.
b) Erhalten, wenn der Akku voll ist.
   Die ganz einfachen bleiben einfach bei 13,8V stehen.

Aus Sicht des Ladegerätes ist es egal, ob der Akku einen Klaps auf den 
Hintern braucht, oder ob die ihn belastest.

Aber wie bereits erwähnt, Deine Mimik sollte bei 13,8V nicht zum Raucher 
werden.

von Klaus (Gast)


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Sebastian S. schrieb:
> Aber wie bereits erwähnt, Deine Mimik sollte bei 13,8V nicht zum Raucher
> werden.

Wenn das passiert, ist sie zum Betrieb an einem Bleiakku ungeeignet. 
Voll geladen hat der immer erstmal ca. 14V, auch wenn kein Ladegerät 
angeschlossen ist.

MfG Klaus

von voltwide (Gast)


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Sparsam konstruierte Ladegeräte liefern ungeglätteten Gleichstrom 
wodurch der Batteriespannung ein Brummen überlagert wird. Empfindliche 
Elektronik mag das nicht unbedingt, in diesem Fall wäre also ein 
stabilisierender Abwärtswandler zwischen Batterie und Verbraucher zu 
schalten.

von Klaus (Gast)


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voltwide schrieb:
> Sparsam konstruierte Ladegeräte liefern ungeglätteten Gleichstrom
> wodurch der Batteriespannung ein Brummen überlagert wird.

Einfach einen dicken Ladekondensator, so wie in jedem Netzteil hinter 
den Gleichrichter. Obwohl, wirkt nicht ein Akku wie ein ganz dicker 
Kondensator?

MfG Klaus

von Jens P. (picler)


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Früher(tm) habe ich mit dieser Methode meine Funkgeräte betrieben. Ein 
strombegrenztes 13,8V-Netzteil (eigentlich 14,5V wegen der Diode 
zwischen NT und Akku) wurde parallel zu einem 12-Blei-Gel-Akku 
betrieben, an den dann die Funkgeräte betrieben wurden. Beim Senden 
zogen die bis 12A, dadurch kann bei längeren Durchgängen die 
Akkuspannung zu stark absinken und der Ladestrom stark ansteigen. 
Deshalb das strombegrenzte Netzteil. Allerdings vertrugen die Funkgeräte 
alle die 13,8V spielend. Ob das dein GSM-Modul kann musst du selber 
wissen.

von MaWin (Gast)


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Horny schrieb:
> Das Gerät ist ein GSM-Modul, wird laut Datenblatt mit 9 - 12 Volt
> Gleichspannung versorgt und benötigt überwiegend nur ca. 30mA, während
> der Kommunikation dann aber möglicherweise bis zu 2A. Als Akku hatte ich
> z.B. an folgenden gedacht:

Das passt nicht zusammen. Der Bleiakku hat bis 13.8V, die Schaltung hält 
nur 12V aus. Du bräuchtest einen 10V nominell Bleiakku.

Laden mit Konstantspannung und Strombegrenzung, durchaus nur 50mA, 
funktioniert beim Bleiakku gut.

von batman (Gast)


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Horny schrieb:
> während
> der Kommunikation dann aber möglicherweise bis zu 2A.

Per Leuchtfeuer? :)

von Horny (Gast)


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Vielen Dank für die bisherigen Antworten.

batman schrieb:
> Per Leuchtfeuer? :)

Genau, per Bat-Signal :) Auf der Platine ist ein SIM900 verbaut.
Blei-Akkus finde ich irgendwie immer nur welche mit 6 oder 12 Volt, 
nicht jedoch mit 10 Volt.

Ich werde nächste Woche mal mit dem Hersteller wegen Akku-Betrieb und 
Ladespannung Kontakt aufnehmen. Aber mal angenommen, dass Modul darf 
maximal mit 12 Volt betrieben werden...gibt es bei Reichelt passende 
Schaltregler-Module, um aus der höheren Spannung entweder 12 Volt oder 9 
Volt zu erzeugen? Linearregler würde ich wegen der Wärme-Entwicklung 
nicht so gerne benutzen.
Ich habe mal bei Reichelt nach DC-Wandlern gesucht und auch welche mit 
Eingangs-Spannung zwischen 13,5 und 16 Volt gefunden - die haben aber 
irgendwie alle viel zu wenig Leistung (im unteren dreistelligen mAh 
Bereich). Ich habe dann noch ein KFZ-Schaltnetzteil gefunden, allerdings 
nur mit 1500mAh:
https://www.reichelt.de/Universalnetzteile/SNT-3122/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=4977&ARTICLE=42355&OFFSET=500&;
In anderen Online-Shops gibt es die offensichtlich aber auch mit mehr 
als 2A. Eventuell wäre so ein Netzteil trotz der Verluste durch die 
Umwandlung ja eine Option?

Viele Grüße
Horny

von Sascha W. (sascha-w)


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Hallo,

für das reine SIM900 Modul ist ein Versorgungsspannung vom 3.2V - 4.8V 
angegeben, bei dem Board was du da anscheinend verbaust muss also auch 
schon ein Spannungsregler drauf sein.
Vom Spannungsbereich währe natürlich ein LiPo-Zelle optimal. Gibts da 
nix passendes mit SIM900 wo evl. gleich eine solche Zelle anschließbar 
ist?


Sascha

von Boris O. (bohnsorg) Benutzerseite


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Jens P. schrieb:
> Früher(tm) habe ich mit dieser Methode meine Funkgeräte betrieben.

Im selben Früher gab es eine Menge ähnlicher Schaltvorschläge, die auch 
das Wunderbauteil Diode einsetzten. Damit lässt sich nicht nur 
Stromflüssen eine gewünschte Richtung geben, bzw. die unerwünschte 
abgewöhnen. Sie können auch auf magische Art und Weise, wie oben schon 
beschrieben, Spannung verschwinden lassen. Schaltet man mehrere 
Wunderdiodenbauteile in Reihe, verschwindet genauso viel Spannung, wie 
Dioden hintereinander sind multipliziert mit deren 
Wunderspannungsverschwindewert (0,4-1V, je nach Menge weißen magischen 
Dampfes im Gehäuse). Soll ich noch schreiben, dass man einen 12V-Akku zu 
einem 10V-Akku umbauen kann, in dem man ca. 1,5 Alkalizellen verpolt in 
Reihe dazuschaltet? An dieser Stelle macht es sehr viel Sinn, wenn du 
dich ein wenig in die Problematik einliest und dir etwas Wissen dazu 
aneignest. Bauteile haben nämlich Datenblätter, gefüllt mit wunderbaren 
verheißungsvollen Texten, Grafiken, Kopf- und Fußzeilen. Bauteile zu 
verbinden, weil gleichfarbige Drähte oder Anschlüsse mit gleicher 
Polzahl (Polzahl, nicht Polenzahl) an zweien vorhanden sind, ist keine 
gute Grundlage für erfolgreichen Umgang mit Elektrizität.

Spannungen in vermaschten Netzen dürfen addiert werden, da es genau 2 
sind (Akku+Ladegerät) hast du keine großen Überraschungen zu erwarten. 
Eine Diode in Reihe macht es nicht wesentlich komplizierter. Ob der Akku 
permanent geladen werden darf, kannst du selbst herausfinden. Da gibt es 
meist eine Angabe mit einem großen C, die angibt, wie hoch der 
kontinuierliche Ladestrom in Abhängigkeit der Kapazität sein darf. Es 
gibt Akkus, da haben da eine runde 0 und es gibt welche, die 0,1C 
erlauben. Weiters gibt es eine ähnliche Angabe, wie groß der maximale 
Entladestrom sein darf. Da gibt es Modelle, die das 30-fache der 
Kapazität erlauben (Innenwiderstand). Vielleicht tauchst du noch einmal 
in die Tiefen der Datenblätter ein und malst ein paar Lastkurven auf. 
Vielleicht sollen die 2A auch aus einem Kondensator nahe an der Platine 
geliefert werden, bevor die relativ hochohmigen Zuleitungen reagieren 
und Elektronen nachliefern. Vielleicht sind es auch nur 200mA? Das 
Datenblatt zum GSM-Modul fehlt jedenfalls.

Aber ein ernstgemeinter Rat: 30mA auf Dauer zzgl. 2,5kg Batteriegewicht 
sind kein Leichtes.

von Jim M. (turboj)


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Boris O. schrieb:
> Schaltet man mehrere
> Wunderdiodenbauteile in Reihe, verschwindet genauso viel Spannung, wie
> Dioden hintereinander sind multipliziert mit deren

Blöd nur, das $Luser ein GSM Modul verwenden will - das zieht recht 
wenig Strom wenn die Funke aus ist. Bei Dioden sinkt dann die 
Durchlasspannung, Resultat: Modul geht mit Überspannung kaputt.

Hier will man einen Spanungsregler einsetzen bzw. den vorhandenen gut 
kühlen damit er die 13V8 aushält.

von oszi40 (Gast)


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Jim M. schrieb:
> Resultat: Modul geht mit Überspannung kaputt.
Kommt auf die Dioden an. Kann man messen.

Modul könnte auch sterben wenn nur Ladegerät ohne jegliche Last 
angeschlossen wird! Das sollte man rechtzeitig messen. Übrigens gibt es 
auch größere 9V-Batterien für Weidezaungeräte. 
https://www.weidezaun.info/weidezaun/weidezaungeraete/batterien-akkus.html 
Ob das sinnvoll wäre, weiß nur Horny der Anwender.

von MaWin (Gast)


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Horny schrieb:
> gibt es bei Reichelt passende Schaltregler-Module, um aus der höheren
> Spannung entweder 12 Volt oder 9 Volt zu erzeugen?

Die brauchen alle mehr Strom als Dauer-Eigenbedarf als deine Schaltung 
im Schnitt zieht. Nur spezille Schaltregler haben Microampere 
Eigenstrombedarf - die können aber micht 13.8V bei 2A.


> Linearregler würde
> ich wegen der Wärme-Entwicklung nicht so gerne benutzen.

So viel Wärme wird das bei 30mA nicht sein.

von Horny (Gast)


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Hallo,

also das mit den Dioden habe ich mir mal durch den Kopf gehen 
lassen...ich habe mir mal das Datenblatt einer Schottky Diode (STPS 
2H100) angesehen und wenn ich das richtig interpretiere, reichen bei 25 
Grad relativ kleine Ströme (ca. 15mA) aus, um zwischen 0,6 und 0,7 Volt 
Spannungsabfall pro Diode zu erzeugen. Mal angenommen, ich schalte 4 
solche Dioden in Reihe, um unter 12 Volt zu kommen...wenn nun das Modul 
dauerhaft sendet, z.B. weil es die hinterlegte Rufnummer anruft, dann 
wird der Stromverbrauch ja hochgehen. Von der Anzeige des Moduls her 
habe ich ungefähr 2/3 Signalstärke. Also mein Handy wird beim 
Telefonieren ziemlich heiß, aber selbst wenn die Dioden die im 
Datenblatt beispielhaft gezeigten höllisch heißen 125 Grad haben 
sollten, gibt das ja immer noch einen Spannungsabfall von 0,4 Volt pro 
Diode, also 1,6 Volt insgesamt und somit nur geringfügig mehr als 12 
Volt Versorgungsspannung, richtig?

In den technischen Daten zu dem Modul steht leider nicht mehr, als ich 
schon in den früheren Beiträgen geschrieben habe. Die Antwort des 
Herstellers, ob das Modul mit Blei-Gel-Akkus bzw. etwas mehr als 12 Volt 
umgehen kann, steht bislang noch aus.
Auf der Platine scheint mir aber ein LM22670 die Funktion eines 
Schaltreglers zu erfüllen. Der sollte mit so einer Spannung doch 
eigentlich locker zurecht kommen, fragt sich nur, ob der Rest der 
Schaltung das abkann...

Dann habe ich noch 2 mögliche Alternativen gefunden...

Powerbänke mit 12V für Notebooks, etc:
https://www.amazon.de/gp/product/B006N48VJY/

Starthilfe-Packs für KFZ:
https://www.amazon.de/gp/product/B0146311OK/

Hat jemand Erfahrung mit den Teilen?

von batman (Gast)


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Dioden können bei 2A aber auch heiß werden. Im Prinzip haben sie die 
Nachteile des Linearreglers und kaum Vorteile. Die Dioden machen 
praktisch immer denselben Verlust, ein Low Drop Regler dann im 
Batteriebetrieb nur einen Bruchteil.

von Horny (Gast)


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Hallo,

das glaube ich gerne. Jetzt, wo ich mich gedanklich mit Dioden befasst 
habe, fällt mir auf, dass mir früher nie Kühlkörper für 
Brückengleichrichter oder zylinderförmige einzelne Dioden aufgefallen 
sind. Die Spannungsregler hatten meiner Erinnerung nach häufiger 
Kühlkörper. Viele Netzteile hatten glaube ich auch so an die 12 Volt bei 
2A. Spielt mir da meine Erinnerung einen Streich, oder müssen die Dioden 
in solchen Schaltungen nur in Ausnahmefällen gekühlt werden?
Im Datenblatt scheinen dafür ja die Junction to Air und Junction to Lead 
Angaben zuständig zu sein. Eine EGP 50G Diode hat laut Datenblatt 20 
Grad C pro Watt Junction Ambient. Bei 4 Watt wären das also 80 Grad C + 
im günstigsten Fall die Raum-Temperatur. Je nach Jahreszeit wäre die 
Diode also über 100 Grad C heiß?

von MaWin (Gast)


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Horny schrieb:
> Je nach Jahreszeit wäre die Diode also über 100 Grad C heiß

Geht.

Im Brückengleichrichter leitet eine Diode nur die halbe Zeit, also halbe 
Verlustleistung.

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