Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schutzschaltung für Blei-Batterie


von Walter (Gast)


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Hallo,

weil mir immer wieder eine Batterie (Blei-Batterie) tiefentladen wurde 
(Weidezaungerät), will ich eine einfache Schutzschaltung bauen. Wenn die 
Batteriespannung unter einen bestimmten Wert fällt, soll der Verbraucher 
abgeschaltet werden. Die Schaltung selbst soll dann auch keinen Strom 
mehr verbrauchen. Dass dann der Weidezaun nicht mehr funktioniert ist 
klar, aber das ist ein anderes Problem.

Es gibt solche Schaltungen zu kaufen, z.B. hier:
https://www.amazon.de/Unterspannungsschutzplatte-Niederspannungsabschaltung-automatisches-Einschalten-Protection/dp/B07J1MSSHS/
Den Bewertungen nach ist der Eigenverbrauch nicht unerheblich.

Eine Suche im Internet förderte nichts brauchbares zutage, also habe ich 
selbst überlegt. Wie mein Lehrer immer sagte "das Prinzip ist klar". 
Leider fehlt es mir bei der Umsetzung an der nötigen Detail-Kenntnis.

Die Schaltung soll über einen Taster aktiviert werden, ein Komparator 
vergleicht die Batteriespannung mit einer Referenz. Ist die Spannung 
groß genug, wird ein Transistor durchgeschaltet.

Meine Fragen sind die folgenden:

Gibt es dafür vielleicht einen fertigen Schaltplan mit Bauteilen?

Welche Bauteile wären geeignet (Transistor, Komparator, Referenz)?

Braucht der Komparator einen Filter?

Wie muss der Komparator beschaltet werden?

Es wäre schön, wenn das mit Standard-Bauteilen von Conrad machbar wäre. 
Ein Aufbau auf Lochraster wäre kein Problem.

In Erwartung einiger hilfreicher Tips grüßt

Walter

von OMG (Gast)


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Walter schrieb:
> In Erwartung einiger hilfreicher Tips grüßt

Mein erster und äussert hilfreicher Tip: zeig erst mmal
ein Bild auf dem man was erkennen kann.

von Dieter (Gast)


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Walter schrieb:
> In Erwartung einiger hilfreicher Tips grüßt

Für Dich wäre als Unterspannungsabschaltung nichts anderes besser 
geeignet, als einen billigen Solarladeregler mit Tiefentladeschutz 
zweckzuentfremden.
Zum Beispiel:
https://www.reichelt.de/solarladeregler-6-a-solsum-0606-p289275.html?&trstct=pol_2&nbc=1
(gibt sicherlich noch bessere Angebote, wenn man sucht).

Meist ist das billiger als nur einen Tiefentladeschutz sich zu holen. 
Kannst dann noch irgendein Solarpanel später hinzunehmen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Walter schrieb:
> Wie muss der Komparator beschaltet werden?

Warum so kompliziert? Ein TL431 und ein P-Kanal MOSFet tuns doch auch. 
Dabei kann sich der TL431 sogar selbst den Saft abdrehen. Die Schaltung 
muss allerdings dann mit einem Taster neu gestartet werden, der kurz mal 
den MOSFet brückt.
1
In         S   D
2
O----+------___---+----> OUT
3
     |       |G   |
4
     +|==|---+    --
5
      100k   |    ||  R1
6
          K ---   ||
7
            / \   --
8
          A ---   |
9
             | \--+ 
10
             |ADJ |
11
             |    -- R2
12
             |    ||
13
             |    ||
14
GND          |    --
15
O------------+----+----->
R1/R2 auf 2,5V am ADJ Eingang einstellen. Solange da mehr als 2,5V 
anstehen leitet der TL431 und steuert den MOSFet durch. Sinkt die 
Spannung unter die 2,5V, sperrt TL431 und der MOSFet wird über die 100k 
abgeschaltet.
Den Taster habe ich nicht gezeichnet, der brückt D und S und wird einmal 
bei frischer Batterie gedrückt.

von Walter (Gast)


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Leider ist auf dem Bild nichts zu erkennen, deshalb nochmal mit einem 
andern Format.

Als Gast kann man offenbar max. 3 Beiträge pro Stunde erstellen. Das 
hier wäre der zweite, der wird leider trotzdem geblockt. Dann warte ich 
noch etwas und versuche es dann nochmal.

von Pepe T. (pepe_t)


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Dieter schrieb:
> Für Dich wäre als Unterspannungsabschaltung nichts anderes besser
> geeignet, als einen billigen Solarladeregler mit Tiefentladeschutz
> zweckzuentfremden.

Zustimm. Da reicht auch ein 10 eur china dings.
Solarpanel würd ich gleich von anfang an dazunehmen. Da man nicht weiss 
was der zaun so zieht erstmal 20W-40W. Sollte unter 50 eur zu  machen 
sein.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Das sieht doch schon gut aus, wenn auch nur sehr schematisch. Statt des 
Komparators nun nur den TL431 und du bist fertig.

von Walter (Gast)


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Jetzt hat es ja geklappt.
Aber erst mal Danke für die Antworten.
Ein Gerät umzubauen habe ich in der Vergangenheit bei einem andern 
Problem schon erfolglos versucht. Die Bauteile waren lackiert, alles 
SMD, nichts für mich.

Der Vorschlag mit der TL431-Referenz ist tatsächlich das, was ich 
brauche, aber eben viel einfacher. Danke! Die Abschaltspannung stelle 
ich dann über den Spannungsteiler ein.

Welchen Transistor nehme ich da?

Er muss ca. 15V aushalten und sollte einen sehr niedrigen Widerstand 
haben, wenn er leitet.

Schaue später am Abend nochmal rein, muss jetzt erst den Laden zu machen 
und vespern...

von Pepe T. (pepe_t)


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Walter schrieb:
> Ein Gerät umzubauen

Da musst du nichts umbauen. Nur anschrauben.

von MaWin (Gast)


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Walter schrieb:
> Gibt es dafür vielleicht einen fertigen Schaltplan mit Bauteilen?

TPS3847108 schaltet ab 10.8V wenn man ihn bei der aktuellen 
Bauteilknappheit bekommt, hält bis 18V aus und braucht nur 380nA und 
besitzt einen push pull Ausgang um einen MOSFET zu schalten der die Last 
abschaltet.

ICL7665 braucht 3uA, der MOSFET schaltet auch hohen Strom als Last, der 
zweite Komparator kann gleich den Laderegler spielen, hier für 
Solarpanels:
1
               Diode
2
      +------+--|>|------+----------+--------+---+---+-----+
3
      |      |           |          |        |   |   |     |
4
      |      |          R12         |       R23 10k  |     |
5
      |      |           |     +---------+   |   |   |     |S
6
      |      |           +-R13-|Out2 Out1|---)---+---(----|I P-MOSFET
7
      |      | N-MOSFET  |     |         |   |       |     |
8
   +  |      I|----+-----(-----|Hys2 Hys1|---+       |     |
9
 Solarmodul S|     |     |     |         |   |       | +   |
10
   -  |      |     |     |     | ICL7665 |  R22     Akku   |
11
      |      |     |     |     |         |   |       | -   |
12
      |      |    10k    +-----|Set2 Set1|---+       |     |
13
      |      |     |     |     +---------+   |       |     | +
14
      |      |     |    R11         |       R21      |  Verbraucher
15
      |      |     |     |          |        |       |     | -
16
      +------+-----+-----+----------+--------+-------+-----+

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Walter schrieb:
> Er muss ca. 15V aushalten und sollte einen sehr niedrigen Widerstand
> haben, wenn er leitet.

Wieviel Strom fliesst denn da? Theoretisch sollte so gut wie jeder 
funktionieren. IRF9Z34, IRF4905,etc.

von Noch ein Kommentar (Gast)


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> Die Bauteile waren lackiert...

Ja, in so einem Gerät kannst du das Kondenswasser nicht vermeiden. Wenn 
dein Spannungsteiler feucht wird, stimmt die Referenzspannung nicht 
mehr.

von Walter (Gast)


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Gute Frage, wieviel Strom da fließt. Wahrscheinlich gar nicht so viel. 
Es wird bei den Impulsen des Weidezaungeräts immer Stromspitzen geben, 
aber wie hoch die sind, weiß ich nicht.

Dan TPS3847108 werde ich mir mal anschauen.

So ein Solarladeregler wäre vielleicht auch interessant. Die andere 
Lösung ist wahrscheinlich aber deutlich günstiger.

Aber vielen Dank mal für alle Antworten. Damit komme ich schon mal 
weiter.

Ein schönes Wochenende!

von Sandro (Gast)


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Pepe T. schrieb:
> Walter schrieb:
>> Ein Gerät umzubauen
>
> Da musst du nichts umbauen. Nur anschrauben.

Frage zu dem Solarregler. Kann man den auch an dem Lastanschluss
mit Netzteil laden?
Bei der Schaltung oben würde das ja gehen und sie schaltet dann auch
selbsttätig den Akku zu.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Sandro schrieb:
> Frage zu dem Solarregler. Kann man den auch an dem Lastanschluss
> mit Netzteil laden?

Nein, nicht am Lastanschluss. Aber du kannst die Batterie an ein 
Ladegerät anschliessen und sie trotzdem am Solarregler belassen. So 
läuft das auch z.B. in Wohnmobilen.
Allerdings hat ein Freund in seinem Mobil gerade mit diesem blauen Dings 
da oben schlechte Erfahrungen gemacht. Das Ding stürzte ab (also der MC 
dadrin) und hat dann gnadenlos die Batterie überladen, weil die 
Abschaltung des Solarpanels nicht mehr funktionierte.

von Pepe T. (pepe_t)


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Matthias S. schrieb:
> mit diesem blauen Dings
> da oben schlechte Erfahrungen gemacht.

Die "blauen dings" sind so etwa das schlechteste was man an ladererglern 
bekommt. Nix mppt, nix mpp, einfach nur pwm. Für eine elektrozaun ok, 
aber fürs wohnmobil sicher nicht.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Sandro schrieb:
> Frage zu dem Solarregler. Kann man den auch an dem Lastanschluss
> mit Netzteil laden?

Die gezeigte Schaltung nicht, die geht von Stromquellen aus wie es 
Solarzellen sind die zum abschalten kurzgeschlossen werden.

Mit entsprechender Anpassung der Schaltung kann der zweite Komparator im 
ICL7665 aber natürlich auch ein Ladenetzteil abschalten.

von Walter (Gast)


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Moin,

ein Solarladeregler wäre für mich bei einem andern Problem vielleicht 
interessant. Zunächst aber erst mal noch zur Schutzschaltung.

Die mit der Referenz-Diode TL431 scheint die einfachste zu sein. Was 
aber, wenn die Batterie unter Last die Abschaltspannung unterschreitet, 
sich dann erholt. Es ist dann schon so, dass die Last weiter 
abgeschaltet bleibt, oder? Deshalb ja auch der Startknopf. Ok, da habe 
ich mir die Frage gerade selbst beantwortet.

Ich bestelle jetzt mal die Teile, dimensioniere das so, dass bei 11,0V 
abgeschaltet wird und teste das eine Saison. Ich setzte mir mal ein 
Lesezeichen für diese Anfrage hier, so dass ich dann meine Erfahrung 
weitergeben kann.

Grüße
Walter

von Stefan F. (Gast)


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Pepe T. schrieb:
> Für eine elektrozaun ok,
> aber fürs wohnmobil sicher nicht.

Wenn es die Akkus regelmäßig killt, dann eignet es sich auch nicht für 
den Elektrozaun.

von Pepe T. (pepe_t)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Wenn es die Akkus regelmäßig killt

Das kann man nicht vom einzelfall auf "alle" extrapolieren. Vielleicht 
was das teil ja kaputt, oder 24V solar aud 12V akku, oder die 
ladeendspannung zu gross. Wenn die dinger die akkus kaputtmachen würde 
das in den kommentaren stehen.

Schlecht sind die dinger weil keine MPPT, auch kein MPP und auch keine 
DC-DC wandler. Die hauen solar durch pwm gepulst direkt auf die 
batterie. Die abschaltung funktioniert zumindest bei meinem gut, und der 
lastabwurf bei unterspannung auch.

Besser für kleinanlagen sind die dinger mit CN3791 die sauberes MPP 
machen und DC rauslassen. Oder die dc-dc wandler basierten dinger, gibts 
ab 4 eur. Sowas läuft bei mir seit monaten an einem 10ah bleiakku. Die 
machen aber keinen unterspanungsschutz.

Für wohnwagen braucht's einen Epever oder PowerMr oder ähnlich. Die 
machen sauber MPPT, abschaltung, ladung, DC-DC wandlung etc. 40 eur 
aufwärts.

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Pepe T. schrieb:
> Wenn die dinger die akkus kaputtmachen würde
> das in den kommentaren stehen.

In einigen Angeboten steht da auch was in den Rezensionen, aber da es 
gefühlt 3 dutzend Händler für diesen blauen Solarregler gibt, findet man 
die nicht immer.

Pepe T. schrieb:
> oder 24V solar aud 12V akku

Das übrigens muss so ein Regler schaffen, wäre kein Grund zum 
Aussteigen.

von Pepe T. (pepe_t)


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Matthias S. schrieb:
> Das übrigens muss so ein Regler schaffen, wäre kein Grund zum
> Aussteigen.

Nein, das schafft ein PWM regler nicht.
Der hat KEINEN DC-DC wandler drin. Sieht man daran dass er keine 
induktivität drin hat. Der haut 24V pulse direkt auf die 12V batterie.

Deshalb sitzt meiner originalverpackt in der ecke. Für mich unbrauchbar.

: Bearbeitet durch User
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