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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Akkulader - Stromregelung


Autor: Stefan (Gast)
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Hallo Allerseits!

Ich habe mir interessehalber mal meinen Akkulader für Werkzeugakkus 
(7,2-14,4V) näher angeschaut und mich gefragt, wie wohl die Regelung für 
den Ladestrom funktioniert?
Im Anhang der Schaltplan des Laders (selbst reverse engineered).
Zentrales Element ist der µC, der die Akkuspannung, Versorgungsspannung, 
NTC und eine der Halbwellen per ADC messen kann.
Mit den beiden Halbwellen (Trig 1/2) wird der µC sicher auf die 
100Hz-Periodendauer getriggert. Über Pin15 werden die Thyristoren der 
gesteuerten Brücke gezündet.
Aber es ist nirgendwo ein Shunt-Widerstand zu finden, über den der Strom 
gemessen werden kann!
Einzig die Differenz einer Halbwelle und der Akkuspannung wäre mit 
Kenntnis des Akku-Innenwiderstandes eine Möglichkeit, den Strom zu 
berechnen. Doch der Innenwiderstand dürfte sehr stark variieren...
Hat vielleicht jemand eine Ahnung, wie die Stromregelung funktioniert?
(Dass Sie funktioniert hab ich gemessen!)

Gruß Stefan

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Über den Innenwiderstand des Trafos vielleicht, durch Vergleich der
Spannung einer unbelasteten gegenüber einer mit dem Akku belasteten
Halbwelle?  Sowas kann man vermutlich genau genug (± 10 % sind sicher
egal) für diesen Anwendungsfall kalibrieren.

Autor: Stefan (Gast)
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Hmm...
Ich kenne mich mit Trafo-Details nicht so aus, aber ist der 
Innenwiderstand nicht auch recht 'variabel'?
OK, wenn ich den Trafo bei jedem einzelnen Ladegerät irgendwie mit 
einkalibriere, könnte es funktionieren. Aber die µC's sind 
maskenprogrammierte Massenware die in unterschiedlichsten 
Ladegerätevarianten zum Einsatz kommen... Kalibrierung schließe ich 
daher fast sicher aus!
Es wird wohl weiterhin ein Rätsel bleiben, mit welchem Trick die 
Ingenieure es geschafft haben, einen 2 Cent teuren Shunt-Widerstand 
einzusparen :-)

Stefan

Autor: lontano (Gast)
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...ein stueck leiterbahn...draht....tut es ! weniger als 2 ct

Autor: Anon Ymous (anonymous)
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Und hat den Vorteil, dass der Strom mit der Erwärmung automatisch 
zurückgenommen wird - ganz im Sinne der Bauelemente.

Autor: Stefan (Gast)
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> ...dass der Strom mit der Erwärmung automatisch
> zurückgenommen wird - ganz im Sinne der Bauelemente.

Aber nicht im Sinne einer Konstantstromregelung.
Ausserdem dürfte die Erwärmung eher gering sein:
Etwa bei 0,1 Ohm und 1,9A => 360mW Verlustleistung.

Prinzipiell ist eine Leiterbahn natürlich schon als Shunt verwendbar, 
dann müsste aber trotzdem ein Abgriff zum A/D-Wandlerport da sein, um 
messen zu können, was aber nicht der Fall ist!

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Stefan wrote:

> Ich kenne mich mit Trafo-Details nicht so aus, aber ist der
> Innenwiderstand nicht auch recht 'variabel'?

Für eine konkrete Bauform (Kern, Wickelvorschrift) im Rahmen der hier
interessierenden Toleranzen dürfte er recht gut reproduzierbar sein.

> OK, wenn ich den Trafo bei jedem einzelnen Ladegerät irgendwie mit
> einkalibriere, könnte es funktionieren. Aber die µC's sind
> maskenprogrammierte Massenware die in unterschiedlichsten
> Ladegerätevarianten zum Einsatz kommen... Kalibrierung schließe ich
> daher fast sicher aus!

Bist du dir sicher, dass wirklich die gleiche Maske für
unterschiedliche Ladegeräte benutzt wird?  Eine Maske ist nicht
so teuer.  Außerdem könnte der Controller auch die Daten aller
Varianten enthalten, wobei dann die konkrete Variante an Hand
anderer Parameter entschieden wird (durch irgendwas werden sie
sich ja wohl unterscheiden, nicht?).

> Es wird wohl weiterhin ein Rätsel bleiben, mit welchem Trick die
> Ingenieure es geschafft haben, einen 2 Cent teuren Shunt-Widerstand
> einzusparen :-)

Es ist die Frage, ob man mit einem hinreichend kleinen Shunt bei
einem 8-bit-ADC, der noch dazu nur gegen Vcc referenziert (*), eine
bessere Auflösung denn überhaupt erreicht hätte.  Klar ist der
Shunt die offensichtliche Lösung, aber ob er deswegen auch die
bessere ist?

(*) 1 bit sind dann ca. 20 mV.

Autor: Stefan (Gast)
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>Für eine konkrete Bauform (Kern, Wickelvorschrift) im Rahmen der hier
>interessierenden Toleranzen dürfte er recht gut reproduzierbar sein.

Wenn dem so ist, dann wäre es meiner Meinung nach wohl die plausibelste 
Lösung der Strommessung (unbelastete / belastete Halbwelle mit Ri vom 
Trafo)

>Bist du dir sicher, dass wirklich die gleiche Maske für
>unterschiedliche Ladegeräte benutzt wird?

Naja, wie sicher kann man sich ohne die Original-Entwickler sein? :-)
Der µC trägt einen Aufdruck, der nicht ohne weiteres auf den ST6201 
schließen lässt. Beim Googlen habe ich allerdings Infos gefunden, bei 
der der 'scheinbar' gleich bedruckte µC in einem anderen Ladegerät 
verbaut war (anderer Ladestrom). Das kann natürlich Volksverdummung 
sein, aber wenn das doch unterschiedliche µC's oder Firmware sein 
sollten, beim gleichen Aufdruck, dann wird der Hersteller bzw. Bestücker 
einige Probleme bei der Lagerhaltung bekommen.

>Klar ist der Shunt die offensichtliche Lösung,
>aber ob er deswegen auch die bessere ist?

Mir wäre als Entwickler nur der Shunt eingefallen schäm
Deshalb ja die Frage hier, nach der Alternativ-Lösung :-)

Autor: Andy (Gast)
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Hallo Leute,

Stefan, bist du dir überhaupt sicher, dass der Ladestrom 
eingestellt/geregelt wird? Was kostet denn das Ladegerät?
Ich habe mir vor all nicht zu langer Zeit ein Ladegerät einer 
Akkubohrmaschine angeschaut. Die Platine hat ziemlich aufwändig 
ausgesehen und der Trafo war auch ziemlich groß. Ich habe mehrere Tage 
lang nach der Ladestromeinstellung gesucht bis ich zu dem Ergebnis kam, 
dass der sich der Ladestrom über den Innenwiderstand des Trafos 
einstellt. Das REsultat so einer Mißhandlug war, dass die thermiche 
Sicherung des Trafos nach ca. 3 Monaten Dauerbetrieb durchgebrannt ist.
Vielleicht ist es bei deinem Ladegerät ähnlich gemacht. Wie ist denn 
deine Erfahrung, wird der Trafo im Betrieb arg heiß?

Gruß

Andy

Autor: Stefan (Gast)
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>bist du dir überhaupt sicher, dass der Ladestrom
>eingestellt/geregelt wird?
Ja! Am Oszi sieht man schön wie der Zündzeitpunkt für die Thyristoren 
wandert, bis der Strom eingeregelt ist.

>dass der sich der Ladestrom über den Innenwiderstand des Trafos einstellt.
Das kann ich mir nicht vorstellen, dann könnte man sich ja die 
Thyristoren sparen und einfach 'nen Brückengleichrichter reinbasteln...

>Was kostet denn das Ladegerät?
Original oder ebay :-)
So um die 50 Euros, denke ich, wenn man's neu kauft!

>wird der Trafo im Betrieb arg heiß?
Naja... gut warm würd ich mal sagen.
Aber noch im normalen Bereich

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