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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik tiefentladeschutz 12VBleiAkku


Autor: Heinrich Geymueller (heinzer81)
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Hallo,
ich wuerde gerne einen ganz simplen tiefentladeschutz fuer einen 12 V 
Bleiakku bauen.
Es ist wichtig, dass nur ganz einfache Bauelemente verwendet werden, 
denn dieser soll fuer Mosambik sein und auch hier herstellbar.
Ich dachte da an eine Z-Diode um eine Reverenzspannung zu erzeugen und 
eine OP, der dann ein Relais oder einen MosFet oder einen Transistor 
schaltet. Es werden hoechstens 4A geschaltet.

Nun weiss ich erstens nicht genau, wie ich den OP verschalten soll, 
damit bei genau 12V abgeschaltet wird, und auch ist mir nicht genau 
klar, wie ich die Z Diode vorschalten soll.

Und wie berechne ich die verschiedenen Wiederstaende?
Kann ich bei der Zenerdiode einfach davon ausgehen, dass sie immer 
bspweise 5V hat wenn ich Maschen berechne?

Ich denke, dass ich eine Komparatorschaltung benoetige. Bei 0V 
Abweischung der beiden Eingaenge ist dann Va auch null. ANsonsten ist Va 
moeglichst gross.
Bruache ich dann nicht noch einen Inverter? um das Relais/Transistor zu 
schalten?

Gruss und vielen Dank Heinrich

Autor: Knobikocher (Gast)
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Moinsen!

Hab vor einiger Zeit sowas mal gemacht. Ich habe allerdings auch SMD 
benutzt. Ist ja aber kein Muss ;)

Kurze Beschreibung:

Schutzschaltung mit Schaltfunktion für 12VDC
Schutz gegen Verpolung, Unter-, Überspannung
Unterspannung bei 10,8V mit Hysterese mit Wiedereinschalten bei 11,6V
Überspannung über Poti einstellbar, bei Poti R7 = R9 (4,7kOhm) 
Schaltgrenze bei ca 13,6V
Mit Anschluss (JP1) für Schalter zum Ein- und ausschalten.
Eingang ist X1-1(Batterie) , geschalteter Ausgang ist X1-4(Verbraucher).
X1-2 und X1-3 sind halt Masse.

Die Spannungswerte können aufgrund der Bauteiltoleranzen etwas 
schwanken.

Autor: Heinrich Geymueller (heinzer81)
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Sieht gut aus,
was ich nicht verstehe, wie gehoeren die beiden schaltungen zusammen.
Sorry fuer die dumme frage.

Koenntest Du mir vielleicht schnell eine schaltung zeigen(ASC2)
die nur einen tiefentladeschutz realisiert?

Gruss heinrich

Autor: Dirk Knoblich (knobikocher)
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Nochmal angemeldet...

Nach nochmaligem draufschauen.... die Beschreibung ist teilweise Murx.

R4 und R8 machen einfach nur Ub/2.
D2 in Verbindung mit R5 Referenzspg. von 5,6V.

R1, R1 bilden die Hysteresenschaltung, berechnung dazu gibts bei Wiki 
(Schmitt Trigger)

Denkt man sich R1 weg, so ergibt sich ein einfacher Komperator, ist Ub/2 
kleiner 5,6V -> IC2A gibt Ub aus (IC2D invertiert das ganze). Durch R1 
ergibt sich eine Kopplung, eine Hysterese entsteht. -> 
Unterspannungsschutz

 Man hätte auch IC2A andersherum beschalten können, dann würde IC2D 
überflüssig. Ich hatte aber nen 4fach OP und das passte gut ins Layout, 
deswegen auch IC2B so komisch beschaltet^^

Nunja IC2C (mit D3/R6 als Uref und R7/R9 als Ub-Spannungsteiler) 
funktioniert genau anders herum -> überspannungsschutz mit einstellbarem 
Schwellwert. Bloß halt ohne Hysterese.
Ist für dich eher nutzlos, kann also weg.

R3 ist bei einem MosFET (wie bei mir) eigentlich auch überflüssig...


Falls du dich fragst, warum eine Hysterese bei der unteren Schwellspg.
Ein Akku erholt sich ein wenig, wenn die Last weg ist. Seine Spannung 
steig wieder leicht an. Die Schaltung würde also immer schön hin und her 
schalten, wenn der Akku schwach wird und keine Hysterese vorhanden ist.


Ich hoffe geholfen zu haben :)
Knobikocher

Autor: Dirk Knoblich (knobikocher)
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Arg und gleich nochmal...

Das Schaltbild war falsch/nicht Aktuell.

Die Sicherung F1 ist obligatorisch.
D1 allerdings schließt beim Verpolen der Batterie diese kurz. Der Strom 
muss allerdings über F1 fließen und die brennt durch. Ist zwar nicht 
rückstellbar, aber immerhin ein Verpolungsschutz. Hab ich übrigens 
getestet... funktioniert^^ Jetzt hab ich ein paar Sicherungen weniger^^

Wenn du wirklich nur Unterspannungsschutz brauchst, dann nur:

R4/R8, Wert ist nicht wichtig, hauptsacher gleich (Spannungsteiler 1:1)

R5/D2 als Referenzspg.

R1/R2 und IC2A und IC2D als Komperator mit Hysterese.
Ein einfacher Doppel OP reicht also.

Q1 und das Relais.

Kurz mit Paint rumgebastelt... siehe 1.png

Autor: Heinrich Geymueller (heinzer81)
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ja vielen dank.

die anwedung ist mir vollkommen klar, also die hysterese.
Das ganze soll fuer ein minisolarsystem sein, welches in Mosambik 
vertrieben werden soll. Bisher ist ein Regler eingebaut. Ist aber teuer 
und vor allem eben import. Die Leute hier sollen ja was lernen und das 
hier selber zusammenbasteln.

das heisst also ich nehme den Teil IC2C und E weg. und alles was zu IC2C 
gehoert.

Warum hat die Diode 5.6 V, ergibt sich dann also 11.2V also 
Schaltschwelle?
Dazu eine Frage. Ich haette gerne 12 Volt. Gibt es eine Z-Diode, die 
genau 12 V einstellt oder wie kann ich das veraendern?
Gruss
HEinrich

Autor: Heinrich Geymueller (heinzer81)
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Was hat son Relais denn als Stromverbrauch?
Waere nicht ein Transistor ausreichend, wenns nur um 4 A maximalstrom 
geht?

Kann man mit dem OP nicht direkt das Relais schalten?

Autor: Heinrich Geymueller (heinzer81)
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Und sorry ,
ich check noch immer nicht, wie jetzt die zwei Schaltungen 
ineinandergehoeren?
Gruss

Autor: Heinrich Geymueller (heinzer81)
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Ah und genau,
wie kann ich jetzt die Refernzspannung einstellen? Das waere naemlich 
das wichtigste fuer mich.
Gruss

Autor: Dirk Knoblich (knobikocher)
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Sorry habe heute keine Zeit mehr... Ich versuch morgen zu schreiben.

Autor: Heinrich Geymueller (heinzer81)
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Danke ich bin eh auch montag erst wieder hier

Autor: oszi40 (Gast)
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Die simpelste Lösung für Afrika wäre eine Selbsthalteschaltung mit einem 
12V-Relais und einer Z-Diode in Reihe(5-6V). Da ist zwar nicht elegant 
aber relativ robust.
Die Variante mit Transistoren oder OPVs könnte bei bösen induktiven 
Abschaltspannungen schneller Schaden nehmen.
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

Man sollte jedoch daran denken, daß
1.auch der kleine Relais-Haltestrom die Batterie belastet und
2.im Einschaltmoment größerer Verbraucher die Spannung ganz schön in die 
Knie gehen kann (evtl. Z-Diode für den Moment überbrücken).

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Hier ist auch eine schöne Schaltung von Mike:
Beitrag "Re: Tiefentladeschutz"
Braucht einen Mosfet, zwei Bipolartransistoren und 6 Widerstände + 
Z-Diode.

Im Anhang die Simulation davon.

Autor: oszi40 (Gast)
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Hier z.B. Relais mit Selbsthaltung: Wenn die Haltespannung nicht mehr 
reicht fällt das Relais einfach ab.

Eine Sicherung + Freilaufdiode wären bestimmt auch eine nützliche 
Ergänzung.

Autor: Jadeclaw Dinosaur (jadeclaw)
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Das Relais mit Selbsthalteschaltung ist bestechend einfach, schaltet 
aber für moderne Gel-Akkus möglicherweise zu spät ab, es muß zuverlässig 
bei 10.5V (12V-Akku) getrennt werden, da sonst der Akku Schaden nimmt. 
Im Anhang habe ich mal 2 Versionen angehängt, beide mit dem Vorteil, daß 
bei Abschaltung die Schaltung komplett vom Akku getrennt wird. Die 
Variante mit Relais ist für jede Stromstärke tauglich, die maximale 
Stromstärke ist vom Relais abhängig. Transistor und Vorwiderstand sind 
ggfs. anzupassen, wenn ein anderes Relais verwendet wird. Bei der 
Transistorversion kann der BD244 (T1) durch einen P-Kanal-MOSFet ersetzt 
werden, dann sind entsprechend höhere Ströme möglich. R1 kann auf 
330kOhm, R2 auf 100kOhm erhöht werden. Die Teile selbst sind 
Standardteile.

Autor: oszi40 (Gast)
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Vorteil von OPV mit Komparator ist der genau definierte Schaltpunkt, der 
ein schleichendes Schalten des Relais verhindern solltE (und den damit 
verbundenen Kontaktabbrand des Relais).
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0311271.htm

Mit Schmitt-Trigger das Relais steuern um ein flattern am Umschaltpunkt 
zu verhindern wäre bestimmt auch eine Variante.

Frage bleibt, ob böse induktive Spannungen evtl. diese Elektronik killen 
(F23). Daher war meine erste Idee die simple Selbsthalteschaltung.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Auf jeden Fall sollte man an den Anschlüssen für den Verbraucher eine 
Diode machen. Wenn eine Induktivität angeschlossen ist und man die 
Spannung wegnimmt gibt es sonst eine negative Ausgangsspitze.

Außerdem kann eine Diode über den MosFET/Relaiskontakte auch nicht 
schaden. Im Falle, dass ein Motor am Ausgang hängt der gerade in dem 
Moment nach dem Ausschalten angetrieben wird, z.B. von einer Last.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Das ganze soll fuer ein minisolarsystem sein, welches in Mosambik
>vertrieben werden soll. Bisher ist ein Regler eingebaut. Ist aber teuer
>und vor allem eben import. Die Leute hier sollen ja was lernen und das
>hier selber zusammenbasteln.

Dann brauchst du ja wohl einen Regler, oder?

Kai Klaas

Autor: Günther (Gast)
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Die Problematik der  Stromversorgung in entlegenen Regionen in Afrika 
ist nicht einfach.Die Nutzung von Wasserkraft ist kaum möglich.Man kann 
also nur Windkraft oder Solaranlagen benutzen.Ausserdem sollte jegliche 
Anlage möglichst wartungsarm laufen und durch ortsübliches Personal 
ohne,bzw.mit geringen Fachkenntnissen,dauerhaft möglich sein.Ich hab da 
vor einiger Zeit im Net ein ähnliches Projekt gefunden. 
http://www.creaprotect.de/projekt.php      Vielleicht ist da ein 
Erfahrungsaustausch oder gar Zusammenarbeit möglich??? Günther

Autor: Heinrich Geymueller (heinzer81)
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Hallo, danke fuer die vielen Antworten.

Zunaechst zu der Frage ob ich einen Regler brauche?

Nein, weil das System so klein ist, dass es ohne Probleme ohne Regler 
geladen werden kann. Der Regler ist zu teuer im Verhaeltnis zu der 
groesse des Systems. Ein Tiefentladeschutz bzw. Ueberladeschutz sind 
ausreichend.

Nun meine Frage:
Es sollen lediglich kleine Geraete, DC Lampen(LED oder flurescent), oder 
radio oder handyladegeraete angeschlosen werden. Der Akku hat nur 7Ah.
Wie siehts mit der flurescent DC Gluehbirne aus? Die hat einen hoeheren 
Anschaltstrom oder? Diesen muesste die SChlatung aushalten.

Autor: oszi40 (Gast)
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Für Dich gibt es 2 Wege:
-entweder ein paar fertige Gartenlampem mit R6-Akkus aus dem Baumarkt 
für erste Versuche/Erfolge holen
oder
-Solarprofis fragen z.B. http://www.solarserver.de/

Mit 7AH kannst Du nicht mal 1A 7 Stunden lang leuchten, da man Bleiakkus 
nur bis zur Hälfte entladen soll und auch noch eine Gangreserve (1 
Woche?)für trübe Tage braucht.

Autor: Heinrich Geymueller (heinzer81)
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Also habe mit einem normalen Multimeter mal den Strom bei der 
Flurescents Energiesparlampe gemessen.
Da messe ich beim Anschalten keinen hoeheren Strom als wenn die Lampe 
spaeter brennt. Allerdings schwank der Strom.
Ist das Multimeter fuer soeine Messung sinnvoll? WEiss da jemand nauer 
bescheidt?
Gruss

Autor: Heinrich Geymueller (heinzer81)
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Hi, ja dass weiss ich doch alles, wie lange man einen 7Ah Stunden Akku 
sinnvoll betrieben kann.
Es geht ja nur darum 4 Stunden Licht zu haben. Wobei mit Licht zunaechst 
LED Lampenb von 2W gemeint sind. dafuer braucht man bei drei Lampen ca. 
2.5Ah.
Das waere dann 33% entladung. Ist doch relativ sinnvoll so.
Da lohnt es sich eben nicht einen Regler einzubauen. ISt doch viel zu 
teuer.
Dennoch sollte ein Tiefentladeschutz eingebaut werden, damit der 
Akku(die beuntzer sind Laien) nicht tiefentladen wird.

Autor: oszi40 (Gast)
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Meine bisherigen kleinen Erfahrungen mit Solar haben mir bestätigt, daß 
reichlich bemessene Akkus ein Vorteil sind (solange die Selbstentladung 
keinen Streich spielt). Deshalb für "Durststecken" einige Verbraucher 
abschaltbar anschließen!

PS: Bei gelben Licht werden weniger Tierchen angelockt.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Nein, weil das System so klein ist, dass es ohne Probleme ohne Regler
>geladen werden kann. Der Regler ist zu teuer im Verhaeltnis zu der
>groesse des Systems. Ein Tiefentladeschutz bzw. Ueberladeschutz sind
>ausreichend.

Nichts anderes macht doch so ein Regler!

Was du brauchst, ist ein Solar-Regler.

Kai Klaas

Autor: Heinrich Geymueller (heinzer81)
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Liess doch den ganzen Beitrag bitte.
Ich habe doch einen. Ein Regler ist aber zu teuer.
Deswegen moechte ich diesen erstmal durch einen einfachen 
tiefentladeschutz erstetzen und spaeter einen ueberladeschutz ergaenzen.

Kannst Du mir dazu konstruktive tips geben?

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Ein Regler hat nicht anderes als einen Tiefentladungsschutz und einen 
Überladungsschutz. Beide sind extrem wichtig, weil die Lebensdauer 
gerade bei Überladung extremst leidet.

Wir können darüber diskutieren, ob du einen sehr verlustarmen (=teuren) 
oder normalen Regler (mit LM348, 2N3055, etc.) verwendest. Aber ohne 
einen Regler macht das Ganze keinen Sinn.

Kai Klaas

Autor: MaWin (Gast)
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> Ein Regler ist aber zu teuer.

Blödsinn.

Ein Regler ist immer billiger als ein neuer Akku.

> Deswegen moechte ich diesen erstmal durch einen einfachen
> tiefentladeschutz erstetzen und spaeter einen ueberladeschutz
> ergaenzen

Wozu ? Der Akku ist dann eh kaputt.

Auch in Deutschland lohnt es sich, das Akkuleben durch Schutzelektronik 
zu verlängern, denn nicht immer sind alle Leute aufmerksam. Und bei den 
Akkupreisen lohnt das beim geringeren EInkommen in Afrika noch viel 
mehr.

Ein Überlade- und Tiefentladeschutz ist nicht signifikant teurer als ein 
Tiefentladeschutz alleine. Ich verstehe, wenn in Afrika kein ICL7665 
verfügbar ist. Dann muß man eben mit dem Vorlieb nehmen, was da ist. Die 
Schaltung selbst ist so primitiv, daß es tausende brauchbarer 
Baumöglichkeiten gäbe.

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