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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Fensterkomparator für Li-Ion-Akku


Autor: Horst Schröder (Gast)
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Hallo Elektronik-Fachleute !

Brauche funktionierende Schaltung zur Spannungsüberwachung eines 
Li-Ion-Akkus 7,2V für Fahrradbeleuchtung (Halogen-Scheinwerfer)

techn. Parameter :

- Anzeige bei Akkuspannung 6,5 ... 6,0V (gelb)
- Anzeige bei Akkuspannung kleiner 6.0V (rot)

Prinzip müsste ein Fensterkomparator sein.

folgende Bauteile sind vorhanden und möchte ich nutzen:

- 2 LM 258
- 2 LM 285-2,5V

Ich habe die Schaltung von hedie "modifiziert" ... und hoffe sie 
funktioniert auch (siehe Anhang)

wozu dient R6 und R7 ?

Brauche fachmännischen Rat, bin mehr im Starkstrom zu Hause (gelernt. 
E-Monteur)

Gruss und vielen Dank im Voraus

Horst

Autor: Anja (Gast)
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Horst Schröder schrieb:
> wozu dient R6 und R7 ?

Ich vermute mal daß vorher ein echter Komparator verwendet wurde (LM393 
oder 339). Der benötigt einen Pull-up Widerstand und erreicht damit 
sowohl UBat als auch ca Masse-potential (0,2V).

Bei Deinen Operationsverstärkern kannst Du jetzt wählen:
- Läßt Du die Pull-ups drin dann erreicht der 258 als Low-Pegel nicht 
unter ca 0,8V.
- Entfernst Du sie ist der High-Pegel maximal UBat - 1V.

Ob und wie sich das auf die Schaltung auswirkt darfst Du selber 
herausfinden.

Gruß Anja

Autor: Horst (Gast)
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Hallo Anja !

Deine Vermutung ist richtig. Es wurde ein LM 339 verwendet.
Ich habe mich noch mal über Unterschiede zwischen Opamps und 
Komparatoren belesen (Ausgangsbeschaltung)und werde einen LM 239 
verwenden.

Danke Horst

Autor: MaWin (Gast)
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> Ich habe die Schaltung von hedie

Die sollte bei richtigem Aufbau funktionieren.

Aber man kann sie vereinfachen so daß du mit weniger Bauteilen
auskommst.

             |
           360R
             |
          LED rot
 IC2a        |
    \        |
     >-------+
    /        |
             |
           360R
             |
          LED gelb
 IC2b        |
    \        |
     >-------+
    /

und den ganzen Rest rechts weglassen.

Autor: Horst (Gast)
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Hallo MaWin !

Danke für den Hinweis. Die Polung der Led´s ist mir nicht ganz klar.
Besteht die Möglichkeit eine Duo-Led rot/gelb zu nutzen.
Habe welche mit gemeinsamer Anode oder Kathode.

Gruss

Horst

Autor: MaWin (Gast)
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> Die Polung der Led´s ist mir nicht ganz klar.

Plus ist oben.

> Besteht die Möglichkeit eine Duo-Led rot/gelb zu nutzen.

Nur durch Umbau der Schaltung,
immerhin gleich viele Bauteile.

Autor: Horst Schröder (Gast)
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Hallo !

Habe die Schaltung nach Euren Empfehlungen geändert und hoffe es geht in

die richtige Richtung.(siehe Anhang)

Brauche noch Eure fachmännische Begutachtung und Unterstützung oder

vielleicht eine IC-Experimentierplatine.

Gruss

Horst

Autor: MaWin (Gast)
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Du brauchst keinen Transsitor.
Für die Duo-LED reicht ein 360R Widerstand am gemeinsamen Anschluss nach 
plus, weil ja nie beide zusammen leuchten sollen.
Da die gelbe LED auch leuchten würde wenn die rote LED leuchten soll,
kommt aber ein Widerstand vom Ausgang des IC2b an einen Eingang des IC2a 
um dessen gefühlte Eingangsspannungsverhältnisse so zu ändern, daß er 
dann die gelbe LED ausschaltet.

Autor: Horst (Gast)
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Habe die Schaltung nach meinem Verständnis geändert, waren auch noch 
andere Fehler drin (invert. Komparator).

- um IC 2A abzuschalten, müsste sich der Spannungsabfall an R5 wieder

  vergrössern über 2,5V ?

- R7 an den nichtinvert. Eingang von IC 2A würde doch aber wie R5||R7

  bedeuten, weil bei Uakku < 6V Ausgangsspannung IC2B = -Ub, ergo

  kleiner Gesamtwiderstand -> noch kleinerer Spannungsabfall ?

- R7 an invert. Eingang ändert doch Referenzspg. für beide Schaltpunkte 
?

Brauche bitte nochmal Eure Hilfe.

Danke !

Horst

Autor: MaWin (Gast)
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Du hast die Schaltung so gezeichnet, wie ich sie mir gedacht habe. 
Passt.

Daß R7 den Spannungsteiler R5/R4 beeinflusst, in beiden Richtungen, ist 
richtig und muss beim jsutieren von R4 halt eingerechnet werden.

Aber richtig, da IC2b die rote LED einschaltet in dem er den Ausgang 
gegen Masse schaltet, beeinflusst er den Eingang des IC2a in negativer 
Richtung, und dafür ist der Eingang, der die zu niedrige Spannung 
detektieren soll, ungeeignet, es müsste der andere sein, der an der 
Referenzspannung liegt, doch der liegt fest.

Also müsste man die LED einschalten durch positive Spannung (gemeinsame 
Kathode gegen Masse) und das können die open collector Komparatoren 
nicht, man müsste wieder zum OpAmp LM258 greifen.

Mit gleich vielen Bauteilen fällt mir nicht ein, wie es sonst gehen 
soll. Mit mehr Bauteilen kann man die Referenzspannung von IC1 an IC2a 
über einen Widerstand (recykelter R7) führen, und an Stelle von R7 eine 
Diode 1N4148 am Ende dieses Widerstandes, also dem + Eingang des 
Komparators, zum Ausgang von IC2b.

Das wäre dann leider ein Bauteil mehr.
Aber das kann man an anderer Stelle einsparen, da nun ja nicht mehr der 
Eingang am Poti beeinflusst wird:

plus
  |
  R2
  |
  +-- IC2b+
  |
  R4
  |
  +-- IC2a+
  |
  R5
  |
Masse

und wir haben das Bauteil wieder eingespart.

Mit einem TS103/TL103 wären aber noch weniger nötig.

Autor: -gast- (Gast)
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> Brauche bitte nochmal Eure Hilfe.
>
> Danke !
>
> Horst

Damit kannst du dann ja wieder zurück zum ELKO-Forum gehen und dort 
nochmal das gleiche fragen....

Autor: Horst (Gast)
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Hallo MaWin !

Habe ich Deine Ideen richtig umgesetzt, ich sehe leider nicht mehr 
durch.

Vielleicht baue ich doch ein Relais ein, das die gelbe Led abschaltet.

War ein Scherz, nehme vielleicht die 2-Led-Variante, wenn die 
funktioniert.

Gruss

Horst

Autor: MaWin (Gast)
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Fast richtig, Rneu stellt die Verbindung nach - zu IC2A dar, nicht an + 
.

Allerdings hast du BEIDE Varianten zusammen umgesetzt, die eine die nur 
mit LEDs nach Masse funktioniert, und gleichzeitig die andere die nach 
wie vor die LEDs nach Plus gehen lässt und mit Komparatoren 
funktioniert.

Für eine musst du dich entscheiden...
Leg also die LEDs wieder nach Plus.

Autor: Horst (Gast)
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Hoffe nun, dass der Schaltplan richtig ist.

Frage : - IC1 ist doch schon mit IC2A- direkt verbunden ?
        - alle beide Opamps arbeiten als nichtinvert. Komparatoren,
          richtig (LM 258)?

Autor: MaWin (Gast)
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> Frage : - IC1 ist doch schon mit IC2A- direkt verbunden ?

Die Verbindung muss man natürlich ternnen, siehe korrigiertes Bild.

> - alle beide Opamps arbeiten als nichtinvert. Komparatoren,         richtig (LM 
258)?

Sie arbeiten als Komparatoren.
Nichtinvertierend sagt man eingentlich nicht.

Autor: MaWin (Gast)
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Ich liebe PNG....

Autor: Horst (Gast)
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So siehts besser aus

Wie funktioniert die R6-D2-Verknüpfung an IC2A- eigentlich ?

Ansonsten vielen Dank für Deine Beratung.

Autor: MaWin (Gast)
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> Wie funktioniert die R6-D2-Verknüpfung an IC2A- eigentlich ?

So lange die rote LED aus ist also IC2B inaktiv
sperrt die Diode, ist also als ob sie nicht da wäre sondern offen,
also bekommt IC2A die Referenzspannung an den - Eingang
unverändert trotz der 10k weil praktisch kein Strom fliesst.

Wird die rote LED aktiv, zieht der Ausgang von IC2B über die Diode
den - Eingang von IC2A richtung Masse, macht also die
Vergleichsspannung so klein, daß die gelbe LED wieder aus geht.

Nun fliesst Strom über die 10k, von 2.5V über 0.7V Diode an 0.4V
Ausgang IC2B, bleiben also 1.4V über 10k = 140uA, was ok ist,
die Referenzspannung wird nicht zu sehr belastet, die Diode und
der Ausgang von IC2B auch nicht und der - Eingang von IC2A liegt
an 1.1V was wenig genug ist damit die LED aus geht.

Autor: MaWin (Gast)
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Übrigens:

  |
  R2
  |
  +-- IC2b+
  |
  R4
  |
  +-- IC2a+
  |
  R5
  |

war absichtlich anders :-)

Autor: Horst (Gast)
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Deine Erklärung ist logisch, habe ich gut verstanden.

Schaltung funktioniert auch für mich.

Danke für die Geduld.

Autor: Jochen (Gast)
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Hi Zusammen,

die Schaltung ist wunderbar wird ihren dienst auch tun, sie wird nach 
Abgleich die Spannungen anzeigen.
ABER:
Der Ladezustand eines Lithiumakkus hat exakt nichts mit der SOannung zu 
tun, der Verlauf der Spannung ist äußerst flach, bis er schlagartig 
zusammenbricht. Da zeigt dir die Schaltung genau das an was du an der 
Lampe eh siehst => Der Akku ist alle.

Zudem benötigt die Schaltung durch die ganzen Spannungsteiler nicht 
unerheblich Strom.

Wenn du so was ordentlich realisiern möchtest schau dich bei TI nach BQ 
Bausteinen um


Jochen

Autor: Horst (Gast)
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Hallo Jochen !

Zur Erläuterung meiner Anzeige : Es soll nur an das Laden erinnert 
werden.

Nach meinen Recherchen sollte ein Li-Ionen-Akku optimal bis 6,0V 
entladen

werden. Mein Akku hat eine interne Schutzschaltung, die eine 
Tiefentladung

unter 5,5V durch Abschalten verhindert. Vielleicht werde ich noch die 
An-

zeigespannungen ändern. Fahrradbeleuchtung wurde erst mit Bleigelakku 
be-

trieben.

Horst

Autor: Horst (Gast)
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PS. Li-Ion-Akku´s können jederzeit geladen werden (ausser fast voll).

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