Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ausbildungsprojekt Batterieladegerät


von Timo K. (clybawn)


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Hallo Community :)

Ich muss ein Batterieladegerät bauen und hab hier ein paar offene 
Fragen. Vielen Dank schon im vorraus :D

Mein Auftrag:
Ein Batterieladegerät entwerfen welches 4 NiMH-AA Zellen gleichzeitig 
laden soll. Die Batterien sollen bevor sie geladen werden erst auf 1 V 
entladen werden. Ausßerdem soll ein Ent- und eine Überladeschutz 
vorhanden sein.
Kennt ihr eine Lösung ohne einen Batterielade-IC wie z.B. den U2402B zu 
verwenden?

Ich hatte vor ein 12 V Netzteil zu verwenden :)

Gruß Clybawn

von Pink S. (pinkshell)


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Timo K. schrieb:
> Kennt ihr eine Lösung

Fertige Lösung nicht, aber ähnliche Projekte findest du hier schon. 
Einen Mikrocontroller, Transistoren für den Entladestrom und für den 
Ladestrom, und ein funktionierendes Programm, das sind die Kernstücke 
deines Projekts.

von Timo K. (clybawn)


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Mir wurde gesagt das ich ohne Microcontroller arbeiten soll... :(

Dieses Detail lässt die anderen Beiträge leider als "unbrauchbar" 
abheften

Ich hoffe auf eure Ideen :)

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


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Timo K. schrieb:
> Mir wurde gesagt das ich ohne Microcontroller arbeiten soll... :(

Klingt nach ziemlichen Blödsinn in der Aufgabe, vor allem in Verbindung 
hiermit:
> Die Batterien sollen bevor sie geladen werden erst auf 1 V
> entladen werden. Ausßerdem soll ein Ent- und eine Überladeschutz
> vorhanden sein.

Das klingt an den Haaren herbeigezogen. Es bleibt dir dann nur die Timer 
(z.b. 555), Konstantstromquelle- Referenzspannungs- und OpAmp Lösung.
Was ist übrigens ein Entladeschutz?

von dolf (Gast)


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moin !

Universal-Lade-/Entladeschaltung, Komplettbausatz
Artikel-Nr.: 68-01 94 11

Unabhängig vom Ladezustand erlaubt ein spezielles 
Battery-Charge-Control-IC von Telefunken die akkuschonende Schnellladung 
von NC- und NiMH-Akkus ohne Überladung. Eine zusätzliche 
Entlademöglichkeit verhindert den Memory-Effekt.

elv.de

das könnte schon passen.
mfg

von Jobst M. (jobstens-de)


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dolf schrieb:
> ein spezielles Battery-Charge-Control-IC von Telefunken

Dadurch fällt der Bausatz aus.


Ist zwar mit etwas mehr Aufwand verbunden, aber der Ausbilder gehört 
bestraft:

- Wähle einen möglichst unkonventionellen Weg zur Lösung!
- Verwende nach Möglichkeit keine Halbleiter sondern Röhren und Relais
- Bau es so auf, daß es möglichst schwer zu durchschauen ist.
- Zeichne dazu einen Plan, der zwar alle Bauteile enthält, jedoch sonst 
nicht mit dem Aufbau übereinstimmt. Behaupte, den Plan zuerst gezeichnet 
zu haben und danach die Schaltung aufgebaut zu haben. Das Gerät muß 
natürlich funktionieren.


Gruß

Jobst

von MaWin (Gast)


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> Kennt ihr eine Lösung ohne einen Batterielade-IC

Wenn man NiMH vorher entladen soll,
wollen die wohl eine zeitgesteuerte Ladung haben.

Zum Entladen dient ein FlipFlop mit Power-On RESET,
welches bei Unterschreitung der Entladeschlusspannung
umschaltet und den Zeitgeber freigibt, der 4 oder 14
Stunden lang lädt bevor auf Erhaltungsladung
umgeschaltet wird.

Also Komparator mit FlipFlop kann ein NE555 dienen,
als Langzeitgeber ein CD4538.

Natürlich kann man das alles auch mit Microcontrollern

oder als Haufen von Transistoren lösen, aber einen
Langzeittimer nur per RC-Verzögerung (an einem JFET)
aufzubauen wäre ziemlich schlecht.

von Michael D. (etzen_michi)


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Ich würde die entladung nicht für eine Ladung über Zeit nehmen, sonst 
werden die bei verschiedenen Kapazitäten immer anders geladen.

Ich würde die Entladung über einen Komparator machen, welcher die 
Ladeschaltung +"selbsthaltenden Schalter" ansteuert.

Kenne die Schaltung jetzt nicht ausn Kopf aber schwirt auch hier im 
Forum rum:
Die Batterie wird mit einem konstanten Strom geladen 
(Spannungsbegrenzt), ein OP überwacht die Spannung am Akku und erkennt 
ein abfallen der Spannung. Im moment dieses Abfallens ist die Ladung 
abgeschlossen und der OP schaltet den "Schalter" wieder ab.

*So als Gedankenanstoß

von lieber anonym (Gast)


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ich hab das schon mal in anderem zusammenhang gepostet

http://www.youtube.com/watch?v=iIKGvHjDQHs

imho könnte man die ausgänge, neben verwendung als anzeige, auch zur 
lade- und entladesteuerung nutzen... und es ist kein microcontroller :)

von Timo K. (clybawn)


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Update:
Ich habe nochmal bei meinem Ausbilder nachgefragt und nun kam folgendes 
dabei herraus:

Ich darf einen Batterielade-IC verwenden.
Außerdem muss das Gerät so konzipiert sein dass ich auch einzelne 
Batterien laden kann: sprich für jede Batterie ein separaten Ladekreis. 
Gibt es einen IC der von selbst erkennt wieviele Zellen angeschlossen 
sind?

Eine Reihe von LEDs soll den Ladezustand anzeigen. Also erst soll eine 
leuchten, dann zwei, dann 3 usw.
Wieviele pro Reihe ist mir überlassen.

Was diese Anzeige angeht hab ich noch gar keine Idee wie ich das 
realisieren könnte :(

Hier schon mal vielen Dank für eure Zeit und Mühe :)

von Dave_chappelle (Gast)


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Timo K. schrieb:
> Eine Reihe von LEDs soll den Ladezustand anzeigen. Also erst soll eine
> leuchten, dann zwei, dann 3 usw.
> Wieviele pro Reihe ist mir überlassen.

A/D Wandler und einen BCD/Dezimal Wandler?

von Daniel H. (Gast)


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Timo K. schrieb:
> Ich darf einen Batterielade-IC verwenden.
> Außerdem muss das Gerät so konzipiert sein dass ich auch einzelne
> Batterien laden kann: sprich für jede Batterie ein separaten Ladekreis.
> Gibt es einen IC der von selbst erkennt wieviele Zellen angeschlossen
> sind?

Der DS2714 von MAXIM kann das. Der kann bis zu vier NiMH parallel 
überwachen und schaltet nach dem Laden um in den Erhaltungsmodus.

von Timo K. (clybawn)


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> A/D Wandler und einen BCD/Dezimal Wandler?

Ich bin in der Digitaltechnik noch nicht so bewandert :(
Ein BCD/Dezimal Wandler: was ist das ?

von Timo K. (clybawn)


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Daniel H. schrieb:
> Der DS2714 von MAXIM kann das. Der kann bis zu vier NiMH parallel
> überwachen und schaltet nach dem Laden um in den Erhaltungsmodus.

Das hilft mir schonmal viel weiter :D
Vielen Dank!! :)

von Daniel H. (Gast)


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Wobei ich nicht weiß wo man den kriegen kann, laut MAXIM ist der 
"Active", aber ich konnte den nicht bei den üblichen "Verdächtigen" im 
Angebot finden. Evt. kann man den als Sample kriegen für deinen Zweck 
oder jemand kennt andere Alternativen.

von dolf (Gast)


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moin!

es gab da so ne automatische ladeschaltung .
stammt aus den 80ern.
nur mit transistoren dioden relais und schalter realisiert.
komisch das da keine russen batt. röhren drinn sind.

prinzip.
ein taktgeber (0,1s steuerimpuls /25s pausenzeit) schaltet den akku per 
relais peridisch an ne konstantstromquelle und nen schmittrigger.
wenn akku voll dann kippt ein schmittrigger -->laden aus.
damit der trigger sicher schalten kann wird der akku beim messen mit nem 
rc glied impulsbelastet.
entladen mit glühlampe und auswertung der entladeschlußspannung mittels 
schmittrigger.

so machte man das vor 30 jahren.

mfg

von Max D. (max_d)


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Ein lm3914/lm3915 kann 10 LEDs als bargraph treiben...
Oder du baust einen kompletten uC aus ICs auf, da wäre der Ausbilder 
auch gleich bestraft.

von Jobst M. (jobstens-de)


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dolf schrieb:
> so machte man das vor 30 jahren

Vor 30 Jahren gab es auch nur die guten NiCd-Akkus. NiMH nehmen Dir 
diesen Vorgang recht schnell übel.


Timo K. schrieb:
> Wieviele pro Reihe ist mir überlassen.

evtl. 3 Stück:
- Wird entladen
- Wird geladen
- Ist geladen


Gruß

Jobst

von dolf (Gast)


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moin !

ein einfach zu beschaltender ladecontroller ist der tea1101.
darisus.de hat den im programm.
die zellenanzahl wird per spannungsteiler eingestellt.
batterien aus bis zu 10 zellen sind möglich.
der ladestrom hängt von zwei widerständen ab .
schaltplan und komplette unterlagen zum ladegerät hab ich da .
der bausatz stammt von elv.
der (rel. preiswerte) bausatz wird aber leider nicht mehr angeboten.
der bausatz Artikel-Nr.: 68-01 94 11 von elv hat die entladeschaltung 
schon dabei.
die kompletten unterlagen (fachbeitrag als pdf) zum bausatz kann man 
sich für 0,49teuro bei elv kaufen.
kauft man die zeitschrift dann hat man auch das platinen layout auf ner 
platinenfolie.

mfg

von Timo K. (clybawn)


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dolf schrieb:
> der (rel. preiswerte) bausatz wird aber leider nicht mehr angeboten.
> der bausatz Artikel-Nr.: 68-01 94 11 von elv hat die entladeschaltung
> schon dabei.

Da ich zum Beispiel auch einen einzigen Akku laden möchte fällt der der 
Bausatz schon mal raus und außerdem möchte ich nicht unbedingt einen 
fertigen Bausatz kaufen sondern das Ding "selber bauen" ;)

Max D. schrieb:
> Ein lm3914/lm3915 kann 10 LEDs als bargraph treiben...

Nach eingehender Recherge habe ich beschlossen dass dieser Baustein 
meinen Anforderungen voll entspricht :D
Nochmal Danke für den Tipp :)

Daniel H. schrieb:
> Wobei ich nicht weiß wo man den kriegen kann, laut MAXIM ist der
> "Active", aber ich konnte den nicht bei den üblichen "Verdächtigen" im
> Angebot finden. Evt. kann man den als Sample kriegen für deinen Zweck
> oder jemand kennt andere Alternativen.

Den Baustein kann man als sample direkt bei MAXIM anfordern :)

von dolf (Gast)


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Timo K. schrieb:
> Da ich zum Beispiel auch einen einzigen Akku laden möchte fällt der der
> Bausatz schon mal raus und außerdem möchte ich nicht unbedingt einen
> fertigen Bausatz kaufen sondern das Ding "selber bauen" ;)

das laden von einzelzellen wird unterstützt.
kauf dir die zeitschrift und bau das meinetwegen auf lochraster nach .
optional kannst du die platine ja selber herstellen ( belichten, 
entwickeln, ätzen)
dann hast schon genug zu tun;-)
die platinenfolie liegt der zeitschrift bei.

ich würde z.b. die entladeschaltung weg lassen.
nimh muß man vor dem laden nicht entladen.

ich würd den tea1101 nehmen weil ich damit schon ladegeräte gebaut habe.
der kann von 1...10 zellen laden.
der ladestrom und die zellenzahl wird mit nem widerstand eingestellt.
(drehschalter + wiederstände)
für den tea1101 hab ich den ausführlichen elv bauplan da.
die entladung macht man dann mit nem schmittrigger und ner 
last(glühlampe o.ä) zum entladen.
der passende entladewiderstand wird vom schalter für die zellenzahl mit 
ausgewählt.

mfg

von Timo K. (clybawn)


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dolf schrieb:
> für den tea1101 hab ich den ausführlichen elv bauplan da.

Könntest du den bitte als pdf anhängen wenn das geht?

Der Übersichtlichkeit wegen hätte ich gern 4 parallele Ladeschaltkreise 
was der DS2714 zu bieten hätte. Hat mir der Ausbilder auch nahe 
gelegt.....

dolf schrieb:
> die entladung macht man dann mit nem schmittrigger und ner
> last(glühlampe o.ä) zum entladen.

Ich weiß was ein Schmitt-Trigger ist und wie er funktioniert aber ich 
weiß nich wie ich den zum entladen nehmen soll. Wenn ich ihn so 
dimensioniere dass der Ausgang high ist wenn die Batterie 1 V hat dann 
schwenkt er doch wieder um wenn sich die Batterie läd oder? Könnte man 
mir da vllt bitte jemand ne Bsp.-Schaltung geben?

MfG

von Jobst M. (jobstens-de)


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dolf schrieb:
> ich würde z.b. die entladeschaltung weg lassen.

Steht aber im Lastenheft ...


Gruß

Jobst

von Harald W. (wilhelms)


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dolf schrieb:

> ich würde z.b. die entladeschaltung weg lassen.
> nimh muß man vor dem laden nicht entladen.

Eine solche Entladeschaltung ermöglicht es aber, anschliessend
zeitgesteuert zu laden. Bei einem Ladestrom von ca. 0,3C dürften
das die meisten Akkus vertragen. Man könnte so auf eine Delta-
U-Erfassung verzichten und die Schaltung so vereinfachen, das
man das Gerät rein diskret ohne ICs aufbauen kann. Es geht hier
ja wohl nicht darum, eine in allen Belangen ideale Schaltung zu
bauen, sondern nur eine Schaltung, die ihren Zweck erfüllt
und damit eine gute Note ermöglicht. Dazu würde es allerdings
auch gehören, das sich der TO diese Gedanken selbst macht und
das nicht von uns gemacht wird.
Gruss
Harald

von dolf (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Eine solche Entladeschaltung ermöglicht es aber, anschliessend
> zeitgesteuert zu laden.

wozu?
als es diese ic´s noch nicht gab hab ich das auch so gemacht.
entladen bis endspannung und dann nach zeit mit konstantstrom aufladen.
die lade ic´s + nimh sind ein segen.
akku / batterie einlegen egal wie voll und dann voll geladen rausnehmen 
und das bei möglichst kurzer ladezeit.
wenn möglich noch erhaltungsladung.
sehe für mich keinen grund technik der 80er zu benutzen.
mfg

von dolf (Gast)


Angehängte Dateien:

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Timo K. schrieb:
> Könntest du den bitte als pdf anhängen wenn das geht?

Timo K. schrieb:
> Könnte man
> mir da vllt bitte jemand ne Bsp.-Schaltung geben?

die pdf findest du im netz google.....
universelle ladeschaltung.pdf.
der entlader funktioniert mit nem trigger und ner relais halteschaltung 
+ starttaster.
geht nur für batterien also ab 4,8v ... 9,6v(modellbau).
werde mal splan anwerfen.
mfg

von Timo K. (clybawn)


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Vielen Dank an euch :)

ich galube die ganzen Anregungen und Vorschläge reichen um mir mein 
Ladegerät zu bauen :D

Nochmals vielen vielen Dank

von Timo K. (clybawn)


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Eine Frage hätte ich noch:

Ich habe mir überlegt das Umschalten zwischen dem Lade- und 
Entladestromkreis
mit einem RS-Flip Flop zu realisieren.... geht das ?
Da wir in der Schule das Thema Flip Flop gerade erst begonnen habe fehlt 
mir dfa ein bisschen die Erfahrung bei der Auswahl :(
Welches flip Flop kann ich da nehmen?

MfG

von MaWin (Gast)


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> geht das ?

Ja, das geht.

> Welches flip Flop kann ich da nehmen?

Der NE555 enthält nicht nur ein FlipFlop,
sondern auch 2 Eingänge mit Komparatoren,
damit S und R durch analoge Spannungen die
genau mit Schaltgrenzen vergleichen werden
ausgelöst werden können.

von Timo K. (clybawn)


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Dankeschön :D

von Timo K. (clybawn)


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Guten Tag

Den Rest wollte ich eigentlich allein planen aber jetzt komm ich nicht 
mehr weiter :(
Folgendes Problem:
Jedes Batterielade-IC welches auch nur ansatzweise in Frage kommt is nur 
schwer oder gar nicht zu bekommen :o

Wisst ihr von einem der einfach aufzutreiben ist ? Es wäre auch ok wenn 
er nur eine einzelne laden könnte ;)

Ich erinnere nochmal daran dass ich die Batterien parallel laden soll. 
Wenn es ein IC gibt der nur eine laden kann dann würd ich halt 4 nehmen 
allerdings sollte dieser Baustein nicht allzu groß sein und keine 
massige Zusatzbeschaltung aufweisen ;)
Am besten wäre natürlich einer der gleich 4 auf einmal läd :D

Im vorraus nochmal vielen Dank für eure Hilfe :)

Gruß clybawn

von Timo K. (clybawn)


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Keiner eine Idee?

von Sönke O. (soenio)


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Hallo Timo,

http://www.digikey.de/scripts/DkSearch/dksus.dll?vendor=0&keywords=LM391&stock=1

dort kann man Bestellen, hier im Forum sind immer mal wieder auch 
Sammelbestellungen, wenn das in Frage kommt. Am 16.05 ist bis jetzt die 
nächste, wenn ich das richtig im Kopf habe. Ansonsten ist ab 65€ 
bestellwert Versandkostenfreie Lieferung.

von dolf (Gast)


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Timo K. schrieb:
> Wisst ihr von einem der einfach aufzutreiben ist ? Es wäre auch ok wenn
> er nur eine einzelne laden könnte ;)

U 2402B
Charge-Controller, DIL-18
fast charge controller for nicd / nimh batteries
Gehäuse: DIL-18
2,05 €
inkl. ges. MwSt. zzgl. Versandkosten
ab Lager
reichelt.de

tea1101
8,33€
darisus.de

der u2402 braucht mehr beschaltung als der tea.
dafür ist er aber deutlich billiger und bei reichelt problemlos zu 
haben.
bei elv gibt´s nen bausatz mit dem u2402 .
da kann man sich für 0,49teu den schaltplan / bauplan für das ladegerät 
ziehen.
Universal-Lade-/Entladeschaltung
Fachbeitrag herunterladen
da wird alles gut erklärt und nen funktionierenden schaltplan hast auch 
schon.
mfg

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