Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Bleigel Standby USV


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von Raphael B. (raphael_b)


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Hallo,

für eine Alarmanlage Marke Eigenbau soll eine Standby-USV über einen 12V 
Bleigel-Akku geschaffen werden.

Kurz zur Schaltung:
Durch den LM317 (IC1) wird eine auf 600mA begrenzte Spannung von 14,5V 
geliefert.
An D4 (soll Rückstrom bei Netzausfall verhindern) fallen 0,7V ab, macht 
13,8V am Akku.
D1 ist eine Schottky-Diode mit 0,5V Spannungsabfall, sodass (bei 13,8V 
Akkuspannung) maximal 13,3V aus Akku oder Ladeschaltung D12 erreichen 
können.
D12 ist eine Z-Diode (Uz=2,4V), die den Akku von der zu versorgenden 
Schaltung (und der Netzteilspannung) trennt.

An der Kathode von D12 liegt die zu versorgende Schaltung. Dort stehen 
im Netzbetrieb 13,5V an. D12 sperrt somit die Akkuspannung und D1 
verhindert einen Strom in den Akku, der nicht aus dem auf 600mA 
begrenzten Zweig kommt.

Sinkt die Spannung an der Kathode von D12 unter ~10.5 Volt soll der Akku 
die Schaltung weiter versorgen.

Um die Spannungen einstellen zu können würde ich hierzu gerne folgendes 
wissen:
In den Datenblättern einiger Z-Dioden und auch diversen Wikis ist nur 
die Formulierung zu finden, dass Zenerdioden "niederohmig" werden, wenn 
sie in Sperrichtung durchschalten.
Heißt das, dass sich die Diode bei Erreichen der Zenerspannung(fast) wie 
eine Leiterbahn verhält? Oder fällt auch hier ein fester Spannungswert 
(0,7V?) an der Diode ab?

Verbesserungsvorschläge und Hinweise auf Fehler sind auch gern gesehn.

Gruß, Raphael

von Erwin (Gast)


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Was für eine Spannung sollte denn aus der Alarmanlage kommen,
die dem Akku schaden könnte?

Wichtig ist, dass die Alarmanlage von 10 V (Entladeschluss-
spannung des Akkus) bis 13,5 V arbeitet. Genau diese 13,5 V
sollte der LM317 liefern. Dann kannst du dir den ganzen
Dioden-Schnulli (besonders die funktionsverhindernde
Z-Diode D12) sparen.

Die 10 V (Entladeschlussspannung des Akkus) muss deine
Alarmanlage erkennen und sich dabei selbst abschalten.

Falls ein Dummkopf den Akku verkehrt herum anschließen sollte,
könnte man links von der Sicherung noch eine kräftige Diode
so einsetzen, dass sie dabei nach Masse leitend wird und die
Sicherung zum Verglühen bringt.

von Raphael B. (raphael_b)


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Hallo Erwin, danke für deinen Beitrag

Erwin schrieb:
> Was für eine Spannung sollte denn aus der Alarmanlage kommen,
> die dem Akku schaden könnte?

Dabei geht es nicht um eine Spannung, sondern einen Strom. Die 
Spannungspegel sind (fast) gleich. Ich habe wohl nicht deutlich genug 
gemacht, dass der abgebildete LM317 nicht die einzige 
Spannungsversorgung ist. Es gibt einen weiteren, dessen Ausgang (auch 
über eine Diode) an der Kathode von D12 liegt. Der abgebildete 
Teil-Zweig dient NUR zur Versorgung des Akkus mit begrenztem Strom.

> Wichtig ist, dass die Alarmanlage von 10 V (Entladeschluss-
> spannung des Akkus) bis 13,5 V arbeitet. Genau diese 13,5 V
> sollte der LM317 liefern. Dann kannst du dir den ganzen
> Dioden-Schnulli (besonders die funktionsverhindernde
> Z-Diode D12) sparen.

Mit dem Nachtrag von oben sieht D12 nicht mehr funktionsverhindernd aus, 
oder?

> Die 10 V (Entladeschlussspannung des Akkus) muss deine
> Alarmanlage erkennen und sich dabei selbst abschalten.

Über Tiefentladeschuhtz hatte ich mir noch keine Gedanken gemacht, wird 
erledigt.

> Falls ein Dummkopf den Akku verkehrt herum anschließen sollte,
> könnte man links von der Sicherung noch eine kräftige Diode
> so einsetzen, dass sie dabei nach Masse leitend wird und die
> Sicherung zum Verglühen bringt.

Danke für den Vorschlag.

Ist das Verhalten der Zenerdioden bei anliegender Zenerspannung nicht 
nur für mich ein so großes Mysterium?


Gruß, Raphael

von Dirk M. (dmd)


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> Oder fällt auch hier ein fester Spannungswert
> (0,7V?) an der Diode ab?

Fast richtig. Beim Erreichen der Zenerspannung fällt an ihr auch die 
Zenerspannung ab. D.h. in deinem Fall fallen an D12 2,4V ab. An einer 
10V Z-Diode fallen eben 10V ab. Das ganze ist natürlich etwas abhängig 
vom Strom, der durch die Z-Diode fliesst. Es werden nicht exakt 2,4V bei 
unterschiedlichen Strömen sein.

-Dirk-

von Raphael B. (raphael_b)


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Danke für die Information Dirk,

allerdings stehe ich jetzt vor dem Problem, dass in meiner Schaltung der 
Lastteil nur noch mit knapp 11V vom Akku versorgt würde (was ungefähr 2V 
zu wenig für einige Verbraucher ist).

Wodurch könnte ich die Zenerdiode ersetzen, sodass ein Strom vom 
Ladezweig in die Schaltung verhindert wird?

Der einzige Ansatz, der mir auf die Schnelle einfällt, wäre - wie Erwin 
bereits geschrieben hat - D12 einfach wegzulassen, sodass schon ab 13,1V 
vom Netzzweig (13,8V Akku - 0,7V D1) Strom vom Akku in die Schaltung 
fließen kann.

Gruß, Raphael

von Dirk M. (dmd)


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Wenn du sagst, daß 11V zuwenig sind - du also ca. 2V mehr brauchst, dann 
sind die 13,1V doch perfekt.

btw. Was sind denn dort für Verbraucher drin, die ca. 13V benötigen? 
Hört sich seltsam an...

-Dirk-

von Raphael B. (raphael_b)


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Hallo Dirk,

Als Verbraucher ist nichts ungewöhnliches vorgesehen. Blitzleuchte, 
Signalgeber, Relais, Grenzwertmelder in 12V Technik. Da immer etwas 
Spannungsabfall auf den Leitungen zu berücksichtigen ist darf es auch 
etwas mehr sein.

Ich habe das Platinenlayout schon entsprechend angepasst, die Z-Diode 
entfernt und, wie von Erwin vorgeschlagen eine Doofe für 
Verpolungsschutz am Akku hinzugefügt.

Nur beim Tiefentladeschutz tappe ich noch im Dunkeln. Evtl einen 
Transistor, der bis 10V Akkuspannung über einen Spannungsteiler 
durchschaltet und ein Relais anzieht?

Gruß, Raphael

von Dirk M. (dmd)


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Ich weiß nicht wieviel Platz du hast, aber um den Akku zu schützen würde 
ich einfach was Fertiges nehmen. Vieleicht so etwas:
http://www.pollin.de/shop/dt/NDU5OTgxOTk-/Bausaetze_Module/Bausaetze/Bausatz_Akku_Tiefentladeschutz.html

Es gibt bei allen bekannten Elektronikversändern solche Teile - einfach 
mal nach "Tiefentladeschutz" suchen.

-Dirk-

von Raphael B. (raphael_b)


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Raphael B. schrieb:
> wie von Erwin vorgeschlagen eine Doofe für
> Verpolungsschutz am Akku hinzugefügt.

Mein Handy hat natürlich eine Diode gemeint ;-)

von Dirk M. (dmd)


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Ja ja - die Autokorrektur hat mich auch schon in den Wahnsinn 
getrieben...
:-)

von Raphael B. (raphael_b)


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Platz ist eigentlich kein Problem, ich habe mich nich nicht auf ein 
Gehäuse festgelegt und will auch keinen Miniaturisierungs-Wettbewerb 
gewinnen.

Aber alle Platinen selbst herstellen war eigentlich schon das Ziel. Von 
daher werde ich nochmal mein Gehirn anstrengen müssen.

Gruß, Raphael

von Dirk M. (dmd)


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> Aber alle Platinen selbst herstellen war...

Gute Einstellung :-), das geht mir (meistens) ähnlich.
Guck dir doch mal das an:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl7705a.pdf

Vielleicht ist das das richtige...

-Dirk-

von Raphael B. (raphael_b)


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Ich hatte eigentlich eine Spannungsüberwachung geplant, die über einen 
Spannungsteiler einen Transistor schaltet. Aber bei dem Preis für das 
ic...

Vielen Dank, Dirk.

von Raphael B. (raphael_b)


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So, fertig. Hab doch nochmal alles über den Haufen geworfen. Ein Relais 
trennt den Akku, wenn es abfällt vom der Schaltung. Auf dem Steckbrett 
klappt das auch schon ganz gut.

Wenn jemand den Target-Schaltplan der fertigen 12V/5V USV möchte kann er 
sich gerne melden, jetzt bin ich aber erstmal im Bett.

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