Hi, ich möchte für ein Projekt eine Schaltung für die Ausfallsicherung
einbauen. Sprich, wenn der Netzstrom wegfällt soll ein Akku die Arbeit
übernehmen. Eine Schaltung dafür ist nicht das Problem, die existiert
bereits.
Ich möchte aber nun den Akku (1x 9V NiMh 300mAh) auch gleich laden
lassen wenn der zu schwach wird und dazu habe ich einige Fragen!
Ich habe mich entschieden, das CC verfahren mit minus-delta-U
Abschaltung zu verwenden. Zur Verfügung stehen 12V mit ca. 1A.
1. Auf dem Akku finde ich keine Angabe zum Ladestrom. Kann ich den
einfach mit 1C (sprich 300mA) laden?
2. Zur Strombegrenzung würde ich die Schaltung einsetzen, die
Elektronik-Kompendium so schön erklärt hat.
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204132.htm (mit passenden
Transistoren usw.) gibt es da einwende?
Die letzte Frage klingt vielleicht jetzt total bescheuert aber bitte
verzeiht mir!
3. Muss ich irgendwas bei der Ladespannung beachten? Kann ich einfach
die 12V anschließen und den Strom begrenzen?
Meine Gedanken zur letzten Frage: Ich habe mir gefragt, wie sich so ein
Akku verhält. Eine Strombegrenzung wird ja durch das Herunterfahren der
Spannung realisiert. Wenn ich den Akku nun mit 300mA konstant lade
dieser aber nur 100mA zieht steigt die Spannung am Akku ja an. Sofern
dieser Fall überhaupt eintreten kann (defekter Akku oder so). Sollte ich
da eine Schutzbeschaltung vorsehen?
Ich hoffe ihr könnt mir helfen. Ich habe schon unzählige Seiten zu dem
Thema gelesen, aber zur ersten Frage heißt es immer nur: "Mit welchem
Strom man lädt, hängt vom Akku ab." ^^ Ja is mir klar. Zur letzten Frage
habe ich nie etwas gefunden, daher gehe ich davon aus, dass es wohl kaum
eintritt aber mir ist lieber ich Frage einmal dumm als dass später etwas
passiert.
9V (meist 8.4V) Blöcke kann man nicht erfolgreich mit -DeltaU laden,
siehe übliche Schnelllader, siehe MAX712.
Brauchst du auch nicht, dauerladen mit C/50 reicht doch. Sei erfreut,
wenn der Akku nach 5 Jahren noch lebt. Bei Stromausfall sollte keine
Tiefentladung stattfinden, das ist das wichtigste.
Der Leguane schrieb:> 1. Auf dem Akku finde ich keine Angabe zum Ladestrom. Kann ich den> einfach mit 1C (sprich 300mA) laden?
Solche Akkus sind normalerweise nicht hochstromfest. Ich würde
dem nicht mehr als 50, notfalls 100mA zumuten.
> Ich habe mich entschieden, das CC verfahren mit minus-delta-U> Abschaltung zu verwenden.
Auch das klappt bei solchen mehrzelligen Akkus nur schlecht bis
garnicht. Vermutlich wird da nur eine Zeitbegrenzung funktionieren.
> 3. Muss ich irgendwas bei der Ladespannung beachten? Kann ich einfach> die 12V anschließen und den Strom begrenzen?
Normalerweise sollte das gehen.
Gruss
Harald
Der Leguane schrieb:> Ich möchte aber nun den Akku (1x 9V NiMh 300mAh) auch gleich laden> lassen wenn der zu schwach wird und dazu habe ich einige Fragen!
Wenn der Pufferakku schon bei (noch) vorhandener Netzspannung zu schwach
wird, ist da irgendwas suboptimal geplant. -dU Verfahren ist auch
eigentlich nur für Schnelladen von leeren Akkus interessant, welche man
im Pufferbetrieb nie haben sollte.
Ich danke für die vielen Antworten.
batman schrieb:> Wenn der Pufferakku schon bei (noch) vorhandener Netzspannung zu schwach> wird, ist da irgendwas suboptimal geplant. -dU Verfahren ist auch> eigentlich nur für Schnelladen von leeren Akkus interessant, welche man> im Pufferbetrieb nie haben sollte.
Schlechte Ausdrucksweise meiner seits, sorry! Es geht darum, dass der
Akku nach Gebrauch ggf. wieder geladen wird (sofern nötig). Die
Ladeelektronik soll dafür sorgen, dass man das Gehäuse nicht öffnen muss
und den Akku nicht entnehmen muss um ihn zu laden. GGf. tritt gerade
dann wieder ein Ereignis ein in dem der Strom weg ist, das wäre doof.
Das Laden soll nur vorgenommen werden, wenn der Akku wirklich weniger
als 50% Kapazität hat. Denn das Gerät soll mind. 1 Tag im idle überleben
können und ggf. sollen kurzzeitig Messwerte abgelesen werden können vom
Display.
Über die Messung mittels ADC muss ich mir auch noch Gedanken machen
(abgesehen ich nutze den MAX712 den ich mir noch genauer ansehen muss,
danke für den tipp!).
Harald Wilhelms schrieb:> Solche Akkus sind normalerweise nicht hochstromfest. Ich würde> dem nicht mehr als 50, notfalls 100mA zumuten.
Der Akku soll nur die nötigsten Komponenten am leben halten, der Rest
wird vom µC abgeschaltet sobald der Netzstrom weg ist. Der µC selbst ist
ein nanoWatt und der Verbrauch ist nicht sonderlich hoch. Messgeräte und
Sensoren verbrauchen intervallweise nur wenige mA. Bei Bedienung oder
für einen Alarm muss ein Summer betätigt werden also ich Schätze max.
40mA.
Harald Wilhelms schrieb:> Auch das klappt bei solchen mehrzelligen Akkus nur schlecht bis> garnicht. Vermutlich wird da nur eine Zeitbegrenzung funktionieren.
Ich habe gar nicht daran gedacht dass die 9V Akkus mehrzellig sind...
Ich wollte eig. 3 oder 4x AAA nehmen. Aber da ich die in Reihe laden
müsste oder eine komplizierte Schaltung zum trennen bauen müsste sind
die ausgeschieden. Evtl. muss ich das nochmal aufgreifen.
Vielleicht sind aber auch andere Akkus gut geeignet da ich (für den
Notfall) mit 3,3V auskomme. Ich möchte aber Spannungsschwankungen
vermeiden weil die die Schaltung beeinflussen können. Deswegen möchte
ich alles gerne über einen Liniar-Spannungsregler leiten. (akt. LM2937).
Ich suche noch nach einem IC oder einer Schaltung mit der ich eine
Spannung zwischen 2,8V und 3,8V auf stabile 3,3V bekomme. Nur hoch ist
einfach, nur runter auch ^^
Der Leguane schrieb:>> Ich habe gar nicht daran gedacht dass die 9V Akkus mehrzellig sind...> Ich wollte eig. 3 oder 4x AAA nehmen. Aber da ich die in Reihe laden> müsste oder eine komplizierte Schaltung zum trennen bauen müsste sind> die ausgeschieden. Evtl. muss ich das nochmal aufgreifen.
Ja wie jetzt...?
Die Zellen im 9V-Block liegen doch auch in reihe....
Und ja, in Reihenschaltung kann man auch NiCad (oder NiMH) laden.
> Vielleicht sind aber auch andere Akkus gut geeignet da ich (für den> Notfall) mit 3,3V auskomme.
Das geht natürlich! Nimm eine Zelle LiPo (oder andere LI-Technik)
> Ich möchte aber Spannungsschwankungen> vermeiden weil die die Schaltung beeinflussen können. Deswegen möchte> ich alles gerne über einen Liniar-Spannungsregler leiten. (akt. LM2937).
Auch das ginge mut einer Li gerade so...
> Ich suche noch nach einem IC oder einer Schaltung mit der ich eine> Spannung zwischen 2,8V und 3,8V auf stabile 3,3V bekomme. Nur hoch ist> einfach, nur runter auch ^^
Such nach Buck-Boost oder Sepic, da wirst Du fündig.
Wie schon gesagt, ich würde einen LiPo mit passendem LiPo-Regler (plus
Laderegler) nehmen und alles ist gut.
Diese 9V-Block haben bei mir immer nur ein paar Dutzend Ladezyklen
durchgehalten, dann waren die platt. Li-Technik sollte da deutlich
langlebiger sein.
Old-Papa
Der Leguane schrieb:> Ich suche noch nach einem IC oder einer Schaltung mit der ich eine> Spannung zwischen 2,8V und 3,8V auf stabile 3,3V bekomme. Nur hoch ist> einfach, nur runter auch ^^
Andere Leute machen es andersrum: Die begreifen erst, dass nur hoch oder
nur runter einfacher ist und wählen dann die Akkuspannung genau so
passend damit sie nur hoch oder nur runter wandeln müssen.
Der Leguane schrieb:> Ich wollte eig. 3 oder 4x AAA nehmen. Aber da ich die in Reihe laden> müsste oder eine komplizierte Schaltung zum trennen bauen müsste sind> die ausgeschieden. Evtl. muss ich das nochmal aufgreifen.
9V-Blöcke oder auch AAA sind relativ anfällig. Ich würde normale
AA-Zellen verwenden. (4-6 Zellen für 3.3 oder 5V)
Falls die Schaltung nur bei Raumtemperatur betrieben wird reicht ein
L200 der mit Strombegrenzung (200-500mA) und einer limitierten Spannung
ca 1.45V/Zelle + 0.7V für Rückstromdiode lädt.
Die Spannung sollte so justiert werden daß bei vollem Akku der Ladestrom
auf C/30 .. C/100 zurückgeht. Man kann natürlich zusätzlich bei vollem
Akku (reduziertem Strom) den Ladevorgang ausschalten.
Schaltung siehe Batteriewächter
Gruß Anja
batman schrieb:> Welchen Vorteil bringt denn ein halb voller Sicherungsakku gegenüber> einem ganz vollen?
Natürlich bringt ein voller mehr als ein halbvoller. Aber es geht mir ja
darum die Spezifikationen einzuhalten. Die da lauten: 24Std mit Akku
brücken bei gelegentlicher Display-Nutzung. Das sollte auch mit 50% akku
zu schaffen sein mit gutem Energiemanagement.
Old Papa schrieb:> Ja wie jetzt...?> Die Zellen im 9V-Block liegen doch auch in reihe....> Und ja, in Reihenschaltung kann man auch NiCad (oder NiMH) laden.
Ich habe gelesen, das soll schlecht sein, da die Reihenschaltung halt
jede Zelle mit dem gleichen Strom lädt und der Lade-Schluss für jede
Zelle nicht zu erkennen ist.
Old Papa schrieb:> Wie schon gesagt, ich würde einen LiPo mit passendem LiPo-Regler (plus> Laderegler) nehmen und alles ist gut.
Bei LiPo oder Li-Ion ist die Spannung ja meist 3,7V. Mein Chips machten
aber bei 3,6V schon die biege! Wie soll ich da die Spannung um 0,1V
runterbringen. Zudem die in vollem Zustand ja meist 3,8V - 4V haben?
MaWin schrieb:> Andere Leute machen es andersrum: Die begreifen erst, dass nur hoch oder> nur runter einfacher ist und wählen dann die Akkuspannung genau so> passend damit sie nur hoch oder nur runter wandeln müssen.
Das habe ich im Grunde ja auch gemacht. Ich habe eine 9V Batterie
gewählt um nur runter wandeln zu müssen und eine 12V "Netz"-Spannung
weil die einfach zu bekommen ist und hoch genug für die Bauteile die bei
"Netz"-Spannung aktiv sein müssen.
Anja schrieb:> Falls die Schaltung nur bei Raumtemperatur betrieben wird reicht ein> L200 der mit Strombegrenzung (200-500mA) und einer limitierten Spannung> ca 1.45V/Zelle + 0.7V für Rückstromdiode lädt.
Das ist auch eine Möglichkeit. Raumtemperatur wird es nicht immer haben
aber 10-30°C sind realistisch. Sollte es >30°C werden wird eh nicht
geladen (vom µC unterbrochen) da es bei >30°C zu Problemen in der
Lade-Schluss-Erkennung kommen kann habe ich gelesen.
Also meine Fragen sind eigentlich beantwortet, aber es gibt immer wieder
Anregungen und ich überdenke das mit den Akkutypen wohl nochmal. Zudem
will ich mich nochmal in den MAX712 reinlesen und in das "Buck-Boost,
Sepic". Vielleicht erreich ich da ja mehr und wenn ich einen LiPo oder
ähnliches nutze kann ich es wohl mit der -deltaU auch vergessen ^^
Ich habe nun was interessantes gefunden.
Zum einen den MAX1701 mit dem ich eine Spannung zwischen 2,7V und 5,5V
auf 3,3V bei 800mA bringen kann. Dazu vielen dank an Old Papa für den
tipp mit Sepic! Hat mir also geholfen.
Zudem noch den MAX1811. Ein LiPo oder Li-Ion ladeIC ausgelegt auf USB
Ports. Meine Schaltung wird 500mA kaum erreichen. Der Ladestrom ist ein
einstellbar zwischen 100mA und 500mA was ich auch sehr schön finde. Und
man kann gleichzeitig die anderen Bauteile betreiben, so dass der Akku
als Puffer dient. Finde ich also eine sehr schöne Sache!
Damit steht meine Wahl wohl fest. Ich werde einen LiIon Akku nehmen.
Wahrscheinlich einen Unprotected 18650 mit 3,6V 3400mAh. Der MAX1811
überwacht das laden des Akkus nur eine Abschaltung im Betrieb bei 3,0V
werde ich noch realisieren damit nichts passiert.
Zum Schluss überdenke ich wohl noch die "Netz"-Spannung. Diese werde ich
wohl auf ein 5V Netzteil (so ein Handynetzteil mit Mikrousb) anpassen
und die 12V die ich brauche generiere ich dann onBoard. Ich brauche da
nur wenige mA für einige wenige Bauteile. Dafür dann andauernd 12V
runterregeln ist auch quatsch und gleichzeitig kann dann auch der Akku
die Teile versorgen was zwar nicht wichtig ist aber eben diesen netten
Nebeneffekt hat.
Ich habe auch mal alle Bauteile durchgerechnet.
Der max. Verbrauch (errechnet) liegt bei
158 mA im Netz-Betrieb und ohne Einschränkungen.
8 mA im Batteriebetrieb und ohne Einschränkungen (CPU sleep usw.).
Wenn ich die geschätzten Zeiten mit reinrechne die ein Bauteil aktiv ist
bzw. die CPU im sleep sein wird. erhalte ich:
28,47 mAh im Netzbetrieb
1,57 mAh im Batteriebetrieb
Damit sollte ich den Akkubetrieb locker für 24h durchhalten können ^^
