Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Simpler NiMh Laderegler gesucht


von Frank S. (hobbyist)


Lesenswert?

Nachdem mein MosFET/Relais Problem gelöst ist, hätte ich noch eine Frage 
zur Ladung der drei in Reihe geschalteten im Gehäuse verbauten Eneloops.

Meine Idee ist, eine zeitgesteuerte Ladung über die vorhandene 5V 
Versorgungsspannung meiner Schaltung zu aktivieren, sobald die Eneloops 
eine bestimmte Spannung unterschreiten. Die Erfassung der Spannung und 
die Aktivierung der zeitgesteuerten Ladung bekomme ich hin.

Aber wie lade ich die drei Eneloops? Muss die Spannung auf ein 
bestimmtes Niveau gesenkt werden oder läuft das über eine 
Konstantstromquelle? Die Forensuche war leider nicht erfolgreich, da es 
bei den allermeisten Fragen um konstante Ladung mit I/10 oder kleiner 
ging oder den Einsatz von Lade-ICs. Das möchte ich aber eigentlich 
umgehen, indem ich wie geschrieben, zeitgesteuert lade. Ich weiß, dass 
das für die Akkus nicht optimal ist, aber das würde mir das manuelle 
Nachladen ersparen.

Ich könnte über den PWM-Ausgang des µC einen MosFET oder was auch immer 
ansteuern, falls das zielführend wäre.

Zur Ladung stehen etwa 3W, also 500mA bei 5V zur Verfügung.
Wenn es gar nicht anders geht, könnte ich auch die 12V Versorgung 
anzapfen. Das möchte ich aber wenn irgend möglich vermeiden.

Hat jemand ein Link zu einer solchen Ladeschaltung oder kann mir 
erklären, wie man so etwas aufbaut?

Frank

: Verschoben durch Admin
von Frank S. (hobbyist)


Lesenswert?

Über Umwege habe ich einen Beitrag von MaWin gefunden, der ziemlich gut 
zu meinem Problem passt. Damit ließe sich eine Konstantstromquelle 
aufbauen, die ich zeitgesteuert einschalten kann. Nur leider verstehe 
ich den Aufbau nicht ganz.

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.21

"...Die letzte Variante mit einem OpAmp wie TLC271 ist für eine 
konstante Versorgungsspannung vorgesehen, die dafür nur so hoch wie die 
maximal zum Laden benötigte Spannung von 2V/Zelle sein muss. Wenn 
Spannungsteiler R1 und R2 0.1V bildet (also z.B. 49k und 1k bei 5V), 
dann muss bei 0.1V durch R3 der gewünschte Ladestrom fliessen (also z.B. 
1.42 Ohm für 70mA)..."

(die ersten drei Schaltungen zeigen zuvor vorgestellte Lösungen. Mir 
geht es um die rechte Schaltung)

                     +-----+    --+------+-----------+
   +--|>|--+  --+  --|LM317|-+    R1     |          Akku
   |       |    |    +--+--+ R    +-----|+\          |
   |     Lampe  R       +----+    R2    |  >--100R--|< NPN oder NMOSFET
 Trafo     |    |       |         |  +--|-/          |E
   |     Akku Akku    Akku        |  +---)-----------+
   |       |    |       |         |      |           R3
   +-------+  --+  -----+       --+------+-----------+


Ich werde aus dem Schaltbild nicht schlau. Eingangsspannung, 
Widerstände, Akku und NPN verstehe ich, aber wie genau muss der TLC271 
dort angeschlossen werden?

Pinbelegung TLC271
http://www.ezk.cz/images/tl061.jpg

Pin4 und Pin7 kommen an die Versorgungsspannung. Pin6 (OUT) wird an den 
100R Widerstand gehen, denke ich. Aber beim Rest kann ich nur raten.

Frank

: Bearbeitet durch User
von karadur (Gast)


Lesenswert?

Hallo

der -Eingang des OPs an die Verbindung R3 und Emitter.
+Eingang an den Spannungsteiler.

Die Schaltung ist eine spannungsgesteuerte Stromquelle. Die Spannung 
über R3 ist proportional zum Strom durch den Akku.

von Frank S. (hobbyist)


Lesenswert?

Danke für fehlenden Infos zum Anschluss. Die Spannung wird, so wie ich 
es verstehe, durch den Spannungsteiler vorgegeben und beträgt rund 0,1V. 
Wenn ich davon ausgehend und der Tatsache, dass ich keine kleineren 
Widerstände als 1R habe, 4 x 1R parallel schalte, komme ich auf 0,25R 
und somit auf 400mA, die in den Akku gehen.

Habe ich das soweit richtig verstanden? Denn dann wäre mein Problem mit 
der Akkuladung sehr einfach und elegant gelöst.

Frank

von Wollmilchsau (Gast)


Lesenswert?

Frank Saner schrieb:
>                      +-----+    --+------+-----------+
>    +--|>|--+  --+  --|LM317|-+    R1     7          Akku
>    |       |    |    +--+--+ R    +----3|+\          |
>    |     Lampe  R       +----+    R2    |  >6-100R--|< NPN oder NMOSFET
>  Trafo     |    |       |         |  +-2|-/          |E
>    |     Akku Akku    Akku        |  +---)-----------+
>    |       |    |       |         |      4           R3
>    +-------+  --+  -----+       --+------+-----------+

von Frank S. (hobbyist)


Lesenswert?

Aaaaah, jetzt ist der Knoten geplatzt. Die Pluszeichen an der 
eingesetzten "2" bedeuten nur, dass es eine Verbindung mit "180 Grad 
Drehung" ist und die Klammer bedeutet, "Brücke" oder "nicht verbunden". 
Somit geht Pin2 auf die Verbindung E/R2. Mir war die Bedeutung der 
einzelnen Zeichen nicht ganz klar, so dass ich nicht drauf gekommen bin. 
Aber nun sollte es klappen.

Danke für die bildliche Erklärung!

Frank

: Bearbeitet durch User
von karadur (Gast)


Lesenswert?

@frank

soweit richtig, aber bei der OP Wahl einen nehmen der mit den Eingängen 
so Nahe an 0V kommt.

von Frank S. (hobbyist)


Lesenswert?

Ich würde den von MaWin vorgeschlagenen Typ TLC271 nehmen. Den hätte ich 
sogar noch in der Kramkiste liegen. Passt der etwa nicht?

Das Datenblatt von reichelt sagt dazu:

    Versorgungsspannung
    +3 … +16 VDC

    Eingangsspannung
    -0,2 … +8,5 VDC

Dann sollte das doch passen.

Frank

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Frank Saner schrieb:

> Denn dann wäre mein Problem mit
> der Akkuladung sehr einfach und elegant gelöst.

Einfach vielleicht, elegant eher nicht, da Du keine Ladeend-
Erkennung hast. Normalerweise sollte man bei einer solchen
Ladung höchstens 1/10 der Kapazität als Ladestrom vorsehen.
Trotzdem wird die Lebensdauer der Akkus leiden.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Frank Saner schrieb:
> Aber wie lade ich die drei Eneloops?

MAX712

Frank Saner schrieb:
> Ich werde aus dem Schaltbild nicht schlau.

Das sind 4 verschiedene Möglichkeiten einen (halbwegs) konstanten Strom 
zu erzeugen, mit nach rechts steigender Qualität.

Frank Saner schrieb:
> Ich würde den von MaWin vorgeschlagenen Typ TLC271 nehmen.

Dir hilft keine davon, denn du weisst nicht, wann der Akku voll ist. Du 
müsstest eine -DeltaU Erkennung hinzuprogrammieren.
Nimm also den MAX712.

von Frank S. (hobbyist)


Lesenswert?

Das die Lösung nicht optimal ist und die Lebensdauer der Akkus leidet, 
ist mir klar. Aber in meiner Anwendung ist die Lösung für mich okay. Die 
Akkus werden nie ganz leer gezogen aber auch nie ganz voll geladen, 
wodurch sie nicht überladen können.

Ich werde die Akkus leer laufen lassen, bis der "Akku-Spannungs-Warner" 
anschlägt und dann im Ladegerät nachladen. Das Ladegerät zeigt mir an, 
wie viel Kapazität reinpasst. Das werde ich ein paar mal machen und 
erhalte so einen relativ genauen Wert.

Darauf basierend werde ich dann die Zeit berechnen, die der Akku mit dem 
vorgegebenen Strom geladen wird. Dann sollte das zumindest in etwa 
passen.

Frank

edit: @MaWin: Das es vier verschiedene Schaltungen mit nach recht 
steigender Qualität sind, hatte ich schon verstanden. Mir ging es nur 
darum, wie genau der OP angeschlossen wird. Ein Max712/713 braucht bei 3 
NiMh Zellen eine höhere Spannung als 5V. Daher (und wegen des Preises) 
habe ich die Idee recht schnell wieder verworfen und nach einer 
Alternative gesucht, die ich in Deiner Schaltung gefunden habe.

: Bearbeitet durch User
von Wollmilchsau (Gast)


Lesenswert?

Frank Saner schrieb:
> Eingangsspannung
>     -0,2 … +8,5 VDC
>
> Dann sollte das doch passen.

Leider nicht, weil ja auch der Ladestrom sinkt und dann geht auch die
Spannung am R3 in den Keller. Rechne mal nach.

Frank Saner schrieb:
> Akkus werden nie ganz leer gezogen aber auch nie ganz voll geladen,
> wodurch sie nicht überladen können.

Das erste kann man ja noch nachvollziehen, aber wie leer ist ja für
das widerladen nicht ganz unwichtig.

Frank Saner schrieb:
> Darauf basierend werde ich dann die Zeit berechnen, die der Akku mit dem
> vorgegebenen Strom geladen wird.

Die Zeit wird mit schlechter werdenden Akkus aber auch zur
Variable werden. Wird also wirklich in etwa so über den Daumen
sein.

Frank Saner schrieb:
> (und wegen des Preises)

Wo hast du denn gesucht?

von karadur (Gast)


Lesenswert?

Hallo

die Spannung an R3 sinkt. Aber nicht bis -0.2V.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Frank Saner schrieb:
> Ein Max712/713 braucht bei 3 NiMh Zellen eine höhere Spannung als 5V.

Du brauchst immer mehr als USB Spannung (>4.3V am Kabelende) um 3 NiMH 
in Reihe unter allen widrigen Umständen vollbekommen zu können, 
1.6V/Zelle sind möglich bevor der -DeltaU Peak kommt, die üblichen NiMH 
Lader schalten erst bei 1.9V/Zelle mit Fehlermeldung ab.

Man könnte jede Zelle einzeln laden und erst zum Verbrauch in Reihe 
schalten (bei geringem Verbrauch mit Analogschaltern) aber das ist eher 
aufwändiger als ein step up vor dem Laderegler.

Ein Ansatz, der nur unter günstigen Umständen (5V an oberer Toleranz von 
5V+5%, dickes kurzes USB Kabel ohne relevanten Verlust so dass noch über 
5V ankommen, Akkus so frisch mit so gerigem Innenwiderstand dass der 
-DeltaU Peak unter 1.5V/Zelle kommt) funktionieren, ist immer Pfusch.

von Frank S. (hobbyist)


Lesenswert?

Danke für die Infos. Die Zellen per Schalter zu "vereinzeln" ist etwas 
zuviel des Guten für meine Anwendung, aber die Idee ist nicht schlecht.

Die Spannung liegt ziemlich exakt bei 5V und ist bis 2A belastbar. Es 
handelt sich nicht um einen USB-Anschluss. Damit stünden theoretisch 
etwas mehr als 1,6V pro Zelle zur Verfügung. Auch wenn es nicht optimal 
ist, müsste es doch funktionierten. Ich werde das die Tage mal aufbauen 
und testen.

Frank

von Anja (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

Ich würde für die Anwendung einen LT1763 (0.5A mit Steuereingang) 
verwenden.
Der verhält sich am Ausgang wie eine Diode.

Es fließt also bei ausgeschaltetem Netzteil nur ein kleiner
Leckstrom über den (hochohmigen) Ausgangsspannungsteiler.

Die Ausgangsspannung auf ca 4,4V einstellen. (Überladung bei 
Raumtemperatur und ggf. abgestürztem Prozessor vermeiden).

Eventuell noch ein kleiner Widerstand in Serie zum Ausgang um den 
Maximalstrom zu trimmen.

Gruß Anja

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.