ATtiny85 und simple Ladeschaltung für NiMh 2,4 V

Gast #4364310
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Hallo,
ich beschäftige mich seit kurzem erst mit dem Thema und will lernen. Ich 
habe eine LED-Kerze aufgeschraubt und will eine Schaltung mit einem 
ATtiny nachbauen, die auch einen kleinen NiMh Akku laden kann.
Der Akku hat 2,4 V und 100 mAh. Die Ladespannung ist durch einen 
Spannungsregler 7806 vorgegeben, ich möchte die Ladeschale des Originals 
nämlich gerne unverändert verwenden.
Sobald das Dingens also in die Ladeschale gesteckt wird, habe ich +6V. 
Kann ich den Akku so wie in dem Schaltbild damit laden?
Mir ist bewusst, dass das die HauDrauf-Methode für einen Akku bedeutet, 
deshalb soll die Spannung durch Widerstände auf 3 V begrenzt werden und 
10-20 mA. Ich habe auch schon andere Beiträge gelesen mit z.B. LM317 
u.a. und ich kenne auch die Diskussionen zu "richtig laden".
Vielen Dank für eure Starthilfe.
Angehängte Dateien:
#4364326
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@ Tobi (Gast)

>Kann ich den Akku so wie in dem Schaltbild damit laden?

Ja.

>Mir ist bewusst, dass das die HauDrauf-Methode für einen Akku bedeutet,

Nö.

>deshalb soll die Spannung durch Widerstände auf 3 V begrenzt werden und
>10-20 mA.

Wozu? Das macht schon der Transistor und der Emitterwiderstand, das ist 
eine einfache Konstantstromquelle.

Trotzdem ist dein Schaltplan etwas komisch. Denn der Transistor kann so 
nie gesperrt werden, denn dein ATtiny hängt ja nur am Akku, nicht aber 
an der deutlich höheren Ladespannung von 6V.
Gast #4364344
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>> >Kann ich den Akku so wie in dem Schaltbild damit laden?
> Ja.

Nein! Der Transistor wird immer Leiten, weil die Spannung an seiner 
Basis 0V oder 2,4V ist. Das ist immer weniger als die Spannung am 
Emitter, deswegen leitet er immer.

Wozu soll der Transistor überhaupt gut sein? Willst du damit den Strom 
zwischen zwei Werten umschalten? Das wird kaum nötig sein.

Da stellt sich auch die Frage: Wie willst du erkennen, das der Akku voll 
ist? An der Spannung kannst du das ganz sicher nicht erkennen.

Also wird es wohl eher darauf hinauslaufen, dass du den Ladezustand gar 
nicht erkennst, und den Akku mit maximal 1/20C Strom dauer-lädst.
Gast #4365623
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Danke für die Hinweise, so macht Basteln Spaß.
Eine U/I-Erkennung für den Ladezustand des Akkus ist nicht vorgesehen. 
Länger als bis zum Schlafengehen sind die Akkus aber garantiert nicht 
angeschlossen, und das sollte doch eine Zeit lang funktionieren.

Könnte ich mir, wie vorgeschlagen, den Transistor tatsächlich sparen und 
mit einer Zenerdiode die Spannung auf z.B. 3V stabilisieren? Widerstand 
R1 wäre dann bei 3V und 20mA also 150 Ohm.
Nochmals Danke für Hinweise.
Angehängte Dateien:
#4365711
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@ Tobi (Gast)

>Danke, das werde ich probieren. Mit dieser "Schaltung" ließe sich dann
>doch eigentlich auch ein Akku mit 3,6V laden (und einer Z-Diode mit 3,6V
>entsprechend), richtig?

Jain. Z-Dioden unter 6V haben Bananenkennlinien und keinen harten Knick. 
Alles sehr schwammig. Für die Sachen hier reicht das aber. Bei kleinen 
Strömen verkraften die Akkus eine dauerhafte "überladung".
Wenn es genauer sein soll, nimm einen TL431 bzw. TLV431. Das sind aktiv 
nachgebildete Z-Dioden mit SEHR genauer Z-Spannung und ultrascharfer 
Kennlinie.

Beitrag "Re: 2.7V Supercaps ohne Balancer in Serie schalten"
Gast #4365780
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Wenn der Akku 2,4V hat, was soll dann eine dazu parallel geschaltete 
Zenerdiode stabilisieren?

Nichts!

Aber wenn die Akkus nicht fest eingelötet sind, kann die Zenerdiode als 
Überspannungsschutz dienen.
Gast #4365957
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Okay, aber ich lerne erst die Grundlagen, deshalb verstehe ich das 
nicht. Mein Gedankenweg: die stabilisierte Spannung von 6V (durch den 
7806) kommt an und der Akku hat 2,4V, also sagen wir maximale 
Ladespannung piMalDaumen 3V. Strom, wenn ich das richtig verstehe, 
fließt nur soviel wie das Potentialgefälle zulässt und der Akku selbst, 
wird also vermutlich nicht mehr als 1/10C sein. Korrekt soweit? Deshalb 
dachte ich, ich muss eine stabile Spannung von eben besagten 3V 
bereitstellen, sonst brutzelt der Akku ja bis 6V weiter. Und das sollte 
eben mit Hilfe der Z-Diode passieren. Also aus den 6V irgendwie 3V 
machen.
#4365968
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@Tobi (Gast)

>nicht. Mein Gedankenweg: die stabilisierte Spannung von 6V (durch den
>7806) kommt an und der Akku hat 2,4V, also sagen wir maximale
>Ladespannung piMalDaumen 3V. Strom, wenn ich das richtig verstehe,
>fließt nur soviel wie das Potentialgefälle zulässt und der Akku selbst,
>wird also vermutlich nicht mehr als 1/10C sein. Korrekt soweit?

Ja.

> Deshalb
>dachte ich, ich muss eine stabile Spannung von eben besagten 3V
>bereitstellen, sonst brutzelt der Akku ja bis 6V weiter.

Nein. Der Akku steigt nicht weiter in der Ladespannung, wenn er voll 
ist, bei NiMH geht die Spannung sogar leicht zurück. Die überschüssige 
Ladung wird in Wärme im Akku umgesetzt. Bei sehr kleinen Ladeströmen ist 
das unkritisch (bei NiMH!).

> Und das sollte
>eben mit Hilfe der Z-Diode passieren. Also aus den 6V irgendwie 3V
>machen.

Hier nicht. Die Z-Diode sollte IDEAL beim Erreichen der 
Ladeschlußspannung den gesamten Ladestrom übernehmen, sodaß kein Strom 
mehr in den Akku fließt. Das geht real aber nur, wenn die Z-Diode sehr 
genau und sehr STEIL (Kennlinie) ist. Normale 3,3V Z-Dioden sind das 
aber nicht, das sind Bananen ;-)

https://de.wikipedia.org/wiki/Z-Diode

https://de.wikipedia.org/wiki/Z-Diode#/media/File:Kennlinie_Z-Diode.svg
Gast #4367707
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Die Z-Diode hilft dem Akku gar nicht.

Der Ladestrom muss durch eine elektronische Schaltung begrenzt werden, 
zum Beispiel einem Widerstand. Ohne Widerstand wäre in deinem Fall der 
7086 Regler der begrenzende Faktor, der lässt nicht viel mehr als 1A 
fließen.

Bei 1A Ladestrom (also ohne Widerstand) würde der leer Akku zunächst 
recht schnell geladen. Wenn er voll geladen ist, fließt der Strom aber 
weiter. Die ganze Energie setzt der Akku dann in Wärme um. Er wird heiß 
und verschleißt dadurch sehr schnell.

Einen 2000mAH kann man mit 100mA oder weniger jedoch ruhigen Gewissens 
dauer-laden. Die Wärmeentwicklung hält sich dann nämlich in Grenzen, die 
dem Akku nur wenig schaden.

Also begrenzt du den Strom durch einen Widerstand auf etwa 1/20 tel von 
der Kapazität.

Die Z-Diode hilft aber dem Mikrocontroller für den Fall, dass der Akku 
entfernt wird oder wegen Verschleiß hochohmig wird. Denn dann kann beim 
Laden deutlich mehr als 3V anliegen. Viel mehr als 3,3V kann es nicht 
werden, weil die Z-Diode dann den Strom aufnimmt. Dann wird die Diode 
allerdings warm, sie muss also entsprechend Belastbar sein. Ein bisschen 
Frischluft wäre hier nicht schlecht. In einem engen geschlossenem 
Gehäuse könnte die Diode überhitzen.
Gast #4367714
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> Die Z-Diode sollte IDEAL beim Erreichen der
> Ladeschlußspannung den gesamten Ladestrom übernehmen

Nur haben Nickel Akkus keine definierte Ladeschlußspannung. Das Ende des 
Ladevorgangs erkennt man nur daran, dass der Akku damit beginnt, die 
Energie in Wärme umzusetzen. Das wiederum kann man thermisch messen, 
oder man erkennt es an der leicht absackenden Spannung. Doch der 
Konkrete Spannungswert ist wieder bei jedem Akku anders und verändert 
sich auch mit der Zeit.

Deswegen eignen Dioden sich keinesfalls, den Ladevorgang von Nickel 
Akkus zu regeln.

Bei Blei und Lithium Akkus kann man mit konstanten Lade-Schluss 
Spannungen arbeiten. Aber nicht bei Nickel Akkus.

> Strom, wenn ich das richtig verstehe, fließt nur soviel
> wie das Potentialgefälle zulässt und der Akku selbst,
> wird also vermutlich nicht mehr als 1/10C sein.

Nein, das wäre nur bei Bleiakkus der Fall. Die kannst du mit einer 
konstanten Spannung laden, den Strom regelt der Akku selbst. Wobei ein 
ganz leerer Akku am Anfang erheblich mehr als 1/10C ziehen wird. Bei 
Lithium Akkus muss man den Strom begrenzen, sie laden sich sonst am 
Anfang zu schnell auf und explodieren. Erst ab ca 80% Ladung sinkt der 
Strom von selbst ab.

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