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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Supercaps in Reihe schalten


Autor: Kai S. (kai_s7)
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Hallo,
Für ein Hochschulprojekt möchte ich ein Solarmodul als Energiequelle 
verwenden und in Reihe-geschaltene Supercaps für eine stabile 
Stromzufuhr verwenden.
Ich habe meinen Bachelor im Maschinenbau, jedoch wenig mit 
Elektrotechnik zu tun gehabt, sowie sehr selten etwas "gebastelt".
Nun zur Frage.
Wie schalte ich die Supercaps am besten in Reihe? Gibt es irgendein 
Bord, wo ich die Supercaps einfach reinstecken kann oder muss ich Kabel 
anlöten?
Die bereits bestellten Supercaps sind die folgenden:
https://www.conrad.de/de/doppelschicht-kondensator...

Danke!

: Verschoben durch Moderator
Autor: Wolfgang (Gast)
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Kai S. schrieb:
> ... in Reihe-geschaltene Supercaps für eine stabile
> Stromzufuhr verwenden.

Bei Reihenschaltung musst du dir eine Schaltung überlegen, die dafür 
sorgt, dass die Spannung sich gleichmäßig auf die Einzelkondensatoren 
verteilt. Sonst kann es durch unterschiedliche Kapazitäten/Leckströme 
schnell passieren, das ein einzelner mehr als seine Maximalspannung 
abbekommt.

Autor: Kai S. (kai_s7)
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Danke für die Rückmeldung.
Ich habe bereits gelesen, dass ein hochohmiger Widerstand parallel zum 
Kondensator dafür sorgen kann.
Aber wie schalte ich diese Bauteile praktisch zusammen. Ich habe 
gesehen, dass einige Bords benutzen, mit denen ich niemals zutun hatte.
Gibt es eine Literatur oder Website, wo ich mich in diese einfachen 
Grundlagen einarbeiten kann?
Danke im Voraus.

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Kai S. schrieb:
> Aber wie schalte ich diese Bauteile praktisch zusammen.

Das hängt u.a. auch davon ab, wieviel Spannung und Strom die Solarzelle 
liefert. Bei 3V max. pro Kondensator und kleinem Ladestrom ist es z.B. 
auch möglich, über jeden Kondensator eine Z-Diode mit 2,7V zu legen 
(besser aber eine Schaltung mit TL431 für steiles Ansprechen). 
Hochohmige Widerstände können keine gleichmässige Ladung garantieren, je 
höher die Streuungen der Kondensatoren, desto unterschiedlicher nehmen 
diese Ladung auf. Ausserdem entladen Widerstände natürlich die 
Kondensatoren.
Stichworte: Capacitor Bank, Balancing, Charging

Bedenke übrigens, das die Reihenschaltung die Kapazität vermindert, 2 
Stück 50F in Reihe sind nur noch 25F/6V, 3 Stück in Reihe dann nur noch 
etwa 16-17F/9V für die Gesamtanordnung.
Oft ist es also besser, nur einen C zu nehmen, der die Gesamtspannung 
auch ohne Tricks verträgt.

: Bearbeitet durch User
Autor: Waldemar Z. (waldemar_z)
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> Bedenke übrigens, das die Reihenschaltung die Kapazität vermindert, 2 Stück 50F 
in Reihe sind nur noch 25F/6V, 3 Stück in Reihe dann nur noch etwa 16-17F/9V für 
die Gesamtanordnung.

Das gilt aber nur, wenn die Eingangsspannung unverändert bleibt.
Ansonsten, falls man alles richtig bemessen hat, hat man die Kapazität 
eines Kondis. Also in dem Fall 50F.

: Bearbeitet durch User
Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Waldemar Z. schrieb:
> Das gilt aber nur, wenn die Eingangsspannung unverändert bleibt.

Deswegen habe ich ja die resultierende Spannungsfestigkeit mit 
rangeschrieben :-P

Autor: Baldrian (Gast)
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Waldemar Z. schrieb:
>> Bedenke übrigens, das die Reihenschaltung die Kapazität vermindert, 2 Stück 50F
> in Reihe sind nur noch 25F/6V, 3 Stück in Reihe dann nur noch etwa 16-17F/9V für
> die Gesamtanordnung.
>
> Das gilt aber nur, wenn die Eingangsspannung unverändert bleibt.
> Ansonsten, falls man alles richtig bemessen hat, hat man die Kapazität
> eines Kondis. Also in dem Fall 50F.

Was willst du zum Ausdruck bringen?

Wenn drei Kondensator von 50 F in Reihe geschaltet werden, dann beträgt 
die Gesamtkapazität 50 F / 3.

Autor: Waldemar Z. (waldemar_z)
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> Wenn drei Kondensator von 50 F in Reihe geschaltet werden, dann beträgt die 
Gesamtkapazität 50 F / 3.

Ja, das gilt eben nur bei unveränderter Quellenspannung.

Angenommen ein Kondi wird mit 3V aufgeladen, dann hat er 50F*3V=150As 
gespeichert.

Lädt man nun drei Kondis in Reihe mit 3V auf, wird theoretisch jeder auf 
1V aufgeladen. 1V*50F*3=150As (50As in einem). Alle zusammen speichern 
so viel Ladung wie der eine oben. So sind die Kondis aber nicht komplett 
geladen. Hebt man nun die Eingangsspannung auf 3*3V=9V ergeben sich 
9V*50F/3=150As in jedem Kondensator und damit 150As/3V=50F.

: Bearbeitet durch User
Autor: John D. (drake)
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Offensichtlich hast du "Ladung" und "Kapazität" nicht ganz verstanden...

Die Kapazität hängt nicht von der gerade anliegenden Spannung ab 
(Effekte wie bei Keramikkondensatoren einmal ignoriert).

Autor: Waldemar Z. (waldemar_z)
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John D. schrieb:
> Offensichtlich hast du "Ladung" und "Kapazität" nicht ganz verstanden...
>
> Die Kapazität hängt nicht von der gerade anliegenden Spannung ab
> (Effekte wie bei Keramikkondensatoren einmal ignoriert).

Aber sicher tut sie das: F=As/V

Autor: John D. (drake)
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Wow.

Autor: Der Andere (Gast)
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Waldemar Z. schrieb:
> Alle zusammen speichern
> so viel Ladung wie der eine oben.

Aber nur Partialladungen

Und damit dein soeben von dir entdecktes Paradoxon keines ist ist die 
gespeicherte Energie auch E = (CU²)/2

Oder anders: Wenn du 3 Kondensatoren mit 1V bei 50F pro Kondensator 
lädst hast du 50C (Coulomb = As) in jeden geladen.
Wenn du die aber jetzt (auf 1V geladen) in Reihe schaltest wirst du nur 
50 C entnehmen können. Dann ist aber die Gesamtspannung von 3 auf 0V 
gesunken, also ist die Kapazität nur 1/3!

Also bitte nicht hier die Anfänger mit deiner Pseudophysik verwirren.

Autor: Waldemar Z. (waldemar_z)
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> Also bitte nicht hier die Anfänger mit deiner Pseudophysik verwirren.

Ist ja gut :)

Autor: Werner H. (werner45)
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1 Farad ist ja 1 As Ladung, umgerechnet in Ah ist das 1 / 3600 davon.

Ein Akku mit 1 Ah enspricht also einer Ladung von 3600 F.
Ein Akku mit 100 Ah gleicht einem Kondensator von 360000 F.
Außerdem hält er die Spannung bei Belastung weitgehend konstant und ist 
billiger als eine Kondensatorbatterie.

Das ist der Grund, warum zum Speichern Akkus verwendet werden, 
Kondensatoren nur für Sonderfälle, z.B. für hohe Stoßströme.

Gruß   -   Werner

Autor: Der Andere (Gast)
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Werner H. schrieb:
> , umgerechnet in Ah ist das 1 / 3600 davon.

das ist falsch. Ein Farad ist eine Kapazität, die Ladung hängt dann von 
der Spannung ab. Ein Kondensator von 1F kann bei 10V 10As speichern.

Was du meinst ist 1 Coulomb (C) entspricht 1As.

Autor: Der Andere (Gast)
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Sorry da ist beim Markieren und Zitieren was schiefgelaufen.
Das "das ist falsch. Ein Farad ist eine Kapazität, ..." bezog sich auf:

Werner H. schrieb:
> 1 Farad ist ja 1 As Ladung, ...

Autor: Wolfgang (Gast)
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Waldemar Z. schrieb:
>> Die Kapazität hängt nicht von der gerade anliegenden Spannung ab
>> (Effekte wie bei Keramikkondensatoren einmal ignoriert).
>
> Aber sicher tut sie das: F=As/V

Hüstel ...

Q = C * U

Die Ladung hängt von der Spannung ab, aber nicht die Kapazität.

Autor: Sebastian S. (amateur)
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Die Idee mit der Reihenschaltung würde ich mir abschminken.

Die Streuung bei den Werten (Kapazität und Selbstentladung) ist zu groß.

Über die Idee, mit den parallel geschalteten Widerständen, sollten wir 
doch gleich den Mantel des Vergessens decken.

Mach Dich mal schlau, was die Funktion des Step-Up Wandlers betrifft. 
Dessen Verluste liegen um Größenordnungen unter denen von nur halb 
gefüllten Supercaps.

Ja, es gibt Schaltungen, die automatisch dafür sorgen, dass die 
Beteiligten alle im gleichen Zustand gehalten werden. Aber die sind nur 
dann sinnvoll, wenn es um "richtige" Ladungen geht.

Bist Du Dir eigentlich sicher, dass Du auch weist, was man mit einem 
(oder mehreren) geladenen Kondensator überhaupt anfangen kann? 
Leistungsmäßig?

: Bearbeitet durch User
Autor: Waldemar Z. (waldemar_z39)
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> Die Ladung hängt von der Spannung ab, aber nicht die Kapazität.

Ja, richtig. Habe mich verlesen da oben.

Autor: Kai S. (kai_s7)
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Hallo,
danke für die ausführliche und seriöse Rückmeldung.
Kurz zu meiner Situation.
Ich möchte ein Arduino-Fahrzeugmodell bauen und es mit einem Solarmodul 
(9V, ca. 1W ) antreiben.
Da es Situationen geben wird, wo das Fahrzeug mal im Schatten ist, habe 
ich an Supercaps gedacht.
Leider habe ich kein Supercap gefunden, welches eine maximale Spannung 
von 9V bewältigen kann. Daher habe ich 4 von den oben beschriebenen 
Supercaps bestellt (3V, 50F), die ich in Reihe schalten wollte. Da 
ergibt sich eine summierte Spannung von 12 V und eine Kapazität von etwa 
10 F, was reichen müsste.
Die Supercaps sind bereits bestellt.
Für jede Hilfe bin ich dankbar, vor allem auf die nötigen Grundlagen 
(praktisch!), in die ich mich einarbeiten werde.
Danke im Voraus!

Autor: Kai S. (kai_s7)
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Sebastian S. schrieb:
> Die Idee mit der Reihenschaltung würde ich mir abschminken.
>
> Die Streuung bei den Werten (Kapazität und Selbstentladung) ist zu groß.
>
> Über die Idee, mit den parallel geschalteten Widerständen, sollten wir
> doch gleich den Mantel des Vergessens decken.
>
> Mach Dich mal schlau, was die Funktion des Step-Up Wandlers betrifft.
> Dessen Verluste liegen um Größenordnungen unter denen von nur halb
> gefüllten Supercaps.
>
> Ja, es gibt Schaltungen, die automatisch dafür sorgen, dass die
> Beteiligten alle im gleichen Zustand gehalten werden. Aber die sind nur
> dann sinnvoll, wenn es um "richtige" Ladungen geht.
>
> Bist Du Dir eigentlich sicher, dass Du auch weist, was man mit einem
> (oder mehreren) geladenen Kondensator überhaupt anfangen kann?
> Leistungsmäßig?

Hallo,
danke für die ausführliche und seriöse Rückmeldung.
Kurz zu meiner Situation.
Ich möchte ein Arduino-Fahrzeugmodell bauen und es mit einem Solarmodul 
(9V, ca. 1W ) antreiben.
Da es Situationen geben wird, wo das Fahrzeug mal im Schatten ist, habe 
ich an Supercaps gedacht.
Leider habe ich kein Supercap gefunden, welches eine maximale Spannung 
von 9V bewältigen kann. Daher habe ich 4 von den oben beschriebenen 
Supercaps bestellt (3V, 50F), die ich in Reihe schalten wollte. Da 
ergibt sich eine summierte Spannung von 12 V und eine Kapazität von etwa 
10 F, was reichen müsste.
Die Supercaps sind bereits bestellt.
Für jede Hilfe bin ich dankbar, vor allem auf die nötigen Grundlagen 
(praktisch!), in die ich mich einarbeiten werde.
Danke im Voraus!

Autor: Waldemar Z. (waldemar_z)
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Mit NiMH- oder Li-Akkus wäre das vermutlicht besser und günstiger 
gelöst.
Mit diesen Caps wirst du wahrschenlich im Schatten nicht weit kommen.
Ganz davon abgesehen, dass dein Solarmodul sogar in der Sonne sicher 
nicht genug Strom für den Antrieb liefern kann.

: Bearbeitet durch User
Autor: Homo Habilis (Gast)
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Waldemar Z. schrieb:
> Ganz davon abgesehen, dass dein Solarmodul sogar in der Sonne sicher
> nicht genug Strom für den Antrieb liefern kann.

Nicht so vorschnell...

Wer weiß denn schon (ohne Angabe, bis jetzt), welches 
Fahrzeit/Fahrpausen-Verhältnis da im Raum steht? (Marsrover?) ^^

Na, grundsätzlich wird das wohl schon ein Problem, nehme ich an. Auch v. 
m. genannter Umstand rettet wohl nicht über den Bedarf eines Akkus 
hinweg. Außer, die Fahrtzeiten wären verblüffend kurz, vielleicht.

@TO: Wenn Du Dich beeilst, kannst Du die Bestellung noch stornieren...

Autor: Sebastian S. (amateur)
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Auch drei Supercaps werden dem Elektromotor kaum ein müdes Ruckeln 
entlocken. Schon gar keine Fahrt, weg von seinem schattigen Plätzchen.

Schau (rechne) mal nach, was Dein Elektromotor in nur einer Sekunde an 
Leitung verbrät und schau dann was Du aus ein paar Supercaps, bei voller 
Ladung, raus saugen kannst.

: Bearbeitet durch User
Autor: Stephan (Gast)
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Sebastian S. schrieb:
> Schau (rechne) mal aus, was Dein Elektromotor in nur einer Sekunde an
> Leitung verbrät und schau dann was Du aus ein paar Supercaps, bei voller
> Ladung, raus saugen kannst.

Das wird der TE doch hoffentlich schon hinreichend gemacht haben..
z.B. ob das Gefährt mit der Solar-Zelle bei optimalem Licht überhaupt 
zuckt... (muss natürlich weit mehr als ein Zucken sein)

Solarmodul, 9V, 1W > damit muss das Gefährt bei sehr gutem Licht erst 
mal absolut problemlos fahren. Wird man max. 400mW ansetzen können.
Verbrauch darf also bei max. 50mA@8V liegen. Praktisch sollten es eher 
15mA@8V sein.
Ein 10F Supercap (mit U-max 12V), auf 9V geladen und mit einem 
angenommen zulässigen Drop auf 6V hat nutzbare 30 As.
Macht bei 50mA 600 Sekunden. Das passt schon, wenn es denn mal praxisnah 
getestet wurde...

Ich würde das aber mit LiPo als Puffer bauen. Am besten mit 1s (3.7V) 
als Versorgung.
Wenn es als Demo-Objekt dienen soll, dann evtl. mit Supercap (den man 
auch auf 0V entladen kann) aber nur mit einem > 2.7V als Versorgung.
Und für den Maschinebauer: kleiner Akku und Solarmodul als "Ballast".

Den Sinn für ein Modell mit 9V Betriebsspannung bei der Mini-Leistung 
sehe ich nicht.

Autor: U. M. (oeletronika)
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Hallo,
> Kai S. schrieb:
> Leider habe ich kein Supercap gefunden, welches eine maximale Spannung
> von 9V bewältigen kann.
Ja, das ist leider so, das diese Vielschichtkondensatoren als 
Einzelzelle nur für eine übliche Nennspannung von ca. 2,5V...3V 
spezifiziert sind.
Für höhere Spannung schaltet man sie eben in Reihe.

> Daher habe ich 4 von den oben beschriebenen
> Supercaps bestellt (3V, 50F), die ich in Reihe schalten wollte.
Das Konzept ist so schon ok.
Ich habe etwas ähnliches kürzlich für ein Industriemessgerät entwickelt, 
um bei Spannungausfall eine Notfallklappe motorisch zu bewegen.
Dazu benutze ich 8 solcher Superkondensatoren mit je 50F in Reihe.
Typ: Samxon DRE50
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/45...
Diese habe ich auch wegen der höheren Einsatztemp. ausgewählt.
Die werden aber nur auf ca. 15V aufgeladen. Jede Zelle wird nur mit 
knapp 2V belastet, was vor allem für eine hohe Lebendauer sorgen soll.
Ein Erprobung bei 80°C über einige Wochen hat keinerlei Alterungseffekte 
gezeigt.

Der 12V-Motor läuft dann mit der Ladung bei 200...400 mA Strom mehrere 
Minuten lang, bis die Spannung deutlich unter 12V fällt.

> Für jede Hilfe bin ich dankbar, vor allem auf die nötigen Grundlagen
> (praktisch!), in die ich mich einarbeiten werde.
Im Prinzip ist es einfach.  Du kannst die Kondensatoren einfach mit 
Klebeband zu eine Packen zusammenfassen oder auch auf eine Leiterplatte 
(auch Lochraster-LP) stecken und die Anschlüsse in Reihe verbinden.

Ich habe als Balancierschaltung
https://de.wikipedia.org/wiki/Balancer
zu jeder Zelle eine grüne LED mit einem 10 kOhm Widerstand in Reihe 
gesetzt. Die grüne LED wird ab ca. 1,6...1.7V leitend, so dass Zellen 
mit höherer Spannung stärker entladen werden als Zellen mit geringerer 
Spannung. Da die Reihenschaltung der 8 Zellen nur auf ca. 14...15V 
aufgeladen wird, hat diese Schaltung den Vorteil, dass die Zellen sich 
unter ca. 12V kaum noch über die sehr einfache Balancierschaltung 
entladen.

Die Funktion habe ich getested. Unterschiedliche Zellenspannungen 
gleichen sich im Dauerbetrieb über Tage und Wochen immer wieder aus.
Wenn die Zellen aber frisch sind, haben sie eh kaum Unterschiede in der 
Kapazität und sofern du sie alle mit dem gleichen Strom auflädst, 
bleiben die Ladespannungen auch fast gleich.
Für ein Demoprojekt mit begrenzter Nutzungsdauer wird also eine 
Balancierung nicht unbedingt nötig sein.
Solltest du feststellen, dass nach einiger Zeit die Zellen 
unterschiedliche Spannung haben, kannst du das auch manuell ausgleichen, 
indem du die Zellen mit höherer Spannung definiert entlädst, bis alle 
wieder gleich sind.

Für eine Aufladung auf max. 3V wäre meine Schaltung auch nicht so 
passend.
Da sollten LED benutzt werden, die bei erst ab ca. 2,5...2,8V leitend 
werden.
Man könnte blaue oder weiße LED dafür testen oder eine Reihenschaltung 
z.B. von grüner und roter LED oder gelbe und rote LED.
Du könnteste auch eine etwas aufwendigere Balacierschaltung verwenden, 
welche die Ladespannung bei z.B. exakt 3,0V begrenzt.
(siehe Schaltung im Anhang).
Die Spannung muß mit R11 /R12 eingestellt werden. Für eine geringe 
Selbstentladung sollten diese auch hochohmiger gemacht werden.
Gruß Öletronika

Autor: Stephan (Gast)
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U. M. schrieb:
> Ich habe etwas ähnliches kürzlich für ein Industriemessgerät entwickelt,

Gott sei dank nicht für mich...

U. M. schrieb:
> Ich habe als Balancierschaltung
> https://de.wikipedia.org/wiki/Balancer
> zu jeder Zelle eine grüne LED mit einem 10 kOhm Widerstand in Reihe
> gesetzt.

Die LEDs besser parallel, aber passt bei Aufladung mit < 0,1mA. Ein 
leerer Cap ist dann schon nach 11 Tagen voll.

U. M. schrieb:
> Jede Zelle wird nur mit
> knapp 2V belastet

Wie passt das zu den 1.6V je Zelle?

U. M. schrieb:
> Für eine Aufladung auf max. 3V wäre meine Schaltung auch nicht so
> passend.

Die Schaltung ist für jeden Anwendungszweck vollig stümperhaft. Sorry.
Das ist nicht mahl Anfänger-Bastel-Status.

Autor: U. M. (oeletronika)
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Stephan schrieb:
> U. M. schrieb:
>> Ich habe etwas ähnliches kürzlich für ein Industriemessgerät entwickelt,
> Gott sei dank nicht für mich...
Was soll dieses Geblubber?

> U. M. schrieb:
>> Ich habe als Balancierschaltung
>> https://de.wikipedia.org/wiki/Balancer
>> zu jeder Zelle eine grüne LED mit einem 10 kOhm Widerstand in Reihe
>> gesetzt.
> Die LEDs besser parallel,
Nein, die LED und der Widerstand ín Reihe und das zusammen natürlich 
parallel zum C.
Gut, das konnte man mißverstehen. Ich hätte mir die Mühe machen und noch 
einen Schaltplan dazu tun sollen.

> aber passt bei Aufladung mit < 0,1mA. Ein
> leerer Cap ist dann schon nach 11 Tagen voll.
Wenn du etwas nicht verstanden hast (was sicher öfter mal passiert), 
dann frage doch lieber einfach nochmal, anstatt sinnlos zu pöbeln.
Was ist das für ein Benehmen?
Genau das ekelt hier viele User ganz schnell wieder weg, weil einige 
Leute meinen, mit solchem pubertären und rüppelhaften Verhalten sich 
hervortun zu müssen. Von hoher Kompetenz zeugt das ganz sicher nicht!

> U. M. schrieb:
>> Jede Zelle wird nur mit
>> knapp 2V belastet
> Wie passt das zu den 1.6V je Zelle?
siehe oben!

> U. M. schrieb:
>> Für eine Aufladung auf max. 3V wäre meine Schaltung auch nicht so
>> passend.
>
> Die Schaltung ist für jeden Anwendungszweck vollig stümperhaft. Sorry.
> Das ist nicht mahl Anfänger-Bastel-Status.
Du mußt es ja wissen. Ich erwarte aber eine stichhaltige Begründung und 
nicht nur solches unqualifiziertes trollen.

Allerdings funktioniert die Schaltung sehr gut und ich bin nach 25 
Jahren Entw. und weit über 100 Mio. € Umsatz mit den vor mir 
entwickelten Geräten ganz sicher kein Anfänger.

: Bearbeitet durch User
Autor: Kai S. (kai_s7)
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Hallo,
und erstmal danke für die kompetente und ausführliche Rückmeldung.



U. M. schrieb:
>> Für jede Hilfe bin ich dankbar, vor allem auf die nötigen Grundlagen
>> (praktisch!), in die ich mich einarbeiten werde.
> Im Prinzip ist es einfach.  Du kannst die Kondensatoren einfach mit
> Klebeband zu eine Packen zusammenfassen oder auch auf eine Leiterplatte
> (auch Lochraster-LP) stecken und die Anschlüsse in Reihe verbinden.

Wie genau kann ich sie denn mit einem Klebeband zusammenkleben? Soll ich 
die Verbindungen einfach zusammenlöten und dann die Caps zusammenkleben?
Ich wollte eigentlich folgende Leiterplatte verwenden, aber die 
Anschlüsse meiner Supercaps sind 0,8mm und somit zu groß für alle 
Leiterplatten, die ich bei Conrad finden konnte (max. 0,7mm).
https://www.conrad.de/de/steckplatine-selbstkleben...


> Für ein Demoprojekt mit begrenzter Nutzungsdauer wird also eine
> Balancierung nicht unbedingt nötig sein.
Ja, das Fahrzeug wird vorraussichtlich nicht sehr oft angeschaltet.
Wäre es trotzdem sinnvoll einen Widerstand (auch mit LED) parallel zu 
schalten, da Kosten für das Projekt eher im Hintergrund stehen?


Danke!

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Kai S. schrieb:
> Wäre es trotzdem sinnvoll einen Widerstand (auch mit LED) parallel zu
> schalten, da Kosten für das Projekt eher im Hintergrund stehen?

Kost' ja nix und schadet auch nicht. Die Verwendung von LED (oder auch, 
wie von mir oben erwähnt, Z-Dioden) ist sicher sinnvoll, weil sie im 
Gegensatz zu Balancer-Widerständen die Akkus auf Dauer nicht leermachen. 
Ist die Flussspannung der LED/Z-Diode unterschritten, fliesst kein Strom 
mehr und der Cap bleibt voll. Ich schlug den TL431 vor, weil man den 
sehr feinfühlig einstellen kann und somit z.B. auf 2,9V pro Cap kommen 
kann.

Autor: Klaus (Gast)
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U. M. schrieb:
> Ich habe etwas ähnliches kürzlich für ein Industriemessgerät entwickelt,
> um bei Spannungausfall eine Notfallklappe motorisch zu bewegen.

Kommt mir bekannt vor. Bei mir gings um eine Klappe hinter der 
Dunstabzugshaube, Dauerstrom war dort nicht verfügbar. Alles eine Nummer 
kleiner als bei dir, aber das gleiche Prinzip. 5V und 2*10F, über einen 
Balancer mittels Shuntregler mit TL432 hab ich nachgedacht, es aber 
erstmal gelassen. Für ne Serie hätte ich das sicher gemacht. 
Funktioniert richtig gut.

Ich hab mir mal die Kennlinien von LEDs im Vergleich mit Z-Dioden 
kleiner Spannung angesehen. Da haben LEDs einen viel schärferen Knick 
und sind eigentlich die besseren Z-Dioden. Ein TL432 ist in der 
Beziehubg aber noch viel besser.

MfG Klaus

Autor: Stephan (Gast)
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U. M. schrieb:
>> Die Schaltung ist für jeden Anwendungszweck vollig stümperhaft. Sorry.
>> Das ist nicht mahl Anfänger-Bastel-Status.
> Du mußt es ja wissen. Ich erwarte aber eine stichhaltige Begründung und
> nicht nur solches unqualifiziertes trollen.

Im Rahmen der Toleranzen bekommst du die Caps einfach nicht sicher unter 
3V.

Bei 10k und 3V-1.7V wird mit max. 0.13mA balanciert. Das reicht grade 
mal um die Selbstentladung zu kompensieren (min: nicht spezifiziert, 0; 
max: 0.11mA, beim TE 0.15mA).
2.2k statt der 10k würden da schon helfen.

Die 1.7V werden je nach Temperatur schwanken (ca. +-5%) und je nach 
Exemplar streuen (ca. +-3%). Die LED wird auch weit vor dem Knick 
betrieben (ja, der Knick ist besser als bei LV-Zenerdioden).

Die Kapazitätstoleranzen (-10%, +30%) sind auf Grund der hohen Reserve 
noch ok (worst case: ein Kondensator hat die 1.444-fache Spannung der 
übrigen).
Beim TE ist die Reserve aber geringer und reicht nicht mehr (9V Modul, 
üblicherweise Leerlauf 10V). Macht 3.25V.

In der Summe halte ich es für extrem undefiniert was über den gesamten 
Temperaturbereich und alle Toleranzen rauskommt.

Und: was passiert beim Einschalten mit undefinierten Restladungen der 
Caps?
Über die 10k wird da nichts nennenswertes ausgeglichen. Ein Cap geht 
dann problemlos über 4V und stirbt.

Was passiert bei Kurzschluss, erhöhtem Leckstrom, etc. eines Caps? Die 
knappen/nicht vorhandenen Reserven reißen dann die anderen mit.
Caps sind nicht gegen Verpolung geschützt.

So grob funktioniert das schon. Und revidiere "stümperhaft" und "nicht 
mal Anfänger-Bastel-Status". Es kann auch mit mehr als 0.1mA geladen 
werden solange die Caps vorher komplett leer sind oder eine ihrer 
Kapazität entsprechende Spannung haben.
Für ein "Industriemessgerät" finde ich die Lösung aber dennoch zu fragil 
und fraglich. Die Spannung wird leidlich auf 2V begrenzt um die 
Lebensdauer zu erhöhen, dafür werden 8*50F statt 6*40F verwendet (knapp 
doppelte Größe). Fehler einzelner Caps werden aber nicht abgefangen und 
führen zum Tod aller Caps...


Mit TL432 und 330 Ohm Vorwiderstand sieht das ganze schon viel besser 
aus. Das begrenzt sauber/scharf, und kann leidlich Strom führen.
TL432 und 5 Ohm Vorwiderstand kann dann die 100mA Ladestrom komplett 
"vernichten" und schafft das im TO-92 auch thermisch (+35°C). Dann sind 
auch Restladungen kein Thema mehr.
Eine Schutzdiode gegen Verpolung parallel zu den Caps wäre auch kein 
Fehler.

Autor: U. M. (oeletronika)
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Hallo,
> Kai S. schrieb:
> Wie genau kann ich sie denn mit einem Klebeband zusammenkleben? Soll ich
> die Verbindungen einfach zusammenlöten und dann die Caps zusammenkleben?
Kannst du machen. Akkupacks weren oft auch nur mit geeigneten Klebeband 
zusammengefasst oder man nimmt Schrumpfschlauch dafür.
Wenn du allerdings noch zusätzliche Schaltungen dazu tun möchtest, dann 
ist eine Leiterplatte sicher vorteilhaft.

> Ich wollte eigentlich folgende Leiterplatte verwenden, aber die
> Anschlüsse meiner Supercaps sind 0,8mm und somit zu groß für alle
> Leiterplatten, die ich bei Conrad finden konnte (max. 0,7mm).
> 
https://www.conrad.de/de/steckplatine-selbstkleben...
Das ist doch aber keine Leiterplatte!
Ich würde für einen Prototyp eine einfache Lochraster-LPL empfehlen, 
z.B. so etwas geht schon mal:
https://www.conrad.de/de/europlatine-epoxyd-l-x-b-...

Allerdings hat die folgende Variante mit durchkontaktierten Pads 
deutlich höhere Qualität und ist viel robuster, kostet aber auch paar € 
mehr.
https://www.conrad.de/de/ic-platine-epoxyd-l-x-b-1...

Da kannst du die Kondensatoren drauf stecken, von unten verlöten und 
auch die Balancierschaltung und einen Steckverbinder mit dran löten.
Bei der Schaltung empfehle ich auch gleich SMD-BE, z.B. Widerstände und 
LED und der Bauform 0805. Die passen sehr gut zwischen die Pads.
z.B. 
https://www.conrad.de/de/smd-led-0805-blau-100-mcd...
https://www.conrad.de/de/dickschicht-widerstand-10...

Du brauchst natürlich nicht die ganze Fläche.  Mit einer Blechschere 
kannst du dir aber das Teil passend zurecht schneiden und mit einer 
Feile die Kanten glätten.

> Wäre es trotzdem sinnvoll einen Widerstand (auch mit LED) parallel zu
> schalten, da Kosten für das Projekt eher im Hintergrund stehen?
Sagen wir mal so:
Eine wissenschaftliche Arbeit sollte etwas weiter gehen, als nur eine 
kleinere Bastelei die eben gerade so bis zu einfachen Funktion unter 
Laborbedingungen reicht. Da gehören dann vielmehr auch Überlegungen zur 
langzeitigen Nutzung und den Eigenschaften unter allen vorgesehenen 
Umgebungsbedingungen dazu, oder?
Gruß Öletronika

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