Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Regelbares Netzteil / Ladeelektronik


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von Christopher (Gast)


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Hallo Zusammen!

Für ein Projekt in der Uni brauche ich eine Art regelbares 
Netzteil/Ladeelektronik.

Anwendungszweck ist folgender:
12 und 24V Bleiakkus mit einer maximalen Kapazität von 120Ah sollen 
geladen werden.
Dementsprechend wären die Anforderungen:
Ein Spannungsbereich von circa 10,8V (Entladeschlussspannung eines 12V 
Bleiakkus) bis 28,8V (Ladeschlussspannnung eines 24V Bleiakkus) und ein 
maximaler Strom von circa 12A (1/10 der maximalen Kapazität).
Gesteuert werden soll das Ganze mit einem Arduino UNO.

Bisherige Überlegungen:
Trafo mit 24V Sekundärwicklung, danach ein Brückengleichrichter und 'ne 
Siebung. Dann käme ich auf knapp 34V nach dem Gleichrichter.
Erste Idee war ein einfacher Spannungsregler, da die ja auch eine 
eingebaute Strombegrenzung haben, allerdings liegt das Maximum hier 
gewöhnlich im unteren einstelligen Ampere Bereich.
Bin dann auf Operationsverstärker gestoßen. Wenn ich einen OPV als nicht 
invertieren Verstärker beschalte müsste doch theoretisch eine 
vernünftige Spannungsregelung machbar sein!? Am Eingang des OPVs würde 
dann einer der "analogen" Ausgänge des Arduinos liegen (0-5V per PWM).
Funktioniert die Ansteuerung eines OPVs überhaupt mit PWM?
Aber wie kann ich über den OPV größere Ströme realisieren bzw. diese 
auch regeln/begrenzen?

Habe noch das hier gefunden:
https://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsregler#Funktionsbeispiel_Regler

Hier wird am Ausgang des OPVs ein Transistor geschaltet. Allerdings 
verstehe ich nicht, wie dieser dann die Spannung regeln soll? Ein 
Transistor regelt ja für gewöhnlich einen Strom.


Schon mal vielen Dank im voraus! :-)
Viele Grüße,
Christopher

von Georg M. (g_m)


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Christopher schrieb:
> Trafo mit 24V Sekundärwicklung, danach ein Brückengleichrichter und 'ne
> Siebung. Dann käme ich auf knapp 34V nach dem Gleichrichter.
> Erste Idee war ein einfacher Spannungsregler

34V – 12V = 22V
22V * 12A = 264W

Aktive Kühlung ist unbedingt zu empfehlen.

von Andrew T. (marsufant)


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Christopher schrieb:
> 12 und 24V Bleiakkus mit einer maximalen Kapazität von 120Ah sollen
> geladen werden.
> Dementsprechend wären die Anforderungen:
> Ein Spannungsbereich von circa 10,8V (Entladeschlussspannung eines 12V
> Bleiakkus) bis 28,8V (Ladeschlussspannnung eines 24V Bleiakkus) und ein
> maximaler Strom von circa 12A (1/10 der maximalen Kapazität).

Da es sich um Pb-Akkus handelt:
Ein handelsübliches Batterieladegerät (Güde, Bosch, ...) umschaltbar 12 
/ 24V würde das genausogut lösen, und kostet einen Bruchteil, und ist 
millionenfach bewährt da Serienprodukt.

Den Arduino kann man für EIN/AUS/Umschaltung dranflanschen (sofern man 
unbedingt will).

Also sowas "pimpen":

Ebay-Artikel Nr. 162651363110

oder das als Anregung nehmen:

Ebay-Artikel Nr. 332474116519

: Bearbeitet durch User
von Christopher (Gast)


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Klar gibt es so etwas schon fertig zu kaufen... soll aber im Rahmen 
einer Projektarbeit für die Uni selbst entwickelt werden. Darum geht es 
:-)

Der Arduino deshalb, weil das Gerät am Ende noch ein wenig mehr können 
muss.
Batterie wird angeschlossen, vollständig geladen, anschließend entladen 
und wieder geladen. Danach sollen Lade- und Energiewirkungsgrad und die 
Kapazität der Batterie angezeigt werden und die Messdaten auf SD Karte 
gespeichert werden.
Der Teil für Messung und Speicherung der Daten ist schon fertig.
Jetzt gilt es zuerst Lade- und danach Entladeelektronik zu entwickeln.


Viele Grüße,
Christopher

von Andrew T. (marsufant)


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Christopher schrieb:
> Klar gibt es so etwas schon fertig zu kaufen... soll aber im Rahmen
> einer Projektarbeit für die Uni selbst entwickelt werden. Darum geht es
> :-)

Eben genau da macht es Sinn, die Kernkomponenten zu kaufen und lediglich 
um den Arduino und Entladeelektronik zu ergänzen.

Du wickelst ja den Trafo für das Netzteil auch nicht selber auf, etc. 
sondern kaufst ihn.

Nimm die Kernkomponenten eines käuflichen simpel Pb-Laders, ergänze das 
um die nötige Technik ("automatisiere ihn"), und genau das zeigt, das Du 
Deine Projektarbeit praxisorientiert angehst.

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Christopher schrieb:
> Bisherige Überlegungen:
> Trafo mit 24V Sekundärwicklung, danach ein Brückengleichrichter und 'ne
> Siebung. Dann käme ich auf knapp 34V nach dem Gleichrichter.

Wenn du selber basteln willst, was ja, wie o.a., eigentlich Unsinn ist, 
dann nimm wenigstens einen Trafo mit 2* 12V statt 1*24. Dann verbrätst 
du im 12V Betrieb deutlich weniger Verlustleistung und hast, wenn du die 
Wicklungen parallel schaltest, auch mehr Ladestrom. Für die Umschalterei 
haben sich Relais bestens bewährt.

: Bearbeitet durch User
von Karl B. (gustav)


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Matthias S. schrieb:
> dann nimm wenigstens einen Trafo mit 2* 12V statt 1*24. Dann verbrätst
> du im 12V Betrieb deutlich weniger Verlustleistung und hast, wenn du die
> Wicklungen parallel schaltest,

Hi,
vielleicht auch noch 2 Diodenfluss-Spannungen einsparen etc. p.p.:
"...Amerikaner verwenden oft anders gewickelte Trafos in 
Mittelpunktschaltung und kommen mit 2 Dioden aus. Wenn man dafür einen 
in Europa gefertigten Trafo mit 2 Wicklungen verwendet, bei dem beide 
Wicklungen für Dauerstrom und nicht nur für 50%ige Nutzung ausgelegt 
sind, wodurch sich ein anderes Masseverhältnis von Eisenkern zu 
Wicklungskupfer ergibt, kostet das nur unnötiges Geld für den 1.4 mal 
dickeren Trafo..."
Copyright:
Herrn Winterhoffs Webkompendium steht zur gefälligen Verfügung:

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.0

und weitere Kapitel.

ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Christopher schrieb:
> müsste doch theoretisch eine
> vernünftige Spannungsregelung machbar sein

Hier gibt es einen Thread über Labornetzteile

Beitrag "Labornetzgerät - Fragen zum Schaltplan"

24V~ Trafo wäre also nicht das Problem, allerdings sollte es auch bei 
10% Netzunterspannung funktionieren. Dein Problem ist vor allem die 
Verlustleistung, von 34V auf 10.8V bei 15A sind 350 Watt die man mit 
mindestens 10 parallel gechalteten Transistoren (wie 2N3055, MJ15003) 
verballern müsste.

Daher halte ich die Schaltung für ungünsig. Lieber einen 
Sekundärschaltregler dessen Strom mit einer Drossel geglättet wird. Als 
Steuerung kann man einen TL494 nehmen, der regelt maximale Spannung und 
maximalen Strom, als Schalter heute möglichst MOSFETs. Da tut es dann 
für 15A auch ein einzelner. Als Drossel eine aus einem PC 
Schaltnetzteil, die bringen auch oft 15A.

Oder mit UC3823/24

http://www.ti.com/lit/an/slua055/slua055.pdf

Oder man baut dem "Schalt"regler mit Thyristoren, kommt bei Akku ja 
nicht so genau drauf an

http://www.electroschematics.com/6850/12v-scr-battery-charger/

aber hier sollte man eine 12V und eine 24V Wicklung am Trafo nutzen.

von Christopher (Gast)


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Tag Zusammen,

nach Rücksprache mit meinem Professor darf ich doch, entgegen meiner 
Annahme, ein fertiges Ladegerät verwenden. :-)

Ich bedanke mich trotzdem für eure Hilfe!


Viele Grüße,
Christopher

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