Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Probleme mit Bleiakku-Überwachung


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von Mike (Gast)


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Moin,

mal wieder eine Schutzschaltung für einen Bleiakku...

ich habe einen Lautsprecher, welchen ich "aktiviert" habe und dem ich 
einen Bleiakku spendiert habe, damit wir ihn mit auf die Terasse usw. 
transportieren können. Dafür habe ich mich mit 
Tiefenentladeschutzschaltungen befasst und bin immer wieder auf den 
ICL7665 gestoßen. Die Schaltung ist super einfach aufgebaut und 
verbraucht nahezu keinen Strom. Zieht also den Akku nicht leer. Naja die 
Schaltung wurde ja auch hier im Forum bereits diverse Male diskutiert. 
Ich habe sie zunächst auf einem Steckbrett aufgebaut und getestet. Ich 
habe sie nicht sehr ausgiebig getestet, war aber der Meinung dass sie 
funktioniert und habe sie auf Lochraster gelötet und in die restliche 
Schaltung integriert. Jetzt funktioniert sie nicht mehr einwandfrei 
weshalb ich überlage, ob es irgendwie an der restlichen Verdrahtung 
liegt. Die Schaltung ist grundlegend im Anhang dargestellt.

Zunächst gibt es eine Platine, auf welcher der Entladeschutz und ein 
Akkustandanzeige mit LM3914 aufgebaut ist. Auf einer weiteren Platine 
ist eine Filterschaltung, mit leichter Bassentzerrung und aktiver 
Frequenzweiche.  Das funktioniert soweit alles. Ein Boost-Konverter 
erhöht die Akkuspannung von 12 V auf 26 V, damit der darauf folgende 
Class-D Verstärker mehr Dampf hat. Die Filterplatine wird auch mit 24 V 
versorgt, allerdings befindet sich darauf ein 7812, der die gesamte 
Filterschaltung auf 12 V runterregelt.

Vom Akku aus laufen je zwei Versorgungsleitung weg. Die 12V-Leitungen 
gehen je einmal auf den Boost-Konverter und auf die 
Überwachungs-Platine. Das selbe gilt für die Masse-Leitungen. Die 
Filter-Platine erhält das Massesignal über die Audio-Leitung.

So jetzt zum Problem. Die berechneten Widerstandswerte (Fig. 5 im 
Datenblatt) für den ICL7665 sind so ausgelegt, dass die Last bei 11 V 
vom Akku getrennt wird und bei 12 V wieder zugeschaltet wird. Also 1 V 
Hysterese. Es wird allerdings wenn Musik etwas lauter wiedergegeben wird 
bereits bei 11,6 V abgeschaltet. Da ich kein Oszilloskop bestitze will 
ich aber nicht ausschließen, dass der Akku bei der niedriegen Spannung 
bei größeren Stromimpulsen bis auf 11 V zusammembricht. Mein Voltmeter 
stellt das natürlich nicht dar. Merkwürdig finde ich allerdings das 
verhalten beim   Überschreiten der oberen Spannung. Schließe ich ein 
Ladegerät an den Akku an, sodass die Spannung bis auf 12 V ansteigt, 
fängt es am Umschaltpunkt bei 12 V an zu Schwingen. (Geht schnell an und 
aus). Das passiert auch wenn zu dem Zeitpunkt keine Musik wiedergegeben 
wird. Eigentlich müsste die Hysterese das ja verhindern. Sieht jemand in 
der Schaltung einen Grund für das verhalten?

Danke

von Dieter (Gast)


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Wenn bei 12V die Last zuschaltet faellt die Spannung. Steigt dann wieder 
an und das Spiel beginnt wieder. Die Elkos des Netzteilausgangs und 
Geraeteingangs duerften eine Rolle spielen.

von Mike (Gast)


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Dieter schrieb:
> Wenn bei 12V die Last zuschaltet faellt die Spannung. Steigt dann wieder
> an und das Spiel beginnt wieder.

Ja das stimmt. Aber genau dafür ist ja die Hysterese von 1 V. Schließe 
ich das Ladegerät an den Akku an kann ich auf dem Voltmeter sehen, wie 
die Spannung langsam bis 12 V ansteigt. Normalerweise müsste die 
Schaltung dann ja angehen und erst bei 11 V wieder ausgehen. Die 
Spannung pendelt sich allerdings bei 12V ein und die Schaltung geht 
relativ schnell nacheinander aus und wieder an...Dabei ändert sich das 
Zeitintervall in dem die Schaltung an- und ausgeht. Die "Aus-Pausen" 
werden immer kürzer, bis die Schaltung irgendwann dauerhaft an bleibt.

Dieter schrieb:
> Die Elkos des Netzteilausgangs und
> Geraeteingangs duerften eine Rolle spielen.

Mit Netzteil meinst du das Ladegerät? Ich habe dem ICL7665 parallel zu 
den 100n noch 100µ verpasst. Das hat das Problem allerdings nicht 
behoben.

von Dieter (Gast)


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100nF ueber R2 R3 nach Masse.

von Mike (Gast)


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Dieter schrieb:
> 100nF ueber R2 R3 nach Masse.

Guten morgen Dieter,
danke für deine Tips.

Ich habe jetzt jeweils 100n Kerkos von SET1 und HYST1 gegen Masse 
verschaltet. Das Problem hat es leider auch nicht behoben...

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Das kann auch der Akku selber sein, den du hier nicht beschrieben hast. 
Eine alte Starterbatterie kann so 'weich' sein (hoher Innenwiderstand), 
das er einfach zwischen 11 und 12V hin- und hertaumelt.
Besorge dir mal ein einfaches Oszi, verwende kräftige 12V Leitungen und 
schalte versuchsweise mal ein paar dicke Elkos parallel zur Batterie.

von Der Andere (Gast)


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1. Wenn du den Akku öfter bis 11V entlädst wird er nach spätestens ein 
paar Dutzend Mal im Eimer sein.
Einen Vorgeschmack gibt dir ja schon die Tatsache, daß der Akku wohl 
schon bei Bässen um ein halbes Volt einbricht. Das wird mehr werden.
2. Zum Laden eines Bleiakkus braucht man eine deutlich höhere Spannung 
1V mehr ist da eigentlich das Minimum. Beispiel. Ein bis zu 14,2V voll 
geladener Akku hat nach einer Standzeit von ein paar Stunden nur noch 
12,6-12,8V.
Also musst du dein Konzept für gleichzeitiges Laden/Entladen bei nahezu 
völlig leerem Akku überdenken.
3. Deine Ladestandsanzeige braucht im Gegensatz zu der Überwachung 
durchaus einigen Strom. Die ist hoffentlich nicht dauerhaft an.

Schlussfolgerung:
Nimm ein leichteren LiIon Powerpack und betreibe damit deinen 
Terassenlautsprecher.

von Michael B. (laberkopp)


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Mike schrieb:
> Sieht jemand in der Schaltung einen Grund für das verhalten?

Schalte mal vor den ICL7665 (V+ und Spannungsteiler, aber nicht den 100k 
pull up) einen 10k Widerstand (in Reihe) und einen 10uF Elko (nach 
Masse).

Damit entfernst du Spannungsspitzen.

von Günter Lenz (Gast)


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Mike schrieb:
>Normalerweise müsste die
>Schaltung dann ja angehen und erst bei 11 V wieder ausgehen.

Vielleicht tut sie das ja auch, du siehst es nur nicht.
Beobachte das mal mit einem Oszillograf.
Ansonsten das was Matthias S. schon schrieb:

>mal ein paar dicke Elkos parallel zur Batterie.

Und ich würde den Einschaltpunkt höher legen, bei 13,5V.
Soll denn gleichzeitig geladen und der Verstärker
betrieben werden? Dann mußt du dafür sorgen, daß dein
Ladegerät den Strom auch aufbringen kann.

von Günter Lenz (Gast)


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Und vielleicht nochwas, die Reaktionszeit des ICL7665
verlängern, so daß er erst nach einer Minute reagiert,
und nicht bei jeden Spannungseinbruch von wenigen
Millisekunden. Also einen Kondensator an den Eingang
des ICL7665.

von Dieter (Gast)


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Die C sollten genau das umsetzen und Zeiten verlaengern.  Werte 
vrgroessern.  100n 10M waeren grad eine Sekunde gewesen.

von Dieter (Gast)


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Aber dann wird bei Kurzschluss oder Ueberlast zu spaet abgeschaltet.

von Günter Lenz (Gast)


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Dieter schrieb:
>Aber dann wird bei Kurzschluss oder Ueberlast zu spaet abgeschaltet.

Für den Kurzschluß sollte man eine Schmelzsicherung vorsehen,
so wie man das auch in Autos macht oder ich zum Beispiel in
meinen Wohnwagen.

von batman (Gast)


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Bei 12V Leerlaufspannung ist der Akku immer noch leer. Er schwingt also 
zwischen 2 nahe beieinanderliegenden Zuständen von vielleicht 1% und 5%. 
Es macht mehr Sinn, ihn bei einer mindestens "normalen" Betriebsspannung 
von sagen wir mal min. 12,2V einzuschalten und die untere Schwelle darf 
unter Last ruhig bei 10,5 liegen. Dann kanns klappen.

von MaWin (Gast)


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Günter Lenz schrieb:
> Also einen Kondensator an den Eingang
> des ICL7665.

Nein.

Mach dir klar, wie der ICL7665 mit Hysterese funktioniert und erkenne, 
warum der Vorschlag eine blöde Idee ist.

von Günter Lenz (Gast)


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MaWin schrieb:
>Nein.
>
>Mach dir klar, wie der ICL7665 mit Hysterese funktioniert und erkenne,
>warum der Vorschlag eine blöde Idee ist.

Wenn der Kondensator nicht direkt an den Eingang darf,
kann man R1 auch in zwei Hälften aufteilen und den Kondensator
dazwischen anschließen, Prinzip Tiefpass-T-Glied.
Also auch kein Problem.

von Mike (Gast)


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Erstmal danke für die vielen Beiträge!

Matthias S. schrieb:
> Das kann auch der Akku selber sein, den du hier nicht beschrieben hast.
> Eine alte Starterbatterie kann so 'weich' sein (hoher Innenwiderstand),
> das er einfach zwischen 11 und 12V hin- und hertaumelt.

Es ist ein nagelneuer Blei-Vlies Akku mit 2,2 Ah. Genau gesagt dieser 
hier:

https://www.reichelt.de/Blei-Vlies-Akkus-Kung-Long/WP-2-2-12/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=44418&GROUPID=4232&artnr=WP+2%2C2-12&trstct=pol_14

Matthias S. schrieb:
> Besorge dir mal ein einfaches Oszi, verwende kräftige 12V Leitungen und
> schalte versuchsweise mal ein paar dicke Elkos parallel zur Batterie.

So auf die schnelle bekomme ich nicht mal eben ein Oszi ins Haus sonst 
hätte ich das längt genutzt.. :(

Der Andere schrieb:
> Schlussfolgerung:
> Nimm ein leichteren LiIon Powerpack und betreibe damit deinen
> Terassenlautsprecher.

Dass das die sinnvollere Alternative ist dessen bin ich mir bewusst. 
Lieder sind die aber auch nicht so "einfach" im Umgang. Ich würde den 
Akku gerne fest im Lautsprecher verbauen und nicht jedesmal zum Laden 
ein dickes Ladegerät für Li-Ion mitschleppen. Die kleinen 
Steckdosen-Knirpse für Bleiakkus sind da handlicher. Zudem vertraue ich 
NOCH diesen ganzen BMS-Boards aus China nicht. Vor allem nicht als 
Ladeplatine und Balancer. Bevor mir da keine vertrauliche Lösung 
eingefallen ist bleibe ich bei Bleiakkus. Ich recherchiere aber parallel 
nach Li-Ion Lösungen die ich guten Gewissens verbauen kann.

Michael B. schrieb:
> Schalte mal vor den ICL7665 (V+ und Spannungsteiler, aber nicht den 100k
> pull up) einen 10k Widerstand (in Reihe) und einen 10uF Elko (nach
> Masse).
>
> Damit entfernst du Spannungsspitzen.

Ist jetzt schwer, da es ja bereits auf Lochraster ist, ich werde es aber 
mal probieren.

Günter Lenz schrieb:
> Und ich würde den Einschaltpunkt höher legen, bei 13,5V.
> Soll denn gleichzeitig geladen und der Verstärker
> betrieben werden? Dann mußt du dafür sorgen, daß dein
> Ladegerät den Strom auch aufbringen kann.

habe ich jetzt getan,schreibe ich am Ende was zu. Ja gleichzeitiger 
Betrieb ist gewünscht. Der Akku sollte dann nur als Puffer dienen. Das 
Stecker-Ladegerät liefert 600 mA. Nicht viel sollte zumindest für 
Zimmerlautstärke aber reichen. Der Rest muss dann eben aus dem Akku 
kommen.

Günter Lenz schrieb:
> Für den Kurzschluß sollte man eine Schmelzsicherung vorsehen

Wer seine eigene Schaltung ohne Sicherung verbaut ist selbst Schuld wenn 
es qualmt :) Ich jedenfalls tue es nicht.

MaWin schrieb:
> Mach dir klar, wie der ICL7665 mit Hysterese funktioniert und erkenne,
> warum der Vorschlag eine blöde Idee ist.

Naja ist im Prinzip ja nichts anderes als ein Komparator nur dass schon 
einiges chipintern gelöst ist.

Sooo...habe mitlerweile einiges ausprobiert. Zum einen habe ich die 
Schaltpunkte auf 10,75 V und 12,9 V gelegt. Stimmt schon bei einem Akku 
mit so geringer Kapazität ist der innerhalb von 3 Sekunden auf 12 V 
geladen. Energie ist da aber noch nicht in den Akku geflossen. Um ihn 
auf 12,9 V zu laden sind schon 15 Minuten oder mehr nötig. Da sollte 
dann schon wieder ein bisschen was gehen. Leider habe ich auch bei 12,9 
V immer noch das Problem dass es am oberen Schaltpunkt zappelt. Ich habe 
mal 4700 µF die Eingangsklemme geschlossen. Und siehe da.. Es stolpert 
nur einmal kurz und dann läuft die Schaltung. Dabei sind allerdings alle 
Komponenten nur im Leerlauf. Da fließen also vielleicht maximal 100 mA. 
Ich denk nicht, dass die den Akku um knapp 2 V einbrechen lassen. Es 
sind wohl eher die Ladeströme für die vielen Kondensatoren. Naja ich 
werde weiter experimentieren. :)

von Mike (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Schalte mal vor den ICL7665 (V+ und Spannungsteiler, aber nicht den 100k
> pull up) einen 10k Widerstand (in Reihe) und einen 10uF Elko (nach
> Masse).
>
> Damit entfernst du Spannungsspitzen.

Habe ich gerade mal ausprobiert. Problem ist, im "Aus-Zustand" also 
unterhalb der oberen Schaltgrenze fällt über dem Widerstand eine 
Spannung von knapp 330 mV ab. So erreiche ich niemals die 
Schaltschwelle. Die Spannung fällt allerdings nur dann ab, wenn das 
Ladegerät angeschlossen ist. Ist das nicht der Fall liegt nahezu die 
voll Akkuspannung an. Dann fallen nur knapp 3 mV ab. Komisch.

von MaWin (Gast)


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Mike schrieb im Beitragoblem ist, im "Aus-Zustand" also unterhalb der 
oberen Schaltgrenze
> fällt über dem Widerstand eine Spannung von knapp 330 mV ab. So erreiche
> ich niemals die Schaltschwelle. Die Spannung fällt allerdings nur dann
> ab, wenn das Ladegerät angeschlossen ist. Ist das nicht der Fall liegt
> nahezu die voll Akkuspannung an. Dann fallen nur knapp 3 mV ab. Komisch.

Da ist dann wohl was falsch verdrahtet, vielleicht auch Ursache deines 
Ursprungsproblems.

Es fliessen keine 33uA und auch nicht 300nA sondern ca. 5uA was 50mV 
ausmachen sollte.

SET2 dürfte man an Masse legen.

von Mike (Gast)


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MaWin schrieb:
> SET2 dürfte man an Masse legen.

Habe ich getan

MaWin schrieb:
> Da ist dann wohl was falsch verdrahtet

Habe es schon 10 mal geprüft die Verdrahtung ist korrekt. Wie gesagt die 
330 mV fallen auch erst ab, sobald ich das Ladegerät anschließe.

Wenn kein Ladegerät angeschlossen. Akkuspannung 12,8 V und Spannung am 
ICL7665 12,78 V. Sobald ich das Ladegerät anschließe: Spannung Akku 13,6 
V Spannung ICL7665 13,3 V...

von Mike (Gast)


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Nochwas..

ich kann in dem Fall, dass die 330 mV abfallen ein Einschalten 
erzwingen, indem ich den Spannungsteiler mit dem Finger berühre. Sobald 
die Schaltung angeschaltet ist liegen auch mit Netzteil die 13,6 V am 
ICL7665 an..

von Mike (Gast)


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Ich hab herausgefunden, dass es wohl irgendwie speziell mit diesem 
Ladegerät zusammenhängt. Ich habe einen anderen Typ angeschlossen und 
damit sind nur 40 mV am Widerstand abgefallen. Nichts an der Schaltung 
geändert, das andere Ladegerät angeschlossen..330 mV. Wie kann das sein?

Ladegeräte sind folgende (beim ersten fallen die 330 mV ab)

[1] 
https://www.reichelt.de/Ladegeraete-fuer-Bleiakkus/LADER-AS/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=115306&GROUPID=4193&artnr=LADER+AS&trstct=pol_1

[2] 
https://www.reichelt.de/Ladegeraete-fuer-Bleiakkus/AL-300-PRO/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=47581&GROUPID=4193&artnr=AL+300+PRO&trstct=pol_4

von MaWin (Gast)


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Mike schrieb:
> Wie kann das sein?

Hmm, ok, vielleicht liefert das Ladegerät eine stark mit Ripple 
verseuchte Spannung. Aber selbst dann müsste 10k+10u den Mittelwert 
bilden, wie das Messgerät, und nicht 300mV verlieren. Das würde nur bei 
Diodengleichrichtung passieren.

-> du brauchst ein Oszilloskop.

von Mike (Gast)


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MaWin schrieb:
> -> du brauchst ein Oszilloskop.

Unschön..Hab leider kein Zugang.. :(

Hab von den billigen Ladern zufällig noch einen rumliegen. Hab den 
gerade mal angeschlossen. Damit sind es 180 mV die abfallen. Scheint 
also ziemlich zu streuen.. Immerhin weiß ich, dass es am Ladegerät 
liegt.

von batman (Gast)


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Mit ein paar Teilen aus der Kiste hast du ein Skop.
https://www.zeitnitz.eu/Scope_en

von Johannes S. (jojos)


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ich hatte das auch mal so gebaut und der Filter wie von MaWin oder 
Michael B. war auch nötig. Habe allerdings einen 1k statt 10k R drin.

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