Passiver Entlader/Kapazitätsschätzer für NiXX-Einzelzellen

[TomA (Gast)]

Hallo Leute.

Hier ein Vorschlag zu einen passiven Entlader für NiXX-Einzelzellen, um 
sie vor dem Laden in einen definierten Zustand zu bringen. Da mit einem 
halbwegs konstanten Strom (Lämpchen) entladen wird, in Verbindung mit 
einer Uhr, läßt sich damit auch die Kapazität eines voll geladenen Akkus 
abschätzen.

Eigentlich genügt zum Entladen ein einfacher Widerstand, man muß aber 
daran denken ihn rechtzeitig vom Akku zu trennen um Tiefentladung zu 
vermeiden.

Zum Schutz vor Tiefentladung dient der Transistor, sein Basiswiderstand 
und die Shottkydiode. Die Flußspannungen der Basis-Emitterdiode (Ube 
ca.0,6V) und der Diode (Uf ca. 0,2V) ergeben zusammen rund 0,8V. Sinkt 
die Akkuspannung unter diesen Wert, sperrt der Transistor und trennt 
damit die Last vom Akku. Ausgehend von ca. 1V wird der Laststrom immer 
weiter reduziert, bis zum völligen sperren. Durch diese Schaltung ist 
der Akku vor Tiefentladung geschützt und kann auch mal im Entlader 
vergessen werden.

Eine weitere Verbesserung wird erreicht den Festwiderstand durch ein 
Glühlämpchen zu ersetzen. Die Charakteristik der Lampe entspricht einem 
PTC, je kälter der Glühfaden desto niedriger sein Widerstand. Dadurch 
wird der Stromfluss Richtung kürzerer Entladezeit gesteuert (höherer 
Mittelwert).
Zudem dient das Lämpchen als anzeige der Entladung. Mit dem 
Basiswiderstand kann festgelegt werden, bei welcher Spannung (z.B: 1 
Volt) die Lampe erlischt.

Versorgt wird die Schaltung aus dem zu entladenden Akku.

Will man die Kapazität eines Akku ermitteln, wird einfach eine 
batteriebetriebene Uhr aus dem Akku versorgt. Ist der Akku leer, bleibt 
die Uhr stehen. Es muss aber eine Uhr mit Zeigern sein, bei digitaler 
Anzeige ist diese ohne Versorgung dunkel. Durch einen geeigneten 
Vorwiderstand kann man auch hier die Abschaltspannung festlegen.

Das Bild zeigt die Akkuspannung (grüne Linie) im Bereich 1,5V bis 0,5V. 
Den Strom durch den Festwiderstand R4 (türkise Linie). Den Strom durch 
den Festwiderstand R3 mit Schutztransistor (blaue Linie) und den Strom 
durch das Lämpchen U1 (rote Linie).

Gruß. Tom

[Manfred (Gast)]

TomA schrieb:

Blödsinnsschaltung!

> Zum Schutz vor Tiefentladung dient
garnichts, weil dauerhaft 10 Ohm am Akku liegen.

> und die Shottkydiode.
Die schreibt sich Schottky .

Zwei Zweige mit unterschiedlichen Transistoren machen bestimmet auch 
Sinn.

[TomA (Gast)]

Ich sehe gerade, daß im Schaltbild zwei verschiedene Transistortypen 
sind. Das ist ein Artefakt eines Versuchs und hat kaum Auswirkung auf 
das Ergebnis. Der BC807 ist die SMD-Version des BC327.

[TomA (Gast)]

Hallo Manfred.

Erst denken, dann maulen.

Wieviel Strom denkst du fließt durch den Widerstand wenn die 
Flußspannung der Transistor-Diode oder der Diode unterschritten wird.

Schau dir die Kurven an und versuche zu verstehen.

[TomA (Gast)]

Hallo Manfred.

Bist du dumm?

In einem einzigen kurzen Beitrag so viel dummes Zeug zu schreiben ist 
schon beachtlich.

Es sind nicht nur zwei Zweige, sondern drei - du vergisst den Widerstand 
R4.

Wozu werden die wohl da sein?

[Manfred (Gast)]

TomA schrieb:
> Bist du dumm?
Nein!

Einen BC327 hatte ich da, noch von TFK mit goldenen Beinchen, wusste 
garnicht, dass der schon so alt ist.
Von der Flußspannung her sollte die SS14 Deiner halbwegs ähneln.
Als Last 10 Ohm.

[TomA (Gast)]

Hallo Manfred.

>Nein!
Dann ist ja gut!

Ist auch bei deiner Schaltung gut zu erkennen, das der Strom stark 
rückläufig ist. Was denkst du wie lange ein AA oder AAA Akku gebraucht 
hätte um bei 80µA Entladestrom bis 0,56V zu entladen, da ist die 
Selbstentladung größer.

Welche Bauteile man genau dafür nimmt ist nicht so wichtig, es ist ja 
nur ein Tiefentladeschutz der unterhalb 1V greifen soll. Mein Prototyp 
arbeitet mit den im Bild gezeigten Bauteilen ganz gut. Mit einem 
2,5V/0,15A Birnchen gehen Birnchen und Uhr bei 1,0V aus. Der mittlere 
Entladestrom ist dabei 100mA.

In erster Linie werde ich damit aber keine Kapazitäten schätzen, sondern 
Akkus vor dem Laden definiert entladen.

Gruß. Tom

[Manfred (Gast)]

TomA schrieb:
> Ist auch bei deiner Schaltung gut zu erkennen, das der Strom stark
> rückläufig ist. Was denkst du wie lange ein AA oder AAA Akku gebraucht
> hätte um bei 80µA Entladestrom bis 0,56V zu entladen, da ist die
> Selbstentladung größer.

Mir mißfällt, dass bei 0,85 Volt noch 25 mA fließen. Ich messe meine 
Akkus mit einem fremdversorgt µC-geregeltem Gerät (Eigenbau) und beende 
bei 0,90 Volt.

Ich hatte keine Lust auf umfangreichere Tests und es war mir auch nicht 
wichtig genug, eine feiner gestufte Meßkurve aufzunehmen. Zumindest hat 
mein Realaufbau die grundsätzliche Funktion Deiner Schaltung bewiesen, 
ich werde sie dennoch nicht einsetzen.

In Deiner käme man evtl. mit einer 1N4148 anstatt des Schotten früher 
runter.

[TomA (Gast)]

Habe eben nach meinem Versuch gesehen. Hatte gestern einen neuen Akku 
mit unbekannten Inhalt angeschlossen. Heute Früh um 9:00 Uhr blieb die 
Uhr stehen und das letzte glimmen des Birnchen erlosch, also 1,0V 
erreicht. Lies den Akku aber angeschlossen und jetzt ca. 0:00 Uhr 
nachts, nach 15 Stunden, ist die Spannung auf 816mV gesunken und der 
Entladestrom liegt bei 1,89mA.

[TomA (Gast)]

Hallo Manfred.

Mit einer normalen Siliziumdiode setzt die Wirkung des 
Unterspannungsschutz zu früh ein und es dauert ewig bis der Akku auf 
1,0V entladen ist. Die Schleusenspannung der beiden Diodenstrecken 
liegen bei kleinem Strom bei zusammen ca 1,2V - Da ist der Akku noch 
weit von der Entladung entfernt.

[Jobst M. (jobstens-de)]

ChatGPT stellt nun also auch Schaltungen in Foren vor ...

In Deinem Bild da oben fließen durch R4 bei 0,5V noch 50mA.
Die Schaltung ist so komplett Grütze!

Gruß
Jobst

[TomA (Gast)]

Habe noch vergessen!

Wenn das entladen schneller gehen soll braucht man nur einen 
niederohmigeren Lastwiderstand. Wenn ich ein 2,4V/0,4A Lämpchen nehme 
ist der mittlere Entladestrom bei rund 250mA. Dabei geht das Lämpchen 
aber schon bei rund 1,1V aus. Man kann auch mit noch größeren Strömen 
arbeiten, muß dabei aber die Belastbarkeit des Transistors beachten.

[TomA (Gast)]

Hallo Jobst.

Und hast du schon bemerkt, heute ist es kälter als draussen.

Wenn du keinen Durchblick hast ist das dein Problem, nicht meines.

[Jobst M. (jobstens-de)]

TomA schrieb:
> Wenn du keinen Durchblick hast ist das dein Problem, nicht meines.

Ja, Deine Schaltung da oben wirkt richtig kompetent. Ich bin total 
beeindruckt! **Hust*

Eieieieiei ...

[Korinthenkacker (Gast)]

Hallo TomA

wenn man aber nur mal dein Schaltbild anschaut - und das ist nun mal bei 
Schaltungen DAS Kommunikationsmittel - dann sieht es so aus:

Da sind drei "Lasten" parallel an der Quelle V1, und zwar Q1, Q2 und R4.

Was auch immer Du in deiner Prosa verpackt hast, keiner wird das lesen 
und darüber vergessen, dass das Schaltbild eben Grütze ist.

Bis Du ein neues ordentliches Schaltbild mit nur der Schaltung die 
Ergebnis deiner Versuche war hier einstellst kannst Du gern alle 
Beschimpfen sie seien ja dumm weil sie deine Schaltung die Du 
funktionierend vor Dir hast nicht mit ihrer Glaskugel ausgependelt haben 
- das macht uns aber beiden kein Spass oder doch?

[TomA (Gast)]

Im Bild sind drei verschiedene Schaltungen zum entladen von Akkus zu 
sehen, damit man die zugehörigen Kurven, zum direkten Vergleich, in 
einem Diagramm gemeinsam darstellen kann. Wer das nicht separieren kann, 
sollte besser die Finger davon lassen.

Gewisse Fakten muss man in diesem Forum deutlich ansprechen.

[Manfred (Gast)]

TomA schrieb:
> Im Bild sind drei verschiedene Schaltungen zum entladen von Akkus zu
> sehen, damit man die zugehörigen Kurven, zum direkten Vergleich, in
> einem Diagramm gemeinsam darstellen kann.

Na endlich - das hättest Du gleich zu Anfang erklären dürfen!
(Ich habe das zwar erkannt, aber konnte auch nicht umhin ...)

Manfred schrieb:
>> Zum Schutz vor Tiefentladung dient
> garnichts, weil dauerhaft 10 Ohm am Akku liegen.

Korinthenkacker schrieb:
> Da sind drei "Lasten" parallel an der Quelle V1, und zwar Q1, Q2 und R4.
>
> Was auch immer Du in deiner Prosa verpackt hast, keiner wird das lesen
> und darüber vergessen, dass das Schaltbild eben Grütze ist.

[TomA (Gast)]

Dann ist das jetzt ja geklärt :)

[TomA (Gast)]

@Manfred
Nachdem du mich gleich zu Beginn angepisst und damit den Umgangston 
festgelegt hast, habe ich dich getreten. Das ist aber inzwischen geklärt 
und Schnee von gestern.

Dass du nicht einfach nachbetest was Andere dir vorbeten und die 
Schaltung aufbaust um dir ein eigenes Bild zu machen, hebt dich vom Heer 
der Schwätzer hier ab und verdient Respekt. Ein Mann der Tat.

Schapo. Tom

@Alle
Im Bild ist jetzt nur noch die relevante Schaltung mit der Ergänzung zur 
Kapazitätsschätzung. Der Widerstand Rv wird so gewählt dass die Uhr bei 
1V stehenbleibt.

Der Akku im Versuch ist nun seit 24 Stunden nach erreichen von 1V an der 
Entladeschaltung verblieben. Seine Spannung ist jetzt 785mV und der 
Entladestrom 0,95mA.

[Hannes (Gast)]

TomA schrieb:
> Hier ein Vorschlag zu einen passiven Entlader für NiXX-Einzelzellen, um
> sie vor dem Laden in einen definierten Zustand zu bringen. Da mit einem
> halbwegs konstanten Strom (Lämpchen) entladen wird, in Verbindung mit
> einer Uhr, läßt sich damit auch die Kapazität eines voll geladenen Akkus
> abschätzen.
>
> Eigentlich genügt zum Entladen ein einfacher Widerstand, man muß aber
> daran denken ihn rechtzeitig vom Akku zu trennen um Tiefentladung zu
> vermeiden.

Die Kapazität einer NiXX-Zelle abzuschätzen (nachzumessen!) macht schon 
Sinn!

Dabei braucht man - zumindest im Fall von NiCd - noch nicht mal Angst 
vor einer Tiefentladung zu haben.

Tiefentladung ist dann böse, wenn NiCd-Zellen im Batterieverbund (!) 
entladen werden. Dort läuft man Gefahr, dass sie schwächste Zelle (da 
zuerst leer) bei weiterer Entladung umgepolt wird: Der Entladestrom 
fließt weiter - was für die betroffene Zelle wie eine Ladung mit 
verpolter Ladespannung aussieht.

Modellflieger aus "alten Tagen" haben dem Rechnung getragen: Jede Zelle 
wurde im Batterie-Verbund mit 100 Ohm überbrückt. Kapazitätsverlust war 
fürs Fliegen mit "heiß-geladenem Akku" vernachlässigbar - aber über die 
Woche bis zum nächsten Wochenende hatten sich alle Zellen auf den 
gleichen Ladezustand = 0V eingestellt und damit bestmöglich angeglichen.

Ganz brauchbare Info findet sich z.B. unter 
http://www.elektronikinfo.de/strom/nicdakkus.htm, z.B. auch der etwas 
versteckte Hinweis zur Lagerung:
"Neu gekaufte Akkus sind immer fast vollständig entladen und müssen vor 
der ersten Verwendung erst einmal aufgeladen werden."

Das Ganze ist in Zeiten von BattG und BattV aber eh hinfällig...