Hallo, ich bin dabei einen Acculader (für NIMH) zu basteln. Wo ich mir nur nicht sicher bin, ist ob die Schaltung gegen ein versehentliches Verpolen des Accus ausreichend geschützt ist, bz. wie ich den Schutz ohne viel Bauteilaufwand verbessere. Von der Spannung her sollen maximal 9V Accus geladen werden können. Hat jemand eine Idee ob es Probleme geben könnte? PS: Ich hatte die Schaltung schon einmal (leider ohne Antwort) gepostet: Beitrag "Accu lader - richtig gedacht?"
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Solange der Ladezyklus nicht beginnt dürfte mit raschem Drüberschaun nichts passieren. Ausser es gibt Probleme mit den Basis-Emitterstrecken der beiden Transistoren, das müsste man simulieren. Den Check wirst du ja per SW machen. Die 7,15V am Eingang sind wohl etwas wenig für 9V Akku. Was mir nur auffällt ist, du bist sehr sparsam mit Puffer-C. Vor und nach dem Spannungsregler, AVCC, LCD, MAX, dort sollte überall noch einer hin und solltest du über PC4 und 5 messen (was ich annehme) wäre es gut wenn du AVCC und AGND entsprechend beschalten würdest.
Hallo Malte ! Ich habe mir den Schaltplan gerade mal ausgedruckt, interessanter Ansatz, den Du da hast. Bezüglich der Akku-Polarität würde ich in Reihe zum Akku (also zwischen den Knoten R10/R4/R8 und den Pluspol des Akkus) einen Relais-Schließer-Kontakt legen. Die Spule dieses Relais würde ich dann über einen OP ansteuern lassen, der einfach nur misst, ob der Pluspol positiver ist als Masse. Ein OP gegenüber einem Transistor deswegen, damit Du auch bei Spannungen kleiner als 0.7 Volt erkennst, ob ein Akku drin ist :-) Was mir noch auffällt ist Dein unkonventioneller Anschluss des LCD ;-) Ich denke mal, Du hast das LCD noch nicht am Laufen, oder ? Mit Deinem Anschluß von D4-D7 des LCD an PB5,PB4,PB3,PB0 machst Du Dir unnötig Arbeit. Auf solch einen Anschluß bekommst Du wahrscheinlich keine gängige LCD-Library ans Laufen. Ich würde die Pine D4-D7 an PD4-PD7 anschließen, dann RS und E an zwei der restlichen freien Pins des ATMega8, und damit dürftest Du auch mit gängigen Libraries keine Probleme haben ;-) Warum ist R3 so groß ? Das ist doch der Entlade-Widerstand, wenn ich das richtig sehe, oder ? Damit begrenzt Du den max. Entladestrom einer Einzel-Zelle auf ca. 300 mA, ist das Absicht ... ? Aber wie gesagt, der Ansatz gefällt mir, und wenn Du das in "C" programmieren willst, dann würde ich mich Dir gerne anschließen ! Gruß, Andreas
Hallo, ein NMOS-FET in Reihe mit dem Akku mit S an R1, D an die Sicherung und das Gate an den Knoten Akku/T1. Wenn du auch Akkus unter der Schwellenspannung laden und entladen willst, sollte die Akkuspannung über einen Komparator ausgewertet und das Gate des FET entsprechend angesteuert werden. Der BU806 ist eine ungünstige Wahl. Als Hochspannungstransistor hat er eine bescheidene Stromverstärkung (100 für einen Darlington ist echt wenig) gerade bei niedriger VCE. Ein BDW93 oder 83 würde auch den OPV entlasten, der bei 2A schon 20mA liefern muss. Wenn man die Innenschaltung des LM betrachtet, liegen von Plus in Reihe eine Stromquelle, 2 BE-Strecken und ein 25 Ohm Widerstand. Bei 20mA Source gehen min 3V flöten. Inklusive der 2Volt des BU sind schon mal mehr als 5Volt Overhead notwendig. Hier wäre eventuell sogar Umstricken auf PNP-Regeltransistor überlegenswert. Arno
Hallo, ich hatte ein wenig rumgebastelt, nachdem mein Simulant sich weigerte einen revers betriebenen MOSFET vernünftig zu berechnen. Der Transistor mit seiner Inversdiode muss natürlich so eingebaut werden, dass sie bei richtig eingesetztem Akku leitet. Also S und D vertauscht mit D Richtung R1 und S an Minus Akku. G bleibt an Plus vom Akku. Allerdings muss der FET dann beim Entladen aktiv aufgesteuert werden. Arno
Hallo, sorry das ich erst jetzt auf eure Vorschläge eingehe (mein Mail Programm hat stillschweigend eine Mailadresse (samt Antwortmails) einen Monat lang nicht abgerufen - Argh...). > Die 7,15V am Eingang sind wohl etwas wenig für 9V Akku. 7,15 V wäre wohl zu wenig. Ich hätte die Schrift wohl etwas besser platzieren sollen - dort stand 7...15 V > Vor und nach dem Spannungsregler, AVCC, LCD, MAX, dort sollte überall noch > einer hin und solltest du über PC4 und 5 messen (was ich annehme) wäre es > gut wenn du AVCC und AGND entsprechend beschalten würdest. Bei dem Spannungsregler hatte ich im Datenblatt gelesen, dass Kondensatoren nicht zwangsweise nötig wären. Jetzt finde ich aber nur noch welche die diese verwenden. Dann werde ich die noch einbauen. LCD und MAX bekommen dann auch noch welchen. Ich vermute mit AVCC und AGND entsprechen beschalten meinst du, dass ich die mit den Versorgungsleitungen nur an einem Punkt (möglichst nah am 5V Regler/Platinenanschluss) verbinden soll. Leider habe ich dafür auf der inzwischen gerouteten Platine keinen Platz mehr. Abgesehen davon sind die A/D Ergebisse nach meiner Erfahrung auch so noch gut genug wenn man den Mittelwert über mehrere Messungen nimmt. > Bezüglich der Akku-Polarität würde ich in Reihe zum Akku (also zwischen > den Knoten R10/R4/R8 und den Pluspol des Akkus) einen > Relais-Schließer-Kontakt legen. Ich wollte eigentlich ohne Relais auskommen, aber die Idee gefällt mir. Mal sehn. > Was mir noch auffällt ist Dein unkonventioneller Anschluss des LCD ;-) Ja, die ist nicht optimal, mir war aber ein einfaches Platinenlayout wichtiger. Ich habe schon mal eine eigene Ansteuerung für einen HD44780 geschieben bei dem die Pinbelegung nicht optimal war. Das bekomm ich hin - auch wenn es dadurch etwas mehr Code wird. > Warum ist R3 so groß ? Ich wollte sicher stellen dass der maximale Strom von T2 nicht überschritten werden kann. Ursprünglich wollte ich dadurch auch die Entladeregelung möglichst genau einstellbar machen, aber beim Entladen ist dies eigentlich überhautp nicht so wichtig. Den werde ich wohl wirklich kleiner machen. > und wenn Du das in "C" programmieren willst Ja wird der Fall sein. Allerdings wird es bis zur Realisierung des Laders wohl noch ein Weilchen dauern. > ein NMOS-FET in Reihe mit dem Akku mit S an R1, D an die Sicherung und > das Gate an den Knoten Akku/T1. Wenn du auch Akkus unter der > Schwellenspannung laden und entladen willst, sollte die Akkuspannung > über einen Komparator ausgewertet und das Gate des FET entsprechend > angesteuert werden. ??? du meinst einen NMOS-FET anstelle von OP1? > Der BU806 ist eine ungünstige Wahl. > (100 für einen Darlington ist echt wenig) Also ich habe aus dem Datenblatt eine Verstärkung von 200 bei 1,5VCE und 2A Last gelesen. Ich hatte ihn gerade deswegen genommen weil im Datenblatt eine Kennlinie mit niedrigen VCE= 1,5V vorhanden war: http://www.fairchildsemi.com/ds/BU/BU806.pdf Ansonsten, die Accus, die mit Abstand die höchste Spannung benötigen sind bei mir 9V Block und die brauchen keine 2A Ladestrom ;-)
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Ein kleiner Zwischenbericht: Die Platine (Anhang) ist größtenteils aufgebaut und ein Testprogramm läuft. Es fehlt noch ein Gehäuse sowie die Elektronik, die nicht direkt auf der Platine sitzt und eine funktionierende Software.
Hallo Malte ! Gibt es denn einen aktualisierten Schaltplan, an dem man mal sehen kann, wie Deine Hardware zur Zeit aussieht ? Gruß, Andreas
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Siehe Anhang. Im Wesentlichen sind nur die Kondensatoren hinzugekommen. Für AREF hätte ich inzwischen lieber eine externe Referenzspannungsquelle genommen - aber das ist jetzt zu spät.
Hi Malte ! Sind ja wirklich kaum Änderungen drin ... wolltest Du nicht einen Verpolschutz für den zu ladenden Akku einbauen ? Gruß, Andreas
Ich bin zu dem Schluss gekommen dass ich es akzeptiere dass bei einer Falschpolung der Akku kurzzeitig kräftig entlanden wird bis die Sicherung F1 schmilzt. Wenn der Akkustrom nicht ausreicht um die Sicherung zum schmelzen zu bringen, soll der Mikrocontroller den Benutzer informieren, dass er den Akku schleunigst abzuklemmen hat. So oft wird eine Falschpolung bei nicht vorkommen (wenn überhaupt) dass die Kosten der Sicherungen ins Gewicht fallen. Hauptsache der restlichen Schaltung passiert nichts.
Bau doch ´ne Polyswitch-Sicherung (Multifuse) ein, dann mußte nicht dauernd verbrannte Feinsicherungen wegwerfen. Ich würde an Deiner Stelle den µC die Polklemmen über hochohmigen Spannungsteiler überwachen und nur wenn der Akku richtig gepolt ist, ihn mittels Relaiskontakt an die Ladeschaltung klemmen lassen.
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So ganz glücklich war ich mit der Sicherungsmethode aber noch nicht. Also habe ich nochmal nachgedacht. Das Problem ist, dass T1 bei einer Falschpulung durchsteuert also habe ich versucht das zu verhindern. Erklärung: Wird ein Akku falsch herum angeschlossen, so ist der Knoten T1, NIMH Akku der Punkt mit der niedrigsten Spannung (negative Spannung). Ohne T3 würde der OP1 0V ausgeben, und da dies oberhalb der negativen Spannung liegt, würde T1 durchsteuern und so den Akku stark entladen. Mit T3 muss die Basis von T3 um ~0.7V unterhalb des Ermitters liegen. Da der OP1 jedoch 0V ausgibt, trifft dies nicht zu und der Transistor sperrt. Somit bekommt T1 keinen Basisstrom und sperrt ebenfalls. Der Akku wird nicht entladen. Der Controller erhält durch das Anheben seiner Ausgangsspannung auf über 0.7V aber weiterhin die Möglichkeit eventuell durch Tiefentladung bereits fehlgepolte Akkus zu laden. Bei richtig angeschlossenen Akkus liegt der Kollektor von T3 oberhalb von 0.7V und somit regelt sich der OP1 auf einen ähnlichen Pegel ein. Der Transistor leitet und es kann normal geladen werden. Allenfalls ist aufgrund von T3 der minimale Spannungsabfall an T1 um 0.1 bis 0.2V größer. Ich hoffe da ist kein Denkfehler drinn.
Hallo, vermutlich doch. Wenn der Kollektor von T3 negativ gegenüber der Basis ist, hast du eine ganz normale Diode, die den Basisstrom für den BU liefert. Ein NPN mit Kollektor an Basis T1, Emitter an Emitter und die Basis über einen kleinen Widerstand und Schutzdiode vom Knoten R2-R3 abgeleitet schliesst den T1 bei negativer Spannung kurz und sperrt ihn. Du kannst auch mit 2 Dioden aus 5V oder aus einer Betriebs-LED eine Referenz für die Basis erzeugen. Arno
@Malte: Ich würde mir gar keine Gedanken über einen Verpolungsschutz machen, sondern das Thema mechanisch lösen. Die letzten Batteriekisten (Mignon) vom lokalen Krauter hatten links und rechts vom Pluspol einen Plastenippel, der verhindert, dass der Batterieboden einer falsch eingelegten Zelle Kontakt bekommt. Dasselbe gilt für Modellbau-Akkupacks. Die dort verwendeten Steckverbinder sind verpolsicher. Bei 9V-Clips wird man etwas suchen müssen, aber auch da gibt es solche mit Kragen um den Pluskontakt. Naja, und wer bei Krokodilklemmen Rot und Schwarz nicht auseinanderhalten kann, ist eh ein Fall für den Augenarzt. ;-) Gruss Jadeclaw.
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Hallo nochmal, Der Lader ist jetzt in den Grundzügen fertig ;-) > Ein NPN mit Kollektor an Basis T1, Emitter an Emitter und die Basis über > einen kleinen Widerstand und Schutzdiode vom Knoten R2-R3 abgeleitet > schliesst den T1 bei negativer Spannung kurz und sperrt ihn. Die Methode müsste aber den Ausgang des OPs weit unterhalb seine Versorgungsspannung ziehen. Folgende Probleme sind mir noch aufgefallen: -Vor T2 muss noch eine Verpolungsschutzdiode - sonst würde T2 bei Verpolung falsch herum Durchsteuern. -Etwas unschön: Wenn der Akku nicht mehr genügend Entladestrom liefern kann, so regelt OP2 seinen Ausgang hoch und versucht mit dem Basisstrom von T2 diesen zu kompensieren. Der AVR glaubt dann es würden bis zu 44mA Entladestrom fließen- selbst wenn kein Akku angeschlossen ist. Sehr stark dürfte das aber nicht stören, solange die angeschlossenen Akkus den geforderten Entladestrom liefern können. -Wenn Lade und Entlateschaltung auf 0 stehen fließt trotzdem ein Ladestrom von ca 2,7mA bis 3mA. Beim Laden oder Entladen sind die vom AVR gemessenen Werte gegenüber denen eines Multimeters am Ausgang entsprechend um diesen Wert verschoben. Ansonsten zum Status: -Die Software steht im Groben, ich befürchte nur dass ich für zusätzliche Feinheiten (Kalibrierungs Werte im EEProm, zusätzliche Fehlermeldungen) keinen Speicher mehr habe. Derzeit benötigt das Programm 6,5KB + 1KB Bootloader. -Höhere Strömen habe ich noch nicht getestet da den Transistoren noch die Kühlkörper fehlen. -Ob eine Abschaltung durch -d/U Erkennung zuverlässing funktioniert weiß ich noch nicht, da ich je nach Webseite unterschiedliche Werte für die Stärke des Spannungsabfalls bei NIMH Akkus gefunden habe. Im Anhang ist eine Grafik die den Spannungsverlaufs (abzüglich eines konstanten Wertes) in Millivolt beim Laden von zwei in Reihe geschalteten NIMH 1100mA/h Zellen mit 108mA Ladestrom über 30 Minuten mit ~6600 Messwerten.
Nach langer Pause bin ich jetzt überwiegend fertig. Bei der Software fehlt noch ein Kalibrierungsmodus und für eine funktionierende -d/U Abschaltung muss ich mir noch was ausdenken. Hardwaretechnisch habe ich den T2 duch einen MOSFET ersetzt, um nicht beim Entladen den Basisstrom, der vom OP gestellt wird, mit zu messen. Das hatte zur Folge, dass der gemessene Entadestrom nie unter den Kurzschlusstrom (20-40mA) des OP fallen konnte und leistungsschwache Akkus waren somit scheinbar nie leer. Unglücklicherweise scheint jetzt die Regelung oberhalb von rund 100mA anfangen zu schwingen. Bei einem Sollwert von 160mA schwankt der angezeigte Wert zwischen 100 und 200mA. Und bei einem Sollwert von 550mA werden nur 300-400mA erreicht. Beim Laden sind die Werte hingegen wunderbar gleichmäßig. Hier der aktuelle Schaltplan: http://www.marwedels.de/malte/akkulader1/lader1-2.png Hat jemand eine Idee wie sich dies beheben lassen könnte?
Setzt zwischen Ausgang und invertierenden Eingang von OP2 einen Kondensator ab 100 pF aufwärts bis es nicht mehr schwingt. Das gleiche gilt eigentlich auch für OP1.
freundchen wrote: > Setzt zwischen Ausgang und invertierenden Eingang von OP2 einen > Kondensator ab 100 pF aufwärts bis es nicht mehr schwingt. > Das gleiche gilt eigentlich auch für OP1. Danke ein 3,3nF Kondensator löste das Problem. Und auch danke an all die mir (in mehreren anderen Threads hier) geholfen haben. Der Lader ist jetzt übrigens (endlich) fertig: http://www.marwedels.de/malte/akkulader1
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