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Thema: Spannung von NiMh Akkus (Gelesen 19552 mal)
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PoWl
Dremelfreund
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Atmel AVR Mikrocontroller
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Hi.
Ich hab mir, um meine Schaltung mit Spannung zu versorgen, bei Reichelt ein paar AAA NiMh akkus besorgt. Da ich von 1,2V ausging habe ich meine Schaltung natürlich schonmal auf den Betrieb mit 3,6V ausgelegt (3 Akkus hintereinander). Jetzt kamen sie hier an und ich habe schonmal 1,3V gemessen.. Ok, aber nanu? 1,3V? Bissel viel, und man muss sie ja erst noch aufladen. Erstmal habe ich die Widerstände in meiner Schaltung nun total falsch dimensioniert aber okay. Zweitens, wie lade ich die dinger richtig auf bzw woher weiß ich welche Spannung sie im vollgeladenen Zustand haben? Das muss ich wissen da meine kleine Ladeschaltung später eine feste Spannung auf die Akkus gibt woraufhin sie sich so lange aufladen bis deren Spannung soweit angestiegen ist dass keine Potentialdifferenz mehr vorliegt.
Was soll ich tun?
mfg PoWl
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Reisi
Lötkolbenfreak
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Nur weil auf den Akkus 1,2V draufsteht heist das nicht, dass die Zellenspannung konstant ist. Voll geladen bzw. die Leerlaufspannung ist normalerweise so zwischen 1,3-1,4V, im mittleren Ladebereich beträgt die Spannung dann den angegebenen 1,2V, und zum Ende hin sinkt die Spannung dann weiter ab.
Wenn deine Schaltung so empfindlich ist und keine 10% Überspannung aushält, dann musst du die Eingangsspannung eben regeln.
Außerdem lädt man Akkus mit einen konstanten Strom, laden mittels konstanter Spnnung ist vollkommen ungeeignet, da dadurch der Strom eben nicht kontrolliert wird und dadurch die Akkus relativ schnell das Zeitliche segnen, oder dir im schlimmsten Fall um die Ohren fliegt.
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PoWl
Dremelfreund
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Atmel AVR Mikrocontroller
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Hm.. ist es wirklich so schlimm wenn ich den akku lade in dem ich ihn mit einer konstanten Spannung versorge? Ansonsten bräuchte ich eine aufwändige ladeschaltung. Bei Wiki stand das kann man so machen :-(
Wie soll ich diese akkus nun aufladen? Ich nehme an an einem Konstanten strom aber wie lange? 10 stunden an 85mA? (die akkus haben 850mAh kapazität)
Theoretisch könnte ich meine Schaltung unabhängig von der Eingangsspannung machen. Allerdings bräuchte ich dann 3 Konstantstromquellen, und zwar möglichsts einfache. Weiß jemand wie man sich ne möglichst reinfache Konstantstromquelle aufbaut und ausrechnet? Ich dimme die LEDs die damit versorgt werden müssen per PWM mit einer Frequenz von schätzungsweise 300Hz.
mfg PoWl
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PoWl
Dremelfreund
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Atmel AVR Mikrocontroller
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Ich hab mir mit einem mikrocontroller einen kleinen RGB fader gebastelt. Dabei werden eben 3 LED per PWM gedimmt. Entweder ich halte also die Spannung konstant so dass meine LEDs immer den gleichen strom ziehen, oder ich halte den Strom konstant so dass die Spannung variiern kann. Das wären bis zu 50mA bei der Roten LED und um die 10-20 mA bei Grün und Blau.
Das ganze soll eine LED-Base werden. Deshalb betrieb per Akku damit das ding auch mal ne Weile ohne Netzteil auskommt.
Wie soll ich die akkus denn nun aufladen? Sind 850 mAh AAA NiMh akkus.
mfg PoWl
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PoWl
Dremelfreund
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Atmel AVR Mikrocontroller
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Hm.. ich kann doch nicht 5 Akkus da rein packen, da bleibt nichts mehr vom Gerät übrig ;-) *seufz*.. ok dann lege ich das ding eben auf 3,9V oder 4,2V anstatt auf 3,6V aus.
So, nun nochmal. Was Spricht dagegen einen Akku mit einer konstanten Spannung zu laden? Sobald die Akkus voll sind gibt es keine Potentialdifferenz mehr zwischen Spannungsquelle und Akkus, somit werden sie nicht überladen.
Die Frage ist hier nur, wie hoch soll die Spannung der Spannungsquelle sein? Kann ich die, nachdem ich die Akkus voll aufgeladen hab, mit einem Multimeter messen?
mfg PoWl
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TzA
Modder der Apokalypse
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Wie man Akkus lädt steht in dem Link den ich genannt habe, lesen muss das schon jeder selber.
Konstantstromquelle gibts z. B. im Datenblatt des LM317, man braucht dazu natürlich eine etwas höhere Spannung, aber beim Laden hat man ja genug Strom. Ansonsten gibts auch Akkuladegeräte zu kaufen, sofern du normale Akkus hast und keine die du fest einlöten willst.
Die bekommen LEDs wie auch sonst einen Vorwiderstand, die Helligkeit ist dann halt ein wenig vom Ladezustand der Akkus abhängig (bei den blauen ist das bisschen ungünstig, da die Vorwärtsspannung von denen recht nahe an der Ladeschlussspannung von 4 Akkus liegt).
Wenn dein µC noch einen ADC-Eingang freihat und eine interne Spannungsreferenz, kannst du auch die Akkuspannung messen und entsprechend den Duty Cycle der PWM vergößern, sodass die Helligkeit konstant bleibt (also die Widerstände auf Dauerleuchten bei 3,6V auslegen und bei den anfänglichen 4,8V per PWM die Helligkeit reduzieren).
Goldcaps sind dafür quatsch, die sich viel viel viel zu klein und vertragen außerdem keine hohen Ströme (Innenwiderstand im 100 Ohm-Bereich).
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PoWl
Dremelfreund
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Atmel AVR Mikrocontroller
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Nette Idee aber für mein Vorhaben reicht die Kapazität eines solchen Kondensators höchstens aus um das ding 2 Minuten am Laufen zu halten. Es sollte aber auch mal so ein paar Stunden durchlaufen können.
Auf diversen Seiten steht geschrieben dass sich das Konstantspannungsladeverfahren für NiCd und NiMh Akkus also nicht eignet da die dinger keine feste Ladeschlussspannung haben. Was heißt das denn? In wie fern schwankt die denn so stark dass das Verfahren völlig unbrauchbar ist? Mir ist mir das Delta-U verfahren aufgefallen was mich allerdings dazu zwingt einen größeren mikrocontroller mit ladeprogramm einzusetzen, ausserdem noch einige Forschungen in dem Bereich bis ich mal einen Lader zusammengebastelt habe der mir die Akkus auch schonend läd und nicht kaputt macht.
Mehr als 3 AAA Zellen in mein Gerätchen einzubauen wollte ich der Größe und des Preises wegen vermeiden.
//Edit: Konstantstromquelle mit dem LM317 ist ja schön und gut aber leider brauch ich dazu viel zu viel Spannung. Mir bleibt nix anderes übrig als in Kauf zu nehmen dass die Helligkeit mit der Zeit absinkt. Oder gibt es eine Konstantstromquelle an der nicht viel Spannung selbst abfällt?
mfg PoWl
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« Letzte Änderung: August 15, 2007, 02:39:55 von PoWl »
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PoWl
Dremelfreund
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Im Zweifelsfall würde ich für das Konstantspannungsladeverfahren eine Spannung wählen die noch unterhalb des Tolleranzbereichs liegt ;-)
Allerdings wäre es trotzdem schön wenn mir das noch jemand mal genauer erklärn könnte. Im Internet steht nur man es wäre wegen der Tolleranzen der Ladeschlussspannung ungeeignet für NiMh akkus.
Btw: eignet sich eine konstantspannungsquelle mit einem FET? Fällt hier auch soviel Spannung ab? http://de.wikipedia.org/wiki/K...ffekttransistor
Mein LM hat selbst bei 5V nur 40mA rausgehauen, erst als ich die Spannung weiter erhöht habe hat sich die LED ihre 50mA geholt die sie braucht. Das wären dann ja über 3V Spannungsabfall, leider viel zu viel. Wenn es nicht möglich ist eine Konstantstromquelle so zu realisieren hab ich leider pech gehabt ;-)
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« Letzte Änderung: August 15, 2007, 09:08:39 von PoWl »
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Reisi
Lötkolbenfreak
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Es gäbe schon alternativen zu einer LM317 Stromregelung. Man kann die auch einfach diskret aufbaun, allerdings hat man da trotzdem einen Spannungsabfall von ca. 1,5V. Für eine Low-Drop Stromregelung müsste man einen OpAmp einsetzten und den Strom über einen niederohmigen Shunt messen, oder gleich die Flussspannung der LED regeln (ist dann allerdings temperaturabhängig) Allerdings sind OpAmps, die bei solch niedrigen Spannungen noch einwandfrei arbeiten, nicht gerade die günstigsten, so dass cih das eigentlich nicht rentiert.
Also entweder du lebst damit, oder, wie TzA auch schon sagte, du kompensierst das über die Software.
Zur Ladesache: Es gibt da prinzipiell zwei Probleme, man kann ohne zusätzliche Beschaltung nicht feststellen wann die Akkus voll sind, d.h. ein überladen ist vorprogramiert. Das zweite Problem ist die fehlende Strombegrenzung, wenn die Akkus leer sind herscht ein großer Spannungsunterschied und dadurch fließt ein hoher Strom in die Akkus, das vertragen Akkus überhaupt nicht.
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PoWl
Dremelfreund
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Atmel AVR Mikrocontroller
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Naja, angenommen ich gehe mal davon aus dass sie bei 1,4V gschtopptevoll sind. Bei 1,3V meinetwegen nur so um die 80%. Dann siedel ich meine Ladespannung eben bei 1,3V an und finde mich damit ab den akku nie mehr als ca 80% voll zu kriegen. Aber es tut sich gerade ein weiterer abgrund auf. Der Fader selbst braucht im Betrieb noch bis zu ~70 mA. Wenn ich für die Akkuldeschaltung eine Strombegrenzung einbaue müsste ich diese auf 85mA (1/10 Kapazität des akkus) auslegen, aber in manchen Fadingphasen bleiben davon nur noch 15mA ladestrom übrig. Alternativ kann ich die Strombegrenzung nur für den akku nehmen, allerdings brauch ich dann trotzdem wieder einen größeren Controller womit ich auch gleich das -DeltaU ladeverfahren benutzen kann..
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