Akkuwächter für Li-Ion-Akku

Bike-Micha · 7. August 2004

Hallo Leute,

ich würde gern noch einen kleinen Akkuwächter mit einer LED Unterspannungswarnung hinter die Bratbeck-Platine schalten, damit ich im Ernstfall weiß, dass ich langsam nach Hause muss. Schließlich bemerkt man dank der Überspannung eine Abnahme der Helligkeit (immer gelberes Licht des Brenners) bis zur Abschaltung gar nicht. In der Regel brennt die Lampe bis zur Abschaltung sehr hell.

Da der Akkuwächter selbst Strom benötigt, muss natürlich ein Schalter dazwischen installiert werden - aber das wäre nicht das Problem.

Nach Möglichkeit möchte ich mir selbst eine Warn-Elektronik mit LEDs zusammenbauen. Ich möchte also keinen fertigen Conrad-Mist, weiß schon, dass es da sowas gibt. :lol:

Könnt ihr mir irgendwelche Schaltungen empfehlen (am besten mit Schaltplan)?
Ich hab zwar schon von Route66 einen ausprobiert, aber der funktioniert nicht so richtig. Es kann und wird wohl auch mein Fehler sein, aber das ist ja nicht so schlimm. Vielleicht gibt es für einen zweiten Versuch gleich noch einen geeigneteren Akkuwächter...

Danke im Voraus
Gruß Micha

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Schau mal hier:
akkuwächter .

JuergenH · 7. August 2004

Hallo Micha,

solche Schaltungen gibt es wie Sand am Meer.

Was für eine Anzeige möchtest Du denn? Eine LED aufleuchten zu lassen, das ist ganz einfach.

Im angehängten Bild habe ich einen TL431 verwendet, um eine grüne LED solange eingeschaltet zu lassen, bis eine (einstellbare) Spannung unterschritten wird.

Die Schaltung rechts macht das gleiche, nur wird dort eine rote LED eingeschaltet, wenn die (einstellbare) Spannung unterschritten wird.

Das sind beide sehr einfache Anzeigen.

Bei Interesse schicke ich Dir die Werte der Widerstände.

Gruß

Jürgen

MTB-News.de

manne · 7. August 2004

Hallo,

der "Batteriewächter" von Reichelt funktioniert einwandfrei und hier brauchst du ja nicht den Fertigmist nehmen sondern nur die Einzeltteile (falls du ein Stück Lochraster oder sonstwas zum raufbrutzeln hast), macht dann genau 57Cent statt 5,70

Mit Schalter fänd ich unnötig, ich konnte im Ruhezustand kein mA Verbrauch messen, aber mach wie du denkst.

MfG Manne

Bike-Micha · 7. August 2004

Vielen Dank Jungs. Ich hatte da an sowas wie eine Duo-LED gedacht, die bei Unterspannung von grün auf rot wechselt... Also auch im Normalbetrieb fänd ich eine grün leuchtende LED ganz praktisch, dann weiß ich immer, dass alles ohne Probleme funktioniert...

Habt ihr da auch was im Angebot im Meer der Schaltpläne?

Gruß Micha

JuergenH · 8. August 2004

Hallo Micha,

ich kann mir denken, warum Universal-Bausätze nicht so funktionieren, wie sie sollen: die haben Trimmer, mit denen man die Schwellenspannungen einstellen soll. Und das ist nicht immer einfach.

Deshalb hier eine Schaltung OHNE Trimmer mit folgenden Eigenschaften:

(Annahme: 14,4 Li-Ionen-Akku):

Spannung > 14,4V: LED ist grün
Spannung zwischen 13,7 und 14,4V: LED ist gelb
Spannung unter 13,7V: LED ist rot

Anbei die Schaltung. Sie nutzt eine Duo-LED, hier eine rot/grüne. Gelb wird durch das Mischen von rot und grün erzeugt.

Bei Bedarf kann ich ein Platinenlayout daraus machen. Dann ist das Ding auch nachbausicher.

Gruß

Jürgen

Bike-Micha · 9. August 2004

JuergenH schrieb:
Hallo Micha,

ich kann mir denken, warum Universal-Bausätze nicht so funktionieren, wie sie sollen: die haben Trimmer, mit denen man die Schwellenspannungen einstellen soll. Und das ist nicht immer einfach.

Deshalb hier eine Schaltung OHNE Trimmer mit folgenden Eigenschaften:

(Annahme: 14,4 Li-Ionen-Akku):

Spannung > 14,4V: LED ist grün
Spannung zwischen 13,7 und 14,4V: LED ist gelb
Spannung unter 13,7V: LED ist rot

Anbei die Schaltung. Sie nutzt eine Duo-LED, hier eine rot/grüne. Gelb wird durch das Mischen von rot und grün erzeugt.

Bei Bedarf kann ich ein Platinenlayout daraus machen. Dann ist das Ding auch nachbausicher.

Gruß

Jürgen

Hallo Jürgen,

eine LED, die insgesamt drei Farben erzeugen kann... Das hört sich wirklich gut an. Platinenlayout wäre wohl eigentlich egal, weil ich nicht ätzen kann. Ich müsste die Bauteile auf eine Lochrasterplatine löten...
Ich würde die Bauteile ganz gerne bei Reichelt bestellen... Könntest Du mir eine Liste zusammenstellen, was ich benötige? Speziell bei der LED muss ich wohl eine ganz bestimmte nehmen, oder?
Die Sache mit festen Widerstandswerten ist wohl wirklich besser. Ich bräuchte den Akkuwächter auf alle Fälle für einen Li-Ionen-Bratbeck-Akku, also für den 14,4V-Standard.

Gruß Micha

PS: Kannst aber trotzdem mal ein Layout anfertigen, wenn es keine größeren Probleme macht.

Wenn es einseitig ist, kann ich es ja auch als Vorlage nehmen... THX!

JuergenH · 9. August 2004

Hallo Micha,

Platinenlayout ist kein Problem. Ich kann Dir auch eine fertige Platine schicken. Weil, mit Lochrasterplatinen habe ich meine Probleme. Lieber ätze ich eine einzige Mini-Platine, als dass ich vor einem Drahtverhau sitze, und nicht mehr weiß, welche Leitung wohin führen sollte. Ich würde, wegen der Platinengröße und er Betriebssicherheit SMD vorschlagen.

Die Schwellwerte haben sich ergeben aus Joerkys Diagramm einer Entladekurve von einem 14,4V-Li-Ionenpack. Wenn Du andere Spannungen haben möchtest, ist das kein Problem. Die Mischfarbe gelb beginnt ab 55% zu leuchten, die rote LED brennt ab 95% der Entladedauer... überleg...grübel...

Dieser Bereich ist vielleicht zu groß. Besser wäre ein Bereich von 75% bis 90% für die gelbe LED. Ich versuche, die Widerstände dazu passend umzudimensionieren.

Bei einer Brenndauer von 4 Stunden bekämst Du dann nach 3 Stunden eine gelbe LED, und nach knapp eine halbe Stunde vor Ende die rote LED.

Gib mir einen Tag zum Layouten, dann hörst Du wieder von mit.

Gruß

Jürgen

Route66 · 9. August 2004

@ Bike-Micha
bei mir funktioniert meine Schaltung problemlos

Wo klemmts denn bei Dir ???
Kann daheim nochmal nach den von mir verwendeten Widerstandswerten schauen.

@ JuergenH
meine Schaltung funktioniert auch mit nem Duo-OP LM358.
Nur schalte ich ne 2-polige Duo-LED einfach um.
Normalbetrieb grün (auch als Betriebskontrolle) und ca. 15 Min. vor Ende des Akkus wird sie dann rot.
Die Schaltung ist ein klassischer Komperator mit ner Z-Diode und noch ein paar Widerständchen.

Der Akkuwächter sollte übrigens immer hinter nem Schalter sitzen, da er sonst den Akku leerzieht da die Spannung ja sonst immer gemessen wird.

Greez

Bike-Micha · 9. August 2004

Hallo Route66,

ich weiß auch nicht. Habe eigentlich alles nach Schaltplan gemacht. Die LED hat aber immer nur grün geleuchtet. In keinem Fall schaltete diese bei der angegebenen Spannung auf rot um.
Ich werde es so oder so noch einmal neu machen müssen, da ich den Fehler nicht finde. Vielleicht war auch dieser eine Widerstand (R4) mit 15k zu viel...?!?

Egal. Die Variante mit der 3-Pin-LED gefällt mir aber auch ganz gut, auch wenn sie eigentlich ähnlich ist. So hat man quasi 3 Farben... Das ist doch noch besser...!

Gruß Micha

JuergenH · 9. August 2004

Route66@ JuergenH meine Schaltung funktioniert auch mit nem Duo-OP LM358. Nur schalte ich ne 2-polige Duo-LED einfach um. Normalbetrieb grün (auch als Betriebskontrolle) und ca. 15 Min. vor Ende des Akkus wird sie dann rot. Greez[/QUOTE schrieb:
Hallo Route66,

sorry, dass wir fast das selbe entwickelt haben.

Das größte Problem, so finde ich, ist das Festlegen der Schaltschwelle. Da ein Li-Ionen-Akku eine erfreulich flache Entladekurve hat, ist es schwer, zwei Schwellwerte festzulegen, die auch etwas aussagen. Ich habe mir zwei (hoffentlich) praxisgerechte Schaltpunkte überlegt:

Vorwarnung (gelbe LED) unterhalb von 14,1V (entspricht 75% Entladung),
Warnung (= rote LED) unterhalb von 13,9V (entspricht 90% Entladung).

Ist das in etwa, was Du in Deiner Schaltung implementiert hast, oder hast Deine Schaltung andere Schaltpunkte?

Ich will, um die fummelige und fehleranfällige Einstellerei zu vermeiden, die Schaltpunkte mit festen WIderständen verdrahten.

Gruß

Jürgen

Route66 · 10. August 2004

Hallo Jürgen,

die Schaltschwelle hab ich auch nach einigem Rumprobieren bei ca. 14 V Akkuspannung festgelegt.
Danach fällt die Spannung dann recht schnell so dass der MAX abschaltet.

Die Schwelle hab ich auch mit Festwiderständen festgelegt. Wenn man das variabel mit nem Poti machen würde, dann müsste man die Schaltung ja zuerst mal an ein Netzteil anklemmen, an dem die Schwellenspannung eingestellt ist und dann abgleichen. Und wenn sich einmal was verstellt alles wieder von vorne.

@ Bike-Micha
der Widerstand zum einstellen der Schwellenspannung sollte mot 15 KiloOhm OK sein. Hast Du den OP richtig angeschlossen ??

Werde mal schauen, dass ich den Schaltplan noch kurz separat zeichne, dann werde ich ihn noch hier rein stellen.

Greez

MTB-News.de

Bike-Micha · 10. August 2004

Route66 schrieb:
@ Bike-Micha
der Widerstand zum einstellen der Schwellenspannung sollte mot 15 KiloOhm OK sein. Hast Du den OP richtig angeschlossen ??
Greez

Hi Route66,

Habe den IC richtig angeschlossen. Vielleicht ist auch wieder ein Bauteil defekt?! Leider habe ich momentan keinen MAX, um deinen Akkuwächter zu testen. Inzwischen hat es sicherlich noch andere Bauteile beim letzten MAX-Tod erwischt, sodass ich diese Platine erstmal vergessen kann.
Hast du auch einen 15k für R14 verwendet? Jedenfalls schaltete die LED in den wenigen, fehlerfreien Betriebsstunden (vom MAX aus betrachtet) nicht auf rot um. Immer leuchtete sie nur grün... Kann es den LM358 auch bei einem Kurzschluss erwischt haben? Optisch sieht jedenfalls alles einwandfrei aus.

Ich werd jetzt trotzdem beim 2. Anlauf den Wächter von Jürgen nachbauen, wegen der 3-Farben-Variante. Aber sobald ich wieder einen neuen MAX habe, werde ich die alte Platine mit deinem Akkuwächter reparieren und in einem anderen Akku einsetzen.
Nicht böse sein, dass ich jetzt nicht deinen nehme. Der Fehler wird so oder so bei mir gelegen haben. Bei dir hat es ja auch funktioniert!

Gruß Micha

JuergenH · 10. August 2004

Hallo,

anbei für alle Interessierte die Bauanleitung für den Akkuwächter.

Ich muss das Ding erst noch selber bauen, erst dann weiß ich, dass alles ok ist. Bis dahin alle Info auf eigene Gefahr!!

Wenn jemand die Platine (Größe: 17 x 17 mm) fertig geätzt haben will, kostet 2 Euros; der fertige Baustein 5 Euros.

Bei Bedarf eine email an: [email protected] mit dem Betreff "Akkuwächter". Antwort kommt dann prompt.

Gruß

Jürgen

JuergenH · 10. August 2004

Kleine Korrektur bei den Bauteilwerten für den Akkuwächter oben:

R11 hat 1k, R12 hat 470 Ohm (oder zwei 1k-Widerstände parallel), R13 kann auch 56k haben.

Gruß

Jürgen

Route66 · 10. August 2004

Soooo,

hier ist mal der separate Schaltplan meines Akkuwächters.
Kann ihn leider nur so als nachbearbeiteten Screenshot anbieten, da ich nur ein altmodisches Layoutprogramm habe

Die Schaltung läuft bei mir genauso wie auf dem Plan* - einwandfrei seit nem halben Jahr.

* ACHTUNG:
für den Betrieb an einem Li-Ion Akku mit einer Nennspannung von 14,4V muss R4 entgegen dem Schaltplan 15 KiloOhm haben !!!

Funktionsbeschreibung:
Auch diese Schaltung ist als zweifacher Komperator aufgebaut wobei als Spannungsreferenz einfach eine Z-Diode dient.
Im normalen Betrieb leuchtet die LED GRÜN. Unterschreitet die Akkuspannung nun die Schaltspannung von ca. 14 V dann werden die Ausgänge der OPs umgepolt und die LED leuchtet ROT.
Wenn die LED mal auf rot umgeschaltet hat, habe ich ca. noch 10 bis 15 Minuten Zeit, mich in Sicherheit zu bringen.

Ich denke es ist schon wichtig, darüber informiert zu sein, dass der Akku demnächst leer ist, da, wenn der MAX erst mal abgeschaltet hat, man im dunkeln steht.

Viel Erfolg beim Nachbau

Gruss

JuergenH · 17. August 2004

Hallo,

habe die Schaltung, die ich oben beschrieben hatte, erfolgreich in Hardware gegossen. Die Schwellenspannungen sind so, wie sie sein sollen:

> 14,55V grüne LED
14,1V < U < 14,55V beide LED's
< 14,1V rote LED

Beim Schaltplan hatte ich mich etwas vertan. Auch die Bauteilewerte haben sich leicht geändert, daher anbei der überarbeitete Bauplan plus ein Foto.

Gruß

Jürgen

JuergenH · 17. August 2004

Sorry, das Bild wollte wohl noch nicht.

Zweiter Versuch:

MTB-News.de

Route66 · 28. August 2004

Hallöchen,

ich habe meinen Akkuwarner nun noch etwas verändert.

Ich habe ihn jetzt auch mit ner Referenzdiode aufgebaut.
Das macht in tauglich für einen grösseren Eingangsspannungsbereich und er kann insgesamt hochohmiger aufgebaut werden, was etwas Strom und Abwärme spart. Mit der Z-Diode ist das doch etwas kritischer, dass die immer in ihrem Arbeitsbereich betrieben wird.

Achtung: im Schaltplan ist R4 noch mit 460k drin, der sollte aber mit 470k (KiloOhm) bestückt werden, sonst ist die Schwelle etwas zu niedrig, ausserdem ist das dann ein Wert aus der E-Reihe.
Die Umschaltschwelle sollte dann bei ca. 14,0 Volt liegen.

@ bike-micha
versuche vielleicht mal diese Schaltung. Die Beschaltung des OP mit der LED ist gleich, Du musst dann nur die 3 Widerstände ändern und statt der Z-Diode die Referenzdiode im TO-92 Gehäuse einbauen.
Viel Erfolg

Gruss

JuergenH · 30. August 2004

Hallo,

den Akkuwächter kann man natürlich auch für Bleiakkus einsetzen.

Ich habe aus einem Entladediagramm folgende Spannungen entnommen:

Akku etwa 50% entladen: U=11,5V

Akku etwa 80% entladen: U=11,0V

Entladeschlussspannung: 10V

Entladen wurde mit einem Belastungswiderstand, sodass etwa nach 3 1/2
Stunden das Entladeende erreicht wurde.

Die Widerstände werden dann im Schaltbild des Akkuwächters zu:

R9: 390 Ohm parallel zu 3,3kOkm,
R10: 39kOhm parallel zu 390kOhm

Gruß

Jürgen

Bike-Micha · 14. September 2004

Hallo Leute,

ich hatte als Initiator den 1. Akkuwächter von Jürgen bekommen und ihn getestet. Gestern habe ich nochmal einen zweiten umfangreichen Test gemacht. Das Ergebnis will ich euch kurz vorstellen:

Der Akkuwächter von Jürgen funktioniert einwandfrei. Die Schaltschwellen für die LED-Umschaltung werden im Prinzip exakt eingehalten, die kleinen Abweichungen sind akzeptable Toleranzen. Der Zeitpunkt der Umschaltung auf gelbes bzw. rotes Licht in Bezug auf die Gesamtdauer des Akkus ist auch akzeptabel. Vielleicht könnte man bei größeren Akkus (ich habs nur mit einem kleinen getestet: 5,5Ah mit 20W IRC) doch die 75% und 90%-Schwelle nehmen, aber das ist natürlich Geschmacksache. Ich werds trotzdem mal probieren. Nach Erleuchten des roten Lichtes hätte ich off-road noch gute 20min Zeit gehabt, mich in Sicherheit zu bringen - natürlich mit frühzeitiger Vorwarnung durch Gelblicht.
Ich hab mal die Entladung verfolgt und alle 10min Werte genommen und mit Excel ein Diagramm gemacht. Das Ergebnis hab ich dieser Antwort im PDF-Format beigefügt.

Großes Lob an Jürgen. :daumen:

Hast wirklich ein tolles Teil hergezaubert. Es lohnt sich, den Akkuwächter nachzubauen. Außerdem dürfte Jürgen noch ein paar fertig bestückte Platinchen im Angebot haben. Einfach mal nachfragen!

Vor allem an die Li-Ion-Fraktion - ihr wisst alle, dass die bratbeck-Schaltung in 1. Hinsicht um die explosionsgefährdeten Li-Ion-Zellen besorgt ist und im Ernstfall radikal abschaltet. Eine Vorwarnung zu haben ist, wie ich deshalb finde, extrem wichtig.

Viele Grüße
Micha

flipper · 26. September 2004

Route66 schrieb:
Hallöchen,

ich habe meinen Akkuwarner nun noch etwas verändert.

Ich habe ihn jetzt auch mit ner Referenzdiode aufgebaut.
Das macht in tauglich für einen grösseren Eingangsspannungsbereich und er kann insgesamt hochohmiger aufgebaut werden, was etwas Strom und Abwärme spart. Mit der Z-Diode ist das doch etwas kritischer, dass die immer in ihrem Arbeitsbereich betrieben wird.

Gruss

hallo, wie müsste ich denn die Widerstände ändern wenn ich den akkuwarner für einen Lithium-Polymer Akku verwenden möchte?

die Umschaltspannung auf Rot sollte dafür bei 9,6 Volt liegen

Danke

greetz
Bernhard

Route66 · 27. September 2004

Hi,

flipper schrieb:
hallo, wie müsste ich denn die Widerstände ändern wenn ich den akkuwarner für einen Lithium-Polymer Akku verwenden möchte?

die Umschaltspannung auf Rot sollte dafür bei 9,6 Volt liegen

Danke

greetz
Bernhard

für ne Schaltschwelle von 9,6 Volt müsste R1 bei 284 KiloOhm liegen (für meine Schaltung mit der Referenzdiode, die ich Dir empfehlen würde).

Aber: bis Du Dir sicher dass das die richtige Spannung ist ?? Kommt mir sehr niedrig für Li-Poly vor :confused:

Gruss

flipper · 27. September 2004

Route66 schrieb:
Hi,

Aber: bis Du Dir sicher dass das die richtige Spannung ist ?? Kommt mir sehr niedrig für Li-Poly vor

Gruss

hast recht die entladeschlusspannung sollte bei 3V pro zelle liegen, da hab ich vermutlich mit 3,2V recht knapp bemessen, sollte wohl eher 3,4-3,6 V nehmen oder?

also 10,2V bis 10,8V oder?

greetz
Bernhard

MaikRutsche · 3. Februar 2005

Moin

Seit heute habe ich nun den Akkuwächter in meine Elektronik integriert und habe ein Problem:
Ich habe eine leichte Rot-Grün-Schwäche und erkenne keinen Unterschied zwischen dem Grün und Gelb

@JürgenH
Für was für einen LED-Strom/ und Spannung hast du deinen Akkuwächter vorgesehen?
Denn dann würde ich die DuoLED gegen eine Rote und Blaue oder Weisse wechseln wollen...

Ciao

Maik

Route66 · 4. Februar 2005

High,

MaikRutsche schrieb:
...Ich habe eine leichte Rot-Grün-Schwäche und erkenne keinen Unterschied zwischen dem Grün und Gelb

@JürgenH
Für was für einen LED-Strom/ und Spannung hast du deinen Akkuwächter vorgesehen?
Denn dann würde ich die DuoLED gegen eine Rote und Blaue oder Weisse wechseln wollen...

die Farben der LED sind im Prinzip egal !
Da kannst Du einbaue was Du willst. Die Durchlassspannungen (Uf, forward, Vorwärtsspannung ... ) sind zwar immer leicht unterschiedlich, aber nur ein paar zehntel Volt was in der Praxis für diese Anwendung unerheblich sein sollte.

Lediglich wenn Du eine richtige DUO-LED verwenden möchtest (wie in meinem Schaltplan vorgesehen) könntest Du ein Problem bekommen. Diese habe ich bisher nur als Rot/Grün Varianten gesehen. Aber auch da müsste es funktionieren, dass man einfach 2 einzelne LEDs antiparallel schaltet.

Gruzz

Akkuwächter für Li-Ion-Akku

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