Ladegerät so machbar ? (LM358 Hysterese)

Huhu,

jetzt habe ich mich mal an einen Bleilader gemacht mit dem LM 317.

Natürlich ist noch nicht alles dimensioniert, aber das ist ja das kleinste Problem.

Er soll :

• Bleiakku 6V (7.4V) laden
• Betrieb anzeigen
• Ladevorgang anzeigem
• Wenn Ladeschlussspannung erreicht, dies anzeigen
• Verpolung anzeigen

Anbei der Schaltplan.
Der Erste LM317 begrenzt den Strom und der Zweite regelt die Spannung auf 7,4V.

Die Aufgabe des LM358 ist es, die Akkuspannung zu überwachen und je nach Spannung eine LED zu schalten.
Die Schutzdiode über dem LM317 zeigt gleichzeitig an, wenn der Akku verpolt ist.

Ich weiss nur nicht genau wie ich die Hysterese einstelle, so dass es reproduzierbar ist.
Vielleicht kann mir da ja jemand einen Tipp geben.


Anhang 32182


LG,
Gigi

Hallo,
die Hysterese am LM358 wird über R4 und R5 eingestellt. Die Formeln dazu gibt es im Internet. Stichwort: Schmitt-Trigger mit Operationsverstärker. Ob es hier wirklich notwendig ist, ist eine andere Frage. Empfehlenswert wäre auch noch ein Kondensator parallel zu R2, damit die Spannung dort nicht mit der Spannung am Gleichrichter mitwandert. Noch besser ist es, R2 durch eine Zenerdiode + Poti zu ersetzen.

Deinen Verpolschutz habe ich nicht wirklich nachvollzogen im Schaltplan. Solange die Sicherung nicht durchbrennt, bekommt U3 die negative Spannung direkt ab. Die Konstruktion mit R? D? D9 D? R3 D5 verstehe ich nicht wirklich :-k Eventuell kann man einfach in Reihe zur Sicherung eine Schottkydiode verbauen. Den Spannungsabfall müsste man bei der Ladeschlussspannung berücksichtigen.

Die Transistoren zur LED-Ansteuerung würde ich einsparen. Der LM358 kann locker 20mA treiben. Die LEDs kann man folgendermaßen betreiben: http://www.dj5am.darc.de/batt-anz/schaltplan.gif (im Bild ist nur der Teil am Ausgang relevant). Damit kann man einiges an Aufwand sparen. Die LEDs würde ich auch nicht hinter den ersten LM317 schalten, da die Spannung dort je nach Akku-Ladezustand schwanken kann.

Einen schönen Abend noch wünscht
Bernhard

Hallo,

vielen Dank erstmal für die schnelle Antwort und Hilfe!

Mensch ja, stimmt da hätte ich auch drauf kommen können.
Ich war da so verpeilt und hatte wohl echt ein Brett vor dem Kopf, weil ich vorher überlegt habe, wie ich die Akkus (6V oder 12V) erkennen
und je nach Akku die Spannung anpassen kann, das ich es wohl wieder komplizierter als nötig gemacht habe.
4 LM317 waren mir dann doch zu viel. :D

Würde das denn prinzipiell mit den Transistoren so funktionieren ? (nur Verständnisfrage)

Begrenzt der LM358 denn, oder sind Vorwiderstände nötig ?

Der "Verpolschutz" ist wirklich total sinnlos, wenn ich da nochmal drüber schaue. Das ist dieser mit R? D? D9 D? R3 D5.

Der muss ganz anders, ich weiss auch wie - das ist jetzt peinlich. :D

Danke nochmal und auch dir einen schönen Abend! :rolleyes:

Lg,
Gigi

Hallo Gigi,

Das Bild hat eine schlechte Auflösung, manche Bezeichner kann ich nur raten.

Wenn die Strombegrenzung anspricht, funktionieren deine LEDs nicht mehr oder glimmen nur noch.
Bei einem Kurzschluss am Ausgang liegen am Eingang von U3 noch 2-3V an, sonst sind es U_BAT- 2-3V.

U2 kannst du eigentlich einsparen und R6 in Serie zu U3 Pin 2 schalten.
Der einzige Nachteil ist dann, dass du keinen scharfen Knick zwischen Strom- und Spannungsbetrieb mehr hast, aber das macht beim Laden keine Probleme. Der Übergang wird fliessend aber es ist garantiert, dass bei I = 0 die Endspannung nicht überschritten werden kann.

Den einen Transistor für die LED könntest du noch einsparen, aber ich bin zu faul die Bezeichner zu erraten um das zu beschreiben.

Für den Verpolschutz würde eine Diode zwischen F1 und Masse ausreichen, dann fliegt halt in diesem Fall die Sicherung.

MfG Peter(TOO)

Hier ist ein Artikel von den Erfindern des LM317 über Bleiladegeräte.

www.ti.com/lit/an/snva581/snva581.pdf

Wenn es um 12V Akkus geht, nehme ich den PB137

www.st.com/en/power-management/pb137.html

MfG Klebwax

Danke auch dir für die Links!

Da fehlen mir aber die Anzeigen und die Spielerein, lach.

Ich habe es jetzt sogar noch schlimmer gemacht, glaube ich.

Wenn das nun so richtig ist, dann werden Spannung und Strom je nach Akkutyp (Spannung) geregelt.
Ich hoffe meine "Erkennung" funktioniert so mit dem LM358. Hatte ja noch einen OP frei, lach. Der muss genutzt werden.

Von den Akkus passt es, dass ich über die Transistoren einfach Strom und Spannung halbiere. (6V 4,5Ah, 12V, 7Ah)

Will den Ladestrom auf 1A bzw 500mA beschränken, dann habe ich auch für die LEDs genug.

Schaltplan : Anhang 32184

LG,
Gigi

Hallo Gigi.

1.Zwischen D3/4 und der Anode von C1 fehlt die Verbindung.

2. Q2 und Q4 kannst du nicht einfach so, Basis an Basis schalten. U_BE ist durch vertigungstoleranzen und Temperaturunterschiede auch unterschiedlich. Derjenige mit dem geringeren U_BE schaltet dann durch, der andere gar nicht oder nur teilweise. Spendiere Q4 einen Basiswiderstand und schliesse R7/D7 parallel zu R9 an.
Q1, Q2 und R8 entfallen dann.

3. Die B-E-Strecke eines Transistors verhält sich wie eine Diode. Der Ausgang von U1A wird also durch Q3 auf etwa 0.7V festgeklemmt. Der Basisstrom liegt dann bei mindestens 50mA, zum darf nur gleichzeitig ein EINZELNER der OpAmps in einem Gehäuse kurzgeschlossen werden.
4. Der LM350 kann kein Rail-to-Rail. d.h. wenn er voll durchsteuert bleiben da um die 2V Spannungsabfall gegen Plus oder Minus. Mit 2V steuert aber Q3 immer voll durch.
Da muss ein Spannungsteiler an die Basis von Q3

5. Q6/7:gleiches Problem wie Q3. Hinzu kommt noch Punkt 2.

6. Die Stromumschaltung (Q5, R6, Q6) funktioniert so mal gar nicht.
6.a. Die maximale Sperrspannung der B-E-Strecke liegt um die 5-6V. Wenn Q6 durchsteuert wir das U_BE von Q5 über -12V, das knallt dann durch.
6.b. Die Basis von Q5 kann nie Positiver als der Emitter werden, dadurch kann Q5 auch nie durchschalten.

7. Du hast immer noch das Problem, dass die Helligkeit der LEDs abhängig vom Ladestrom und Ladezustand des Akkus ist.

8. Die Spannung an C1 ist nicht stabilisiert, schwankt also schon mit der Netzspannung um mindestens +/-10%. Praktisch solltest du mindestens mit +/-20% rechnen. Nicht vergessen darfst du die Brummspannung an C1.
Die Referenz-Spannung an Pin 6 von U1B ist also auch nicht genauer. Für die Umschaltung von 6V auf 12V würde man also 9V ansetzen. Dann wird tatsächlich zwischen 7.2V und 10.8V umgeschalten. Die Ladeschluss-Spannung für einen 6V Akku liegt aber um 7.2V und ein gut entladener 12V Akku hat um die 10.8V. Du solltest R14 mit einer Z-Diode ersetzen.

9. Zudem braucht U1B noch eine Hysterese. Liegst du um den Schaltpunkt, wird der sonst zum Oszillator.

So, das ist mal die grobe Übersicht.

MfG Peter(TOO)

Was mir am PB137 gefällt, ist die Robustheit. Man kann den Akku dauerhaft dranlassen, z,B. zum Überwintern. Und selbst wenn der Chip nicht versorgt wird, entlädt er den Akku kaum. Man kann das ruhig mal für ein paar Wochen vergessen. Die 1,5A sind für typische Bleiackus etwas knapp, 2-3A oder für einen Autoakku noch etwas mehr wären schon passend. Aber über Nacht bekommt man auch in einen Autoakku genug Ladung rein, daß das Auto am nächten Tag startet. Ein übrig gebliebenes Notebooknetzteil (so 18-19V) und ein PB137 geben ein simples, preiswertes 12V Akkuladegerät ab.

Wenn ich mehr beim Laden sehen will, nehme ich einfach ein Labornetzteil. Strombegrenzung und Spannung eingestellt, fertig. Die sind inzwischen billiger als viele bessere Bleiakkuladegeräte und haben Strom und Spannungsanzeige (mit Hintergrundbeleuchtung) schon eingebaut. Das Gehäuse ist lackiert und hat Netzkabel und Einschalter. Ich hab eins, das ich nur dafür benutze.

MfG Klebwax

Zitat:

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.. Ein übrig gebliebenes Notebooknetzteil (so 18-19V) und ein PB137 geben ein simples, preiswertes 12V Akkuladegerät ab ..

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Zum Autoladen nehme ich ein altes TOSHIBA-Netzteil mit 15V, 5A. Das liegt noch von den (ehemals s..teuren) T9000 rum. Aber ich hatte in kurzen Tests festgestellt, dass auch die 19V-Teile beim Laden des Autoakkus so einbrechen, dass man über Stunden die maximale Ladespannung des Bleiakkus nicht erreicht - und dafür mit vier bis fünf Ampere laden kann. Zur Kontrolle ein DMM dran, aber das ist mir dann zu kompliziert *gg*. Mit dem alten 15V/5A-Teilchen gehts auch ohne Kontrolle, das erreicht die Ladeschlussspannung nach mehreren Stunden auch nicht. Übrigens, ein zweites von diesen T9000er-Netzteilen ist die Energiestation von meinem Lötstatiönchen mit nem Weller RT2.

Hallo !

Genau, so ist es bei Bleiakkus am einfachsten. Ich habe noch eine Diode zwischen 15 V Netzteil und 12 V Bleakku seriel geschaltet, Das funktioniert bei mir einwandfrei seit 5 Jahren. Siehe dazu: "Die Stromversorgung" in https://www.roboternetz.de/community...5075-Selbstsau .

Zitat:

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.. Ich habe noch eine Diode zwischen 15 V Netzteil und 12 V Bleakku seriel geschaltet, ..

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Auch wenns jetzt leicht OT wird: wozu ne Diode?

Einmal ziehen die Akkus wenn sie nicht halbwegs voll sind wirklich um die vier Ampere - oder was eben so angeboten wird - da machen doch die meisten Dioden nicht mehr mit (meine BVY27 sind für max 2A spezifizierte), Rückspannungen vom Akku sind doch auch nicht zu erwarten und das halbe oder ganze Volt Spannungsabfall ist wohl für kaum ein Netzteil nötig - die ich kenne haben wirklich alle nen sauberen Spannungsabfall. Macht ja nix, ich habe bei etlichen Notebooks per Labornetzteil festgestellt, dass die mit rund zwölf Volt am Eingang immer noch recht ordentlich laden.

Zitat:

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Zitat von oberallgeier

Auch wenns jetzt leicht OT wird: wozu ne Diode?

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Sie ist nicht notwendig. Ich wolte aber sicher sein, dass bei meinen Bleigelakkus die Ladespannung 14,4 V nie übersteigt und die Akkus "zunehmen" könnten. Meine Akkus hängen oft unbeabsichtlich sehr lange am Netzteil. ;)

Zitat:

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Zitat von Peter(TOO)

Hallo Gigi.

1.Zwischen D3/4 und der Anode von C1 fehlt die Verbindung.

2. Q2 und Q4 kannst du nicht einfach so, Basis an Basis schalten. U_BE ist durch vertigungstoleranzen und Temperaturunterschiede auch unterschiedlich. Derjenige mit dem geringeren U_BE schaltet dann durch, der andere gar nicht oder nur teilweise. Spendiere Q4 einen Basiswiderstand und schliesse R7/D7 parallel zu R9 an.
Q1, Q2 und R8 entfallen dann.

3. Die B-E-Strecke eines Transistors verhält sich wie eine Diode. Der Ausgang von U1A wird also durch Q3 auf etwa 0.7V festgeklemmt. Der Basisstrom liegt dann bei mindestens 50mA, zum darf nur gleichzeitig ein EINZELNER der OpAmps in einem Gehäuse kurzgeschlossen werden.
4. Der LM350 kann kein Rail-to-Rail. d.h. wenn er voll durchsteuert bleiben da um die 2V Spannungsabfall gegen Plus oder Minus. Mit 2V steuert aber Q3 immer voll durch.
Da muss ein Spannungsteiler an die Basis von Q3

5. Q6/7:gleiches Problem wie Q3. Hinzu kommt noch Punkt 2.

6. Die Stromumschaltung (Q5, R6, Q6) funktioniert so mal gar nicht.
6.a. Die maximale Sperrspannung der B-E-Strecke liegt um die 5-6V. Wenn Q6 durchsteuert wir das U_BE von Q5 über -12V, das knallt dann durch.
6.b. Die Basis von Q5 kann nie Positiver als der Emitter werden, dadurch kann Q5 auch nie durchschalten.

7. Du hast immer noch das Problem, dass die Helligkeit der LEDs abhängig vom Ladestrom und Ladezustand des Akkus ist.

8. Die Spannung an C1 ist nicht stabilisiert, schwankt also schon mit der Netzspannung um mindestens +/-10%. Praktisch solltest du mindestens mit +/-20% rechnen. Nicht vergessen darfst du die Brummspannung an C1.
Die Referenz-Spannung an Pin 6 von U1B ist also auch nicht genauer. Für die Umschaltung von 6V auf 12V würde man also 9V ansetzen. Dann wird tatsächlich zwischen 7.2V und 10.8V umgeschalten. Die Ladeschluss-Spannung für einen 6V Akku liegt aber um 7.2V und ein gut entladener 12V Akku hat um die 10.8V. Du solltest R14 mit einer Z-Diode ersetzen.

9. Zudem braucht U1B noch eine Hysterese. Liegst du um den Schaltpunkt, wird der sonst zum Oszillator.
(TOO)

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1. Da war ich zu schnell.

2. Gute Idee, werde ich so berücksichtigen.

3. Also einen Widerstand davor ? Verstehe ich nicht so ganz. :(

4. Circuit Sim sagt, das geht so! Ätsch. :D Nein, bekommt einen Widerstand. Das heisst der LM358 hat am Ausgang immer mindestens +2V ?

5. Also bekommen auch Q6/7 einen Vorwiderstand? Edit : SPANNUNGSTEILER

6. Wie stelle ich den Strom denn am besten ein dann ?

7. Ja, die LEDS kommen VOR die Strombegrenzung, stimmt.

9. Die Hysterese ist ja nicht kritisch hier, denn der Schwellwert wird ja niemals erreicht, oder ?
Wenn ich 9 Volt als Referenz nehme, dann wird da ja niemals etwas passieren, denn der Bleiakku hat mehr -> 14.4V einstellen oder er hat weniger -> 7.2V einstellen.


Danke Dir, dass du dir die Zeit genommen hast. Melde mich dann mit neuem Plan. :D

Auch allen anderen danke. Klar gibt es einfachere Methoden, aber zum lernen und verstehen ist das, denke ich, mal eine ganz gute Übung.

LG,
Gigi

So,

da habe ich mich nochmal hingesetzt und gemerkt, dass es so eh nicht klappen kann, zumindest nicht mir der Anzeige,
weil U1A ja auf 14,4 Volt eingestellt ist und somit angibt, dass der Akku geladen wird.
Also noch einen dritten OP der auf 7.2 Volt überprüft.

Schaltplan : Anhang 32187

Damit aber nur die jeweils richtige "Seite" leuchtet, habe ich diese wieder mit Transistoren geschaltet.
Je nach erkanntem Akku soll eine "Seite" leuchten. Das heisst, wenn U3A positiv wird, schalten Q1,Q4,Q5 durch.
Q6 dafür nicht. Also habe ich die linke Seite als Anzeige.
Habe ich einen 6V Akku dran, eben die Rechte Seite.

Aber jetzt müssten doch D9, bzw D13 dauerhaft leuchten, oder nicht ? (je nachdem wie Q4 u. Q6 schalten).
Das wäre nicht gewollt.

Hoffe mal dass das mit der Stromumschaltung (über Q1) jetzt so funktioniert.
Wenn 12V erkannt wird, wird ja einfach U4 parallel dazu geschaltet und ich habe ja automatisch den doppelten Strom.

Die anderen Fehler sollten auch ausgemerzt, dafür aber sicher wieder neue eingebaut worden sein.

Danke euch schonmal für die Hilfe. :rolleyes:

Liebe Grüsse,
Gigi

Hallo Gigi,
Habe gerade keine Zeit, aber das mit den Basiswiderständen hast du noch nicht verstanden!
Der Transistor funktioniert wie eine Diode und begrenzt die Spannung auf 0.7V.
MfG Peter(TOO)

Wo genau meinst du denn ?

Ich verstehe da wirklich nicht, was du mir damit sagen willst. Das was ich weiss, ist dass die Emitterspannung Maximal die Basisspannung minus 0,7 Volt beträgt.

Zitat:

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Zitat von Gigi92

Wo genau meinst du denn ?

Ich verstehe da wirklich nicht, was du mir damit sagen willst. Das was ich weiss, ist dass die Emitterspannung Maximal die Basisspannung minus 0,7 Volt beträgt.

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z.B. geht U3A Pin 1 auf Q4 und Q5.

Zwischen Basis und Emitter eines Transistors befindet sich eine Diode.
Eine Si-Diode fängt so bei 0.6V an zu leiten. Die Spannung steigt denn mit dem Strom nur noch durch den Serien-Widerstand der Diode an.

https://www.fairchildsemi.com/datasheets/BC/BC546.pdf
Figure 4. Zeigt die Basis-Emitter-Spannung in Abhängigkeit vom Basisstrom (Obere Kurve, I_B = I_C/10).

Da der Emitter auf Masse liegt, kann de Ausgangsspannung von U3A also nicht wesentlich höher werden als 0.7V.

Also funktioniert das Ganze so nicht.

E9in Transistor wird über den Basisstrom gesteuert und nicht über die Spannung!
OK, damit man einen Strom hinbekommt und wegen der Schleusenspannung, hat man auch eine Basisspannung, die stellt sich aber in Folge des Stroms ein. Zudem andert sich die Basisspannung auch noch um etwa -2.5mV/K, ist also bei jeder Temperatur etwas anders.

Man kann übrigens eine Diode sehr gut als Temperatur-Sensor verwenden, einfach einen konstanten Strom durch die Diode fliessen lassen und die Vorwärtsspannung messen.

MfG Peter(TOO)