Ladegeraet NiMH selbst bauen

Diskutiere Ladegeraet NiMH selbst bauen im RC-Ecke Forum im Bereich Modellbau; Guten Morgen, es geht darum, dass ich einen 2Zellen-NiMH-Akku auf Reisen laden kann. Die Akkus haben eine spezielle Form (wobei die Zellen...

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    Guten Morgen,

    es geht darum, dass ich einen 2Zellen-NiMH-Akku auf Reisen laden kann. Die Akkus haben eine spezielle Form (wobei die Zellen innen natuerlich ganz normale AA-Form haben) und das originale Ladegeraet ist zu gross und unhandlich.

    Idee war/ist einmal eine kleine Ladeschale zu bauen und ein NiMH-Ladegeraet anzupassen. Und damit das reisetauglich wird, am liebsten per USB zu laden. Jetzt geht es also um das Ladegeraet selbst.
    Das Problem mit den meisten Bausaetzen (wenn es noch welche gibt), ist, dass die Input-Spannung >6.5V ect liegen muss, dafuer haben sie meistens einen IC verbaut, der sich um das "Batteriemanagement" kuemmert.
    Die Seite hab ich auch noch gefunden, sieht recht interessant aus: http://www.stefanv.com/electronics/usb_charger.html , zumal im Akku-Pack bereits ein Thermistor enthalten ist, den man direkt nutzen koennte. Allerdings grillt man damit auch die Akkus entsprechend, wobei ich die Nachteile einer solchen Schaltung auch in Kauf nehmen wuerde.

    Die Frage: gibt es noch andere Moeglichkeiten, bzw. Ideen? Von Grund auf mit einem "Batteriemanagement-IC" ein intelligentes Ladegeraet selbst zu entwickeln/aufbauen, uebersteigt wohl meine Faehigkeiten. Ein herkoemmliches Ladegeraet bringt halt wieder ein Netzteil mit und die meisten Ladegeraete fur den Modellbaubereich (und auch die zum selbst bauen) funktionieren erst ab 4 Zellen.
    HIer gaebs so einen IC: http://www.elpro.org/shop/_pdf_products_new/6473.pdf

    Vielen Dank
     
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  3. #2 n/a, 31.08.2015
    Zuletzt von einem Moderator bearbeitet: 31.08.2015
    n/a

    n/a Guest

    hmm, es gibt fertige AA-Lader für den USB Anschluss.

    http://www.amazon.de/usb-ladegerät-...ie=UTF8&page=1&rh=n:562066,k:usb ladegerät AA

    Ich lade meine AA, als auch AAA mit dem hier:
    http://nimh-akku-test.info/testbericht-technoline-bc700-akkuladegeraet

    Das BC 700 von Technoline hat natürlich den "Nachteil" das ein 220V Steckernetzteil notwendig ist.
    Nur 1 Zelle laden geht, und Lader +Netzteil sind so klein, dass es für die Reise kein Problem sein sollte.
    Außerdem ist der BC 700 mit ca 30 € ausgesprochen preiswert.

    Gruß Rolf
     
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    Hi Rolf, vielen Dank fuer den Input,

    das BC700 (oder ein Derivat) habe ich auch, das funktioniert prima, bei dem Akku den ich Laden will, sind die Zellen aber in Reihe geschalten -> 2 Zellen (und entsprechend in einem Gehause verbaut und verloetet), und ich muss die auch in Reihe laden koennen, sprich Geraete mit Einzelschachtueberwachung laden ja parallel, die werde ich nicht sinnvoll "umfrieckeln" koennen.
    Ein BC700 inkl. Netzteil waeren mir auf Reisen auch schon zu gross, dass sollte wirklich kleines Reisegepack werden.

    Die ganz guenstigen Geraete bei Amazon (um die 4Euro) sind nichts weiter als in Reihe geschaltete Widerstaende.

    Der Lader muesste also in Reihe geschaltete Akkus laden koennen, wie zb. der hier : http://www.conrad.com/ce/de/product...egeraet-220-V-1-A-VOLTCRAFT-MW6168V-NiCd-NiMH

    Da ist halt wieder ein Netzgeraet dran, was ich mir ja eigentlich sparen wollte.

    Gruss
     
  5. n/a

    n/a Guest

    hmm, das mit in "Reihe" wusste ich natürlich nicht...

    Gruß Rolf
     
  6. cool

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    Stimmt, das kam nicht so raus. Eigentlich bin ich auf relativ viele Modelbauladegeraete gestossen, weil die ja so Akkus-Packs laden, aber gefuehlte 95% laden nur 4-8 Zellen.

    Sowas waere eine sehr einfach Form, allerdings muss man dann immer den Ladezustand vor der Ladung abschaetzen und bissi mit der Zeit aufpassen. http://www.stufinnis.co.uk/usbcharger.html

    Die Loesung vom Stefan http://www.stefanv.com/electronics/usb_charger.html bietet eine Vollabschaltung die sich aber nur auf die Temperatur bezieht, sprich wenn die Zelle voll ist und die Energie nur noch in Waerme umsetzt, schaltet das Geraet ab. NiMH sind ja nun nicht soooo empfindlich, aber bissi gebraten werden die Akkus doch, ausserdem handelt es sich ja "nur" um eine in etwas Abschaetzung des Ladezustands.
    Momentan tendiere ich dazu
     
  7. n/a

    n/a Guest

    Der wäre mein Favorit.
    Sehr simpel, d.h. zuverlässig, den Strom kannst du mit dem R (5R6) anders einstellen (z.Bsp.auf 100mA), dann wird auch nichts warm.
    Wenn du deine Anwendung kennst, dann weist du auch deinen Stromverbrauch und damit den Ladezustand, sicher nicht genau, aber für diesen Zweck ausreichend.
    Über Nacht mit 100mA (nach)laden sollte keine Probleme geben, 10hx100mA=1000mAh

    Gruß Rolf
     
  8. cool

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    Ich hatte die letzten Tage nochmal recherchiert, weil mich doch eine IC-Loesung irgendwie juckt, aber zum einen sind diese ICs (im Vergleich zur restlichen Hardware) echt teuer und (hatte ich auch so nicht auf dem Schirm) eigentlich nur Montage auf richtigen Mini-Leiterplatinen gedacht. Die Chips sind so klein, die lassen sich gar nicht richtig (als Bastler) verarbeiten.

    Ich werde mal Material fuer die beiden einfachen Varianten bestellen, zumal eh die Versandkosten der groesste Posten sind, und dann mal testen.

    Vielen Dank nochmal
     
  9. gero

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    Hallo,

    wenns wirklich 100% EIgenentwicklung sein soll, warum nicht einen Attiny ständig die Akkuspannung messen lassen und Die Vollladung und den Delta-Peak erkennen?

    Ein paar Anregungen:

    http://www.mikrocontroller.net/topic/190544
    http://www.edaboard.de/akku-ladegeraet-im-selbstbau-t385.html
    http://www.ledhilfe.de/viewtopic.php?f=35&t=8865

    Ich verwende im übrigen schon seit Jahren ein aus einem Bausatz entstandenes Ladegerät, aber das ist mit Display und großem Mikrocontroller für Deinen Zweck sicher Overkill.

    gero
     
  10. cool

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    Hi Gero,

    im Prinzip ja, aber dazu muesste man(ich) mich ja erstmal in die Akkutechnik einlesen, damit ich erstmal verstehe, was da vor sich geht. Den microC programmieren ist das naechste, ich hab sogar noch irgendwo einen ISP rumfliegen, mit dem man einen ATtiny programmieren koennte, aber das Programm muss ja auch erstmal geschrieben werden.
    Ich hab zwar schonmal ein wenig C++ programmiert und die Struktur fuer sowas wuerde ich vielleicht auch noch hinbekommen, aber das frisst natuerlich alles unglaublich viel Zeit, die ich mir eigentlich nicht nehmen will.
    Wenn man dann gegenrechnet, dass in den fertigen ICs ja schon vieles drin ist, dass ich bei einem ATtiny vielleicht ausslagern muesste (Comperatoren, Mosfets, ect), dann relativiert sich der Preis auch recht schnell.

    Zu guter Letzt soll der Lader auch immer ueber einen Standard USB Ausgang betrieben werden koennen, je weniger Power da fuer ICs weggeht, desto mehr kann ich in die Akkus pumpen, ohne die 500mA zu ueberschiessen.

    Momentan hab ich den MAX712 noch auf dem Schirm, der wohl recht einfach zu integrieren waere, die zusaetzlichen Bauteile halten sich da auch in Grenzen.

    Ich schwanke da noch ein wenig, wenn die IC-Loesung supergut ist, die Variante mit den Komperatoren "nur" gut ist, dann frag ich mich, ob ich das "super" brauche.

    Der einzige Grund fuer den Selbstbau ist ja, dass ich genau fuer meinen Akkutyp einen USB-Lader brauche. Ich denke ich wuerde deutlich mehr Aufwand betreiben wollen, wenn ich einen speziellen Lader fuer meine suendhaft teuren Akku-Packs brauche, die ich dann am laufenden Band aufladen will. Sowas wuerde es ja aber wieder geben, waere auch garnicht so teuer.


    Danke fuer den Input :)
     
  11. n/a

    n/a Guest

  12. cool

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    Das wollte ich ja vermeiden, da muesste ich mich erst schlau lesen, bins dann aber eigentlich immer noch nicht. In der Praxis waeren dann wohl einige Testlaeufe noetig, ganz davon abgesehen, dass ich wohl nicht die richtige Laborausruestung dafuer habe. Ich denke der Aufwand steht in keinem Verhaeltnis zum Nutzen.


    Kurze andere Frage:

    http://harbaum.org/till/palm/cradle/pics/cradle_schematic.gif
    Hier ist eine Schaltung fuer ein Ladegeraet welches den MAX712 nutzt. Das Problem hierbei wird die Mindestversorgungsspannung vor allem fuer die Akkus, sodass ein adequater Ladestrom fliessen kann und das der IC auch den Ladeschluss anstaendig erkennt.

    D2 und D5 sind Schutzdioden in der Schaltung und sollen verhindern, dass eine Verpolung Schaden anrichtet. Problem ist aber, dass die zusammen auch etwa 1,4V auf dem Weg zu den Zellen "fressen". D1 ist noetig um einen Rueckfluss im Stromlosen Zustand zu verhindern.
    Laut Datenblatt brauche ich 2(Zellen a')*1,9V+1,5V= Power Supply = 5,3V . Der USB Anschluss liefert aber mit viel Glueck genau die Spannnung, eher nur 5V.
    Kann ich D1 einfach gegen eine Schottkydiode tauschen, die ja eine deutlich geringere Flussspannung hat? So wuerde ich knappe 0.4V Spannungsverlust auf dem Weg vom Supply zu den Zellen "einsparen" und wuerde auf 4,9V Mindestspannung kommen.

    Danke:)
     
  13. gero

    gero Alien

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    Würd ich auch durch Schottkys ersetzen.

    gero
     
  14. cool

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    D2 und D5 wollte ich komplett weglassen, da ich wie gesagt nur 5V Eingangsspannung habe und mir die nicht noch weiter kuerzen wollte, ich lasse auch die LED am Eingang weg, dafuer kommt da noch ein NTC mit in die Schaltung.

    Aber generell kann man eine normale Diode gegen eine Schottky tauschen, den andersrum ist es ja nicht (bei allen Anwendungen) moeglich ?!?
     
  15. gero

    gero Alien

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    Austausch ist dann unkritisch, wenn Strom- und Spannungsgrenzen passen und es nicht gerade um die 0.7V Durchgangsspannung (die ist ja bekanntlich relativ konstant und wird nicht selten als Referenz verwendet), oder irgendwelche wunderlichen Kennlinieneigenschaften geht. Also meistens.

    gero
     
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    danke nochmal Gero,

    ich hab sogar eine "Variante" gefunden, bei der einfach ein p-Mosfet in Reihe geschalten wird und mit dem Gate an Masse gelegt wird. Aber die Schottky-Diode sieht am einfachsten aus, zumal bei einer 1N4001 die Fussspannung bei >1A deutlich ansteigt und bei etwa 1,1 V liegt, sprich hier würde ich 0.6V "gewinnen", dass sollte auch bei mauer USB-Spannung reichen.

    Ich hab nun doch einen IC (gesponsert) bekommen, jetzt muss ich noch schauen, wie ich die Schaltung drumrum aufbaue, ich schwanke zwischen einfach und "Full Power Path Control", hab aber Bedenken, dass ich das im Gehäuse verbaut bekomme.

    Dafür hab ich schon mal den NTC in den Akkus "vermessen" und es ist wohl ein einfacher 10k mit etwa 3,7% / °C, also würde 1zu1 in die ganzen fertigen Pläne passen, ohne dass ich die Spannungsteiler ändern muss.
     
  18. cool

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    Bin gerade fleißig beim "Prototyping" und teste verschiedene Aufbauten.

    Die "einfache" Variante mittels des Komparators : http://www.stefanv.com/electronics/usb_charger.html
    Funktioniert in der Praxis ganz gut, vor allem bei kleinem Ladestrom von nur 500mA (wäre bei mir 0.25C). Man "brät" zwar den Akku, das ist aber weniger schlimm als angenommen, denn in Schnellladegeräten ballert man die Akkus mit 2C voll und schauen nur, dass die Zellen nicht über 55°C gehen. Der Lader mit dem Komparator schaltet bereits bei 32° ab, also eher harmlos. Bei meinen "Versuchen" hab ich aber gesehen, dass diese Temperaturabschaltung relativ genau ist, denn die Zellen bleiben wirklich kalt und steigen dann rapide in der Temperatur an, wenn sie fast voll sind.

    Kostentechnisch ohne Versand ect. pp liegt er bei knappen 3 Euro, sofern man die Komponenten einzeln beim Reichelt besorgt. Vorteil ist der einfache Aufbau, günstige Komponenten und vor allem wenige Komponenten, das reduziert den nötigen Platz. Letztendlich sind es um die 10 Bauteile, wobei der NTC ja bereits im Akku verbaut ist und nicht aufs PCB muss.
    Nachteilig ist, dass er in der Konfiguration wirklich nur mit 500mA laden kann, wenn man den Ladestrom hochdreht, dann passen die Spannungsteiler nicht mehr, ausserdem verträgt der Komparatoreingang (welcher ja direkt die Basis des Transistors ansteuert) nicht besonders viel Strom und wenn man es dennoch versucht, dann sättigt der Transistor bei der geringen C-E-Spannung sofort aus.


    Eine zweite Variante ist mittels IC der einen normalen PNP-Transistor ansteuert, dabei überwacht er allerdings Temperaturanstieg, maximalen Temperaturbereich, Ladezeitüberwachung und schaltet über eine delta V Erkennung ab. Also bereits intelligentes "Ladegerät". Kein Trickle Charge (kann durch Außenbeschaltung "drangefrickelt" werden), aber dafür automatisches Wiederaufladen bei unterschreiten einer Mindestzellenspannung.
    Alle "Inputs" lassen sich recht einfach von aussen beschalten, wenig zusätzlichen Bauteile notwendig, selbst der Shunt ist im Chip verbaut. Denke auch hier etwa 10 Bauteile.
    Bei >1A Ladestrom allerdings nen mittelgroßer Kühler (Heatsink) notwendig, der Transistor wird ordentlich warm, alles Energie die also verpufft, anstatt die Zellen zu laden.

    Anhänge:




    Die dritte Variante ist wieder IC-gesteuert, diesmal allerdings ein Step-Down-Wandler, der aus einer höheren Eingangsspannung und wenig Strom eine geringer Ladespannung mit höherem Strom macht. Ist vor allem interessant, wenn man mit hohen Spannungsunterschieden zwischen Batterie und Netzspannung arbeitet (oder arbeiten muss). Ist bei mir nicht ganz so relevant, da ich ja ohnehin nur eine Netzspannung von etwa 5.0V-5.3V habe. Da arbeitet der Step-Down-Wandler zwar auch mit vergleichsweise hoher Effizienz (etwa 90%), nur eine normale Transistorschaltung ist da nicht viel schlechter.
    Relevant wird das bei Netzspannungen von zb. 12V, bei denen Transistorschaltungen noch 15% umsetzten und den Rest in Wärme verwandeln, arbeiten die Step-Down-Wandler noch mit 85%.
    Naja, besorgt war er nun schon, also auch verbauen, allerdings war das deutlich leichter gesagt als getan. Der IC taktet zwei Mosfets mit bis zu 500kHz an und lädt über eine Spule und dem induzierten Strom dann die Akkus.
    Jegliche Aussenbeschaltung (wie Temperaturmessung, Zellenspannung) muss extern aufgebaut werden und muss mit Tiefpassfiltern ausgestattet werden, die die Oberwelligkeit der Ladespannung rausnehmen. Alleine die Induktivitäten im Schaltungsaufbau durch die Leiterbahnen machen einem schnell einen Strich durch die Rechnung. Ohne Oszilloskop und fundierten Kenntnissen in der HF-Technik war es doch mehr Aufwand als gedacht.
    Letztendlich hatte ich erhebliche Probleme mit Übergangswiderständen auf den Steckboard, mit Induktivitäten der Leiterbahnen (da haben sich auf einmal Schwingkreise aufgebaut und schwupps hat man in der Schaltung irgendwo 15V obwohl die Netzspannung nur 5V beträgt) und dem Schaltverhalten des ICs, der wohl auch eine recht empfindliche Software hat und jede Unregelmäßigkeit sofort mit einem Fehler (LED) quittiert.

    Mittlerweile läuft die Schaltung aber relativ stabil, nachdem ich so langsam rausgefunden habe, wo es hakt. Pufferkondensatoren auf ein Minimum reduziert (um Schwingkreise zu vermeiden). Da teste ich noch wie der IC auf warme Akkus reagiert, ob er eine adäquate deltaV-Erkennung hat usw.usw.
    Vorteil hier die "hohe" Effizienz des Laders, bei einem Ladestrom von 1A zieht er am USB-Netzteil nur etwa 0.8A, während die Transistorschaltung etwa 1.25A zieht. Naja, ehrlich gesagt macht das den Käse nun nicht fett, wenn ich ohnehin mit einem 2A Netzteil arbeite und die "verschwendete" Energie ist ja nun auch nicht relevant, Vorteil ist allerdings der wesentlich kleinere Kühlkörper (für die Mosfets), es muss ja weniger gekühlt werden.
    Die Ladeüberwachung ist auch etwas ausgefeilter und aufwändiger, ist bestimmt ein Grund, wenn man superteure Akkus quasi ständig laden muss, aber ich fürchte, die Akkus, die ich laden will, müssen alle 2 Wochen einmal in den Lader. Die Zellen im Akku sind auch normale GP-0815-AA-Zellen, also nichts besonderes.

    Nachteil ist die aufwändige Beschaltung, viele Bauteile und damit der Platzbedarf der Schaltung, auch die "Gefahr", dass es im Versuchsaufbau läuft und sich in der fertigen Schaltung auf dem PCB irgendwo wieder Induktivitäten eingeschlichen haben, oder andere Dinge, die sich mit der HF-Technik nicht vertragen, ist bestimmt nicht zu unterschätzen.


    Ich hab eh schon mehr Zeit "verbraten" als ich eigentlich wollte, macht ja aber Spaß und bissi lernt man ja auch dabei.:rolleyes:
    Ich werden den 3. IC noch bissi testen und dann mal probehalber ein PCB-Design erstellen (wobei ich wohl aus Kostengründen bei Lochrasterplatinen bleibe). Ich tendiere aber momentan zur 2.Lösung, sprich dem IC mit dem Transistor.

    Gruß cool
     
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