Li-ion unterspannungserkennung

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    Hi,

    wie wahrscheinlich bekannt, mögen li-ion oder lipoly akkus keine Unterspannung, da sie dann kaputt gehen.

    Ich möchte nun eine Unterspannungsanzeige bauen, die mir anzeigt, wenn die li-ionakkus die Unterspannungsgrenze von 3volt pro Zelle erreicht haben. Es soll nur eine optische Erkennung sein und nicht gleich den Fahrakku abtrennen, wäre im kampf eher schlecht.

    Ich stelle mir das so vor: eine LED leuchtet solange der Akku noch genügend spannung hat. sobald die Unterspannungsschwelle erreicht ist, erlöscht die LED und ich weiß bescheid.....

    Eine Komparatorschaltung mit max.... schlagmichtot halte ich für übertrieben. Ich hatte mir gedacht ich nehme eine zenerdiode (zd 9,1) einen Vorwiderstand und eine hellrote LED und gut ist. Wenn ich es richtig verstehe müsste die zenerdiode bei spannungen über 9,1 Volt durchlässig sein, es fließt also strom durch die zenerdiode begrenzt durch den vorwiderstand und bringt mir die LED zum leuchten. Geht der Akku nun in die Knie und die Spannung fällt unter 9,1 Volt, so sperrt die zenerdiode und die LED erlischt, damit weiß ich dass die Unterspannungsgrenze erreicht ist. Dann sollte man so langsam mit dem fahren aufhöhren oder einen gang runterschalten.

    würde die "Schaltung" funtionieren?

    Gruß Dirk

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    würde die "Schaltung" funtionieren?


    Ja.

    Zu beachten: Der Zenerstrom muss so groß sein, dass die LED noch leuchtet, aber die Zenerdiode leistungsmäßig nicht überlastet wird.

    Die LED wird leider kein definiertes "Schaltverhalten" anzeigen, sondern einen Kriech-Übergang beschreiben. Manche LEDs legen schon bei 0.4mA mit dem Leuchten los. Andere brauchen 1.5mA, damit sie endlich loslegen. Je nach Lieferant und Tagesform der Chip-Bauer.

    Schwierigkeiten sehe darin, eine Z-Diode mit 3V zu kriegen. Oder nimmst du drei Zellen in Reihe ?

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    eine mit 9,1 Volt, die müsste eigentlich gut passen.


    Pass auf die maximale Verlustleistung auf. Sollte möglichst hoch sein.

    Hm... 9V-Z-Diode? Da paßt was nicht von den Dimensionierungen her.

    UR der Z-Diode: 9.1V
    UF von der roten LED: 1.8V (kann von 1.6V bis 2V gehen)
    Beide Spannungen in Reihe ergeben ca. 10.9V.
    Dazu muss aber noch ein Vorwiderstand reingeschaltet werden, der dem Ganzen die Chance gibt, einen Strombereich zu definieren.
    Soweit ich das Überblicke, liegt die Leerlaufspannung der drei Zellen bei 10.8V. Also würde die LED keine Chance haben zu leuchten, auch wenn der Vorwiderstand mit 0 Ohm festgelegt ist.

    Die "Schwellspannung", bei der Du die Anzeige ausgeschaltet haben willst, muss somit 9V minus der LED-Flußspannung sein. Also liegt die Z-Diodenspannung bei ca. 7.2V

    Mal zum Andenken:
    Leerlaufspannung: 10.8V
    Abzüglich LED-Spannung von 1.8V: 9V
    Abzüglich einer möglichen Spannungsdifferenz am Widerstand von 1.8V:7.2V

    Wenn eine Z-Diode mit 7.2V verwendet wird:
    Vorwiderstand R = U/I = 1.8V / 15mA = 120Ohm

    Worst-case Betrachtung:
    LED erlischt bei 0.5mA
    Spannung am Vorwiderstand: U = R * I = 120 * 0.0005 = 0.06V
    Spannungen: 0.06V (Widerstand) + 1.8V (LED) + 7.2V (Z-Diode) ergibt rund die 9V, bei der die LED abschalten soll.

    Wie gesagt, dank der sehr "runden" Kennlinien der Z-Diode und der LED im Übergang, wird die LED nicht schlagartig hell werden, sondern langsam seine Helligkeit steigern. Bzw. beim Entladen immer noch ein bißchen glimmen, auch wenn die untere Spannung u.U. schon erreicht ist.
    Bei o.g. Berechnung sind einige Unsicherheitsfaktoren drinn, da jede LED bzw. deren Serie andere Flußspannungen hat. Also unbedingt die Schaltung mit den Limiten austesten und den Widerstand ggf. anpassen.
    Im obigen Beispiel hat die LED eine Flußspannung von 1.8V und am Widerstand habe ich (zufällig) auch 1.8V festgelegt. Nicht verwirren lassen, das sind getrennte Baustellen und die beiden gleichen Spannungswerte haben nichts miteinander zu tun.

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    ahha, also muss ich die flussspannung der LED abziehen. Der Spannungsabfall über dem Wiederstand ist ja eher vernachlässigbar. Ich will wie gesagt mit der Schaltung einen anhaltspunkt haben, ob der akku langsam die entladeschlussspannung erreicht. Das die LED nicht schlagartig aus geht macht da eigentlich nichts.

    Danke Reiner.

    Gruß Dirk

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    Der Spannungsabfall über dem Wiederstand ist ja eher vernachlässigbar.


    Das stimmt, wenn der Akku entladen ist bzw. genau bei der "Schwellenspannung". Während der Entladung des Akkus geht praktisch der Spannungsabfall am Widerstand nach unten.
    Bei vollem Akkus sorgt der Widerstand dafür, dass der Strom begrenzt wird, sonst verabschieden sich die LED und Z-Diode in den Halbleiterhimmel.

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    es gibt von conrad noch sowas:

    LED WARNLED 2.4 V 5 MM
    Artikel-Nr.: 185787 - 62

    Preis ab 1,30 EUR
    Die "intelligente"-LED dient als Spannungsüberwachung mit optischer Alarmanzeige. Der im 5 mm Gehäuse untergebrachte CMOS-Chip bringt die LED bei Absinken der Betriebsspannung auf ca. 2,3 V zum Leuchten. Der Stand-by-Strom beträgt dabei nur 5 µA um die Batterien oder Akkus nicht zu entladen. Farbe Rot. Ub max. 10 VDC.

    wenn man nun über eine diodenstrecke oder spannungsteiler (?) die gewünschte entladespannung (hier 9Volt) auf 2,3Vol herab setzt, müsste diese LED beim erreichen der Unterspannungsgrenze auflleuchten. ist vielleicht ein bisschen schöner als das langsame erlöschen. Da ich allerdings 6,7 Volt (9volt - 2,3 Volt) "verbraten" muss, müsste ich fast 12 dioden in Reiheschalten um genügend Spannungsabfall zu erzeugen. So etwas sollte doch eleganter gehen, deswegen die frage nach dem spannungsteiler.......oder kann mir da die zenerdiode auch helfen

    z.B. z-diode 6v8 (6,8Volt) + 2,3volt Warnled =9,1Volt

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    Ich habe mich doch für eine Comparatorschaltung entschieden, ist auch nicht groß aufwändiger und teurer.

    Ich benutzte den LM358 ein paar wiederstände, ne z-diode, trimmer und ne rote LED. Die Schaltung sollte sich auf einer Lochrasterplatine ohne problem und mit bescheidener Größe realisieren lassen.

    wenn jemand anderes sich auch so eine Unterspannungserkennung bauen will, so kann ich diverse Schaltpläne zuschicken.

    Gruß Dirk

    Da ich im Moment eine Ladeschaltung für unsere Bleigels baue habe ich ein ähnliches Problem. Nach Rücksprache mit meinen Kollegen ist die schnellste Lösung ein Schmitttrigger (fertiger IC für ein paar Cent)+ ein paar Widerstände und eine LED.
    Ein OP habe ich verworfen, da dieser mehr Aufwand wegen der negativen Spannungsversorgung bedeutet. Diese kann man zwar per Spannungsteiler hinbekommen .. aber die Schaltung mit dem Schmitttrigger gefällt mir besser.

    Delldog.

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    Ein OP habe ich verworfen, da dieser mehr Aufwand wegen der negativen Spannungsversorgung bedeutet.


    Kleiner Tipp: Der LM358 gehört zu den OpAmps, die mit nur einer einzigen Spannung auskommen. Und zwar von 5V bis über 24V alles verkraften.
    Nachteil bei 5V: Der maximale Aussteuerbereich liegt dann bei ca. 3V . Es gibt andere OpAmps, die können dann die volle Betriebsspannung ausgeben (Stichwort: Rail-to-Rail), kosten aber einiges und sind nicht so einfach zu kriegen.

    Zitat

    eine Ladeschaltung für unsere Bleigels baue


    ? auch für die Hawkers ? ... da gab's doch mal ein Universal-Ladegerät, bei dem im Internet die Bauanleitung liegt... :engel: (... das kann die Panasonic 2.2Ah, NiMh 3Ah, Motorradbatterien, ... Hawker bis 27Ah... ) =)

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    Ein Komperator mit Hysterese ist nichts anderes als ein Schmitt-Trigger. Die 3 Bauteile die man bei der diskreten Schaltung mit OP mehr braucht haben den unschlagbaren Vorteil der Flexibilität...

    Die meisten OPs benötigen übrigens keine negative Spannung wenn die Schaltung richtig und überlegt aufgebaut wurde...

    Rail-to-Rail sind etwas teurer aber fast genauso gut erhältlich. Was ist denn aber mit Open Collector? Da ist man unabhängig. (Jaja, ich hör die 1 Bauteil-Schaltung-ist-super Fraktion schon leise aus dem Hintergrund rufen...)

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    Ein OP habe ich verworfen, da dieser mehr Aufwand wegen der negativen Spannungsversorgung bedeutet. Diese kann man zwar per Spannungsteiler hinbekommen .


    Hm, den Trick, wie man mit nem Spannungsteiler negative Spannungen erzeugt, suche ich schon lange.

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    Ja weißt du das denn nicht ?? Mit nem Spannungsteiler kann man jede beliebige negative Spannung machen, indem man das Multimeter einfach falschrum dranhält.

    Und morgen erklär ich euch, wie man aus einer Kartoffel und einem Stück Schnur einen Funkempfänger baut.

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    Zitat

    Ja weißt du das denn nicht ?? Mit nem Spannungsteiler kann man jede beliebige negative Spannung machen, indem man das Multimeter einfach falschrum dranhält.

    Cool... Thx!

    Zitat

    Und morgen erklär ich euch, wie man aus einer Kartoffel und einem Stück Schnur einen Funkempfänger baut.

    Boah geil... Ich bräuchte so etwas für einen Ant Bot. Geht das auch mit einer Partytomate und einem Bindfaden zwecks Gewicht und so...?

    • Offizieller Beitrag

    schämt euch ich Spassvögel.

    mal ne unverschämte frage, wenn ich nun jede einzelne Zelle überwachen will, sprich Ladeschlussspannung bei ca. 3Volt, kann man das überhaupt noch mit dem LM358 realisieren, oder ist dem die Eingangspannung von 3Volt dann zu niedrig? Laut Datenblatt wird die "Input Voltage" mit -0,3 bis 32 Volt angegeben........alle anderen Angaben im Datenblatt beziehen sich immer auf Vcc +5 Volt und Ground.

    Mit dem ICL 7665 scheint so eine Schaltung zu funktionieren, ist aber auch ein teurer Baustein......

    Gruß Dirk

    • Offizieller Beitrag
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    man das überhaupt noch mit dem LM358 realisieren, oder ist dem die Eingangspannung von 3Volt dann zu niedrig?


    Wir reden hier von der Eingangsspannung am "Eingang" und nicht von der Versorgungsspannung, gell?
    Der OpAmp kann auf alle Fälle eine Eingangsspannung von 3V verarbeiten. Der LM358 wird beispielsweise bei meinem Hawker-Laderegler benutzt, um die kleine Spannung an den Shunts (zur Strommessung, ca. 0.02 bis 0.3V, je nach Strom) auf eine Spannung von 5V zu verstärken.

    Was ein Problem sein kann: Du baust einen Komparator auf. Damit brauchst Du auch eine Referenzspannung von 3V. Z-Diode? Da gehts meines Wissens erst bei 3.7V los. (?) Irgendwo gibts Referenzspannungsquellen für 2.65V. Aber das sind Präzisionsbausteine, also viel zu teuer. Ein Ausweg wäre die Reihenschaltung von einen Dioden (jeweils ca. 0.6 bis 0.7V Durchlaßspannung). Damit kriegste auch die 3V zusammen. Aber halt ein mühsamer Schaltungsaufwand.

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    schämt euch ich Spassvögel.

    Warum? Biologisch abbaubare Prudokze halten unsere Umwelt sauber... Es stinkt zwar mehr, aber seis drum...


    Zitat

    Da gehts meines Wissens erst bei 3.7V los. (?)

    ab 2,4V und mit folgenden Intervall: 2,4 2,7 3,0 ...