Zurück zum Menü 4 4.1.3 Frischhalteschaltung Erstellt im Sommer 2003 |
| Im Laufe
der Jahre haben sich bei uns sehr
viele Akkus angesammelt. Die
meisten haben
die Größe Mignon.
Auch haben
meine Söhne einiges an Spielzeug mit Batteriebetrieb
angehäuft. Also haben wir Probleme, immer genügend frische Akkus bereit zu halten. Immer wenn jemand von uns Akkus benötigt, so sind diese leer. Das kommt aber meistens nicht durch vergessenes Aufladen, sondern viel mehr durch die sehr hohe Selbstentladung der Akkus. Also dachte ich mir, man müsste einmal eine Schaltung erfinden, die die Akkus frisch hält, wenn sie zuvor mit einem Ladegerät aufgeladen wurden. Ich lud also mehrere Zellen mit dem Ladegerät auf und habe die Zellenspannung sofort nach der Entnahme aus dem Ladegerät gemessen. Es ergab sich eine Leerlaufspannung von 1,4 bis 1,44 Volt, egal wie alt die Zellen waren. „Oho” dachte ich. „Das sieht ja ganz nach zwei in Reihe geschalteten Dioden mit ihren Durchlass-Spannungen aus.” Dann schnappte ich mir das Internet und forschte ein wenig nach Batterie-Haltern für Mignon-Größe. Ich wurde schnell fündig bei www.westfalia.de und bestellte dort auch gleich 12 Akkuhalter für einzelne Mignon-Zellen. Die restlichen Bauteile lagen noch bei mir in der Werkstatt herum. Also Du benötigst:
 Mit dem 78S05 baust Du eine stabilisierte Spannung auf. Diese stabilisierte Spannung ist nötig, damit die Frischhalteschaltung korrekt funktioniert. Der Spannungsregler 78S05 ist so wie auf dem Bild beschaltet. In dieser Ansicht siehst du ihm "auf den Bauch". Nun baust du folgende Schaltung auf:  Es wird sich ein Frischhaltestrom von etwa 5 mA pro Akku einstellen, der allerdings ständig fließen wird. Eine Erklärung folgt aber noch weiter unten. Die Anzahl der Zellen kannst du beliebig vergrößern, eine Begrenzung stellen lediglich das Stecker-Netzteil und der Spannungsregler dar. Die Schaltung ist für 1 Ampere Frischhaltestrom ausgelegt, du kannst also theoretisch bis zu 200 Zellen dranhängen, das dürfte genügen :-) ... Betrachten wir nun mal eine einzelne Zelle in der Schaltung:  Wenn wir eine frisch aufgeladene Zelle aus dem Ladegerät nehmen, so wird sie eine Leerlaufspannung von etwas über 1,4 Volt haben. Demnach ergäbe sich eine Spannung plus Duchlass-Spannung der Diode rechts von über 2,1 Volt. Addiert man die Durchlass-Spannungen der drei Dioden links, so kommt man gerade auf 2,1 Volt. Diese drei Dioden werden also leitend und es fließt der mit dem Widerstand eingestelle Strom durch die drei Dioden links. Nun hat die Zelle aber eine Selbstentladung. Es sinkt also die Zellenspannung ab.  Wenn nun die Zellenspannung plus Durchlassspannung der Diode rechts kleiner als 2,1 Volt wird, so werden die drei Dioden links nichtleitend und die Diode rechts beginnt zu leiten. Es fließt dann so lange Strom in die Zelle, bis wieder 2,1 Volt, also 1,4 Volt Zellenspannung erreicht sind. Somit wird die Zelle immer
frisch gehalten und bleibt
auf ihren 1,4 Volt. Man hat nun also immer tatsächlich
aufgeladene Akkus,
wenn man sie braucht.
Im Jahre 2007 kam eine Anfrage, ob man dieses Schema nicht auch auf Akkupacks ausdehnen könnte. Klar kann man das !
Als Beispiel gebe ich hier mal einen 7,2 Volt Akkupack an: Also, solch ein Akkupack besteht ja aus 6 Akkus von je 1,2 Volt. Aber diese Akkus haben ja eine Ladeschlussspannung von 1,4 Volt, wenn sie voll geladen sind. also rechenen wir mal schnell 1,4 Volt mal 6 = 8,4 Volt. Aha ! 8,4 Volt müssen also gepufert
werden.
Das ergibt wieviele Dioden in Reihe ? Da wir ja an die Akkus noch eine Diode schalten wollen, die den Rückfluss verhindert, wenn mal Stromausfall ist, ist es dann also noch eine Diode mehr, also 13 Dioden in Reihe. Gut. Das male ich hier erstmal auf:
 Wie wir sehen, ergeben sich 2,9 Volt für die Spannung am Widerstand. Wenn wir das ohm'sche Gesetz anwenden und 2,9 Volt geteilt durch 0,02 Ampere rechnen, ergibt sich der nächste Widerstand zu 147 Ohm. Es fließt dann ein Frischhaltestrom von maximal 20 Milliampere, wenn wir ein 12 Volt Steckernetzteil anschließen. Wenn die Akkus nun voll gepuffert sind, fließen diese 20 Milliamprere natürlich über die Dioden D1 bis D 13 weiter. Sollte der Akkupack wieder schlechter werden, so beginnt der Strom in die Akkus zu fließen, wenn die 8,4 Volt unterschritten werden, weil die Spannung dann nicht mehr reicht, um die Dioden D1 bis D 13 durchlässig zu machen. Selbstverständlich geht das auch mit Z-Dioden, später kommt diese Lösung vielleicht noch einmal hinzu. Viel Spaß beim Bauen ,  |
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