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JoshyJS

RCLine User

  • »JoshyJS« ist der Autor dieses Themas

Beruf: Flugzeugmechaniker, Verkehrsflugzeugführer

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1

Freitag, 17. Februar 2017, 18:25

Batterien unterbrechungsfrei umschalten mit Kondensatorpufferung

Moin.

Ich brauche mal eine kleine Hilfe.
Ich möchte mehrere 12V DC Quellen auf ein Netz umschalten.
Dooferweise resettet sich dabei gerne einer der Verbraucher.

Nun besteht die Möglichkeit einen Pufferkondensator zwischen Batteriemasse und Plus zu schalten.
Ich möchte ca. 500ms überbrücken bei 1A.

Wie groß macht man da den Kondensator?

Nächstes Problem:
wird die Batterie aufgeschaltet wird sich der Kondensator erst mal laden.
Der zieht dann ordentlich Saft. Und schießt notfalls die Sicherung.
Vorschlag an anderer Seite war schon die Nummer mit 2 Dioden und einem Widerstand zu lösen.
Damit sich der Kondensator langsam lädt und schnell entladen kann.

Allerdings will der Autor nicht mit nem Schaltplan raus Rücken. Will mich wohl ärgern.

Hat jemand eine Idee wie die Schaltung aussehen soll und welche Bauteile da verbaut werden müssen?

Danke

DJK94

RCLine User

Wohnort: Hamburg

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2

Freitag, 17. Februar 2017, 19:39

Ich kram mal meine E-Kenntnisse raus.
Wenn ich mich recht erinnere ist 1C=1A*1s und 1F=1C/V
Bei 1A für 0,5s muss er also 0,5 C speichern. xF=0,5C/12V=0,042F

Die Schaltung könnte ich mir so vorstellen.

Es möge mich korrigieren wers besser weiß. :)

Daniel
»DJK94« hat folgendes Bild angehängt:
  • Unbenannt.png

Flat

RCLine User

Wohnort: Raum Hannover und zunehmend Raum Hamburg

Beruf: noch ja

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3

Freitag, 17. Februar 2017, 20:58

Genau so habe ich das mal mit 3F und Schottkydioden als Servopufferung gebaut.
viele Grüsse

Bernd

Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile (Aristoteles)

Die Anrede "Jungs" gilt im Rahmen der Vereinfachung für Personen beiderlei Geschlechts. :D

haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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4

Freitag, 17. Februar 2017, 21:09

Hallo,

Zitat

Bei 1A für 0,5s muss er also 0,5 C speichern. xF=0,5C/12V=0,042F

So kann man das nicht rechnen, denn die Spannung am Kondensator soll ja nicht nennenswert absinken (ein wenig muß sie notwendigerweise).

Man muß zuerst noch vorgeben, um wieviel die Spannung absinken darf, und dann aus der Differenz und dem Strom die Kondensatorgröße berechnen.

Ich schätze mal, daß dann etwa das 50- bis 100-fache als o.g. an notwendiger Kapazität rauskommt. Und damit sind wir dann bei dem Wert von Flat. Die Schaltung ist (im Prinzip) ok.

Gruß,
Helmut

JoshyJS

RCLine User

  • »JoshyJS« ist der Autor dieses Themas

Beruf: Flugzeugmechaniker, Verkehrsflugzeugführer

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5

Freitag, 17. Februar 2017, 21:20

Die Spannung darf auf etwa 10V abfallen.
Notfalls vielleicht auch 9V.
Danach ist die Gefahr des Resets des Verbrauchers recht groß.

Aber 3F bei 12V?
Bei youtube gibt es jemanden der damit Akkus Punkt schweisst.
Mit 2 F.

DJK94

RCLine User

Wohnort: Hamburg

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6

Freitag, 17. Februar 2017, 22:51

In dem Fall würde ich behaupten wir nehmen in der Gleichung 2V anstelle der 12V da so die Ladung durch die Spannungsdiffernz geteilt wird und kommen auf 0,25F. Wobei das noch deutlich unter euren Angaben wäre, also würd mcih ein Denkfehler nicht überraschen.
Dennoch wäre es ein Faktor 6mehr und schon ein recht ordentlicher Kondensator.

Und ja mir so 2-3F kanns schon abgehn, wenn was schief geht.


Daniel

Flat

RCLine User

Wohnort: Raum Hannover und zunehmend Raum Hamburg

Beruf: noch ja

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7

Freitag, 17. Februar 2017, 22:57

Meine Schaltung ist so gross wie ein Daumen.
viele Grüsse

Bernd

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haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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8

Freitag, 17. Februar 2017, 23:30

Hallo Joshy,

wenn wir den Strom als konstant annehmen, dann lässt sich die Aufgabe einfach linearisieren.

Ladungsdifferenz am Kondensator: delta_Q = I*delta_t
mit I = Strom [A], delta_t = Entladedauer
aber auch
delta_Q = C*delta_U; C = Kapazität [F], delta_U = Spannungsänderung [V]

gleichgesetzt, ergibt nach Umstellen
C = I*delta_t/delta_U

für I = 1A, delta_t = 0,5 s, delta_U = 0,5 V
C = 1A*0,5s/0,5V = 1 [Cb]/1 [V] = 1 [F]

Mit 4 "SuperCaps" á 4 F in Reihe für 12 V geht das schon.

Ich habe hier für den Spannungrückgang bewusst nur 0,5 V angenommen, da man auch drandenken muß, daß an den Dioden je ca. 0,4 V abfallen.
Ich kenne deine Elektronik nicht, würde aber eher vermuten, daß der störende Reset nicht durch die sinkende Spannung, sondern durch den (positiven) Spannungsprung beim Anschluß an die andere Spannungsquelle passiert. Bei solchen Misteffekten spielen oft auch Streukapazitäten eine Rolle.

Gruß,
Helmut

Dieser Beitrag wurde bereits 4 mal editiert, zuletzt von »haschenk« (17. Februar 2017, 23:39)


9

Samstag, 18. Februar 2017, 15:11

Kann mir mal jemand erklären, wie der Umschaltvorgang im Detail aussieht? Einen Akku abstecken und einen neuen anstecken geht ja kaum in 500ms. Kann man den 2. Akku nicht anstecken bevor der 1. abgeklemmt ist? 2 Dioden würden dann reichen ...

Flat

RCLine User

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10

Samstag, 18. Februar 2017, 15:20

Ein simpler Kippschalter schafft das locker.
viele Grüsse

Bernd

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JoshyJS

RCLine User

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11

Samstag, 18. Februar 2017, 16:23

Ich schalte in einem Bordnetz bis zu fünf 10Ah Akkus einzeln auf das Netz.
Geht prima mit einem Marquard Drehschalter.

Der Reset passiert definitiv weil die Spannung zu gering wird.
Ist reproduzierbar. Bei an die 9V will der alte Navigationsrechner nicht mehr.
Und sobald wieder Spannung da ist fährt das Gerät wieder hoch.

@flat
Mich würde interessieren wie Du die Schaltung daumengross bekommst.
Ein 1F Kondi für 12V hat etwa die Grösse einer Coladose.
Oder hast Du das evt. mit deutlich kleineren Spannungen gemacht?
Da sind die Kondensatoren deutlich kleiner.
Oder waren das evt. 3 uF?

@hschenk
Welche 4F Kondis würdest Du da nehmen?

Danke an alle für die Hilfe.

JoshyJS

RCLine User

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12

Samstag, 18. Februar 2017, 16:25

Kann mir mal jemand erklären, wie der Umschaltvorgang im Detail aussieht? Einen Akku abstecken und einen neuen anstecken geht ja kaum in 500ms. Kann man den 2. Akku nicht anstecken bevor der 1. abgeklemmt ist? 2 Dioden würden dann reichen ...
Nein geht nicht. Ist ein wenig eng in einem Flugzeugcockpit für solche Experimente.

13

Samstag, 18. Februar 2017, 16:30

Ja schon .. aber wenn schon beide Akkus angesteckt sind, warum dann nicht 2 Dioden nehmen?

Quellcode

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A + ----|>|----+
               +------
B + ----|>|----+

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JoshyJS

RCLine User

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14

Samstag, 18. Februar 2017, 16:40

Mehrere Gründe.

Zunächst soll das System ein Maximum an Redundanz bieten.
Stecke ich 2 Akkus über Dioden ans Netz werden beide gleich leer sein.
Da ist nichts mit Redundanz. Plötzlich leer ist dann plötzlich leer und die Geräte sind dunkel.

Wenn ich größere Kapazität will kann ich auch größere Akkus nehmen.
Da bräuchte ich nicht mit Dioden zaubern.
Was auch wieder nicht geht da dafür kein Platz im Flieger ist.

Die Akkus werden während des Fluges einzeln geladen per Solaranlage.
Was auch hier den Vorteil hat, dass man einen leeren Akku explizit füllen kann.
Und man weis welcher Akku leer ist und kann was dagegen machen.
Und man kann das System mit einem vollen Akku beschicken.
Ja schon .. aber wenn schon beide Akkus angesteckt sind, warum dann nicht 2 Dioden nehmen?

Quellcode

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A + ----|>|----+
               +------
B + ----|>|----+

A B GND --------------



Flat

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15

Samstag, 18. Februar 2017, 16:40

Mich würde interessieren wie Du die Schaltung daumengross bekommst.
Ein 1F Kondi für 12V hat etwa die Grösse einer Coladose.
Oder hast Du das evt. mit deutlich kleineren Spannungen gemacht?
Da sind die Kondensatoren deutlich kleiner.
Oder waren das evt. 3 uF?

Ich schrieb "Servopufferung", also 5-6 V
Natürlich sind das Goldcaps, 3x 3F 2V in Reihe mit Ausgleichswiderständen.

Du kannst natürlich auch was richtiges kaufen wenns für einen Manntragenden ist.
Für ne Cola ist immer Platz....
Warum 5 Akkus mitschleppen?
Ein richtiger würde reichen.
viele Grüsse

Bernd

Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile (Aristoteles)

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JoshyJS

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16

Samstag, 18. Februar 2017, 17:04

Ne Flat. Das reicht definitiv nicht.
Ich habe da nach etwa 11000 Flugstunden eine gewisse Erfahrung. ;)
Mehr als 3000 davon im Segelflug.
Und Platz ist in einem modernen Segelflugzeug ungefähr gar keiner.
Schon gar nicht für fest verbautes Equipment.
Ne Coladose in einer Bordtasche kann schon sehr störend sein.
Platmanagement und Energiemanagement sind bei 10 Stunden Flugzeit ein Thema.

Ich dachte mir fast, dass es da um kleine Spannungen geht.
Ich habe da einen 0,1F 16V Kondi gefunden. Der kann das evt. bei bis 200ms Umschaltzeit.
So ein Ding hat etwa 5cm Durchmesser und ist 8cm lang.

haschenk

RCLine User

Beruf: Dipl. Ing.

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17

Samstag, 18. Februar 2017, 19:45

Hallo Joshy,

Hier kannst du dich erstmal zu den "Superkondensatoren" schlau machen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Superkondensator
Andere Bezeichnungen sind z.B. "Goldcap", "Supercap", "Doppelschichtkondensator". Prakt. alle Elektronik-Versender haben die im Angebot. Aber man muß sich umsehen, Daten ud Preise sind recht unterschiedlich. Maßgeblich sind Kapazität (F oder µF) und Nennspannung (Spannungsfestigkeit).

Die Nennspanungen der Niederspannungstypen (die hier nur infrage kommen) liegen je nach Hersteller und Typ zwischen ca. 2 und 5,5 V. Du musst also mehrere in Reihe schalten. Dabei verringert sich die wirksame Gesamtkapazität um den Faktor 1/n, wenn n die Anzahl der Kondensatoren ist.
Z.B. Nennspannung 2,5 V, Kapazität 10 F ;, dann müsstest du für 12 V 5 Stück in Serie schalten, n = 5, 5 x 2,5 = 12,5 V. Die Gesamtkapazität wäre dann 10/5 = 2 F.
Wenn man ganz sicher gehen will, schaltet man jedem Cap noch einen Widerstand parallel(unkritisch, aber alle gleich, Wert z.B. 20 - 47 kOhm); dadurch verteilt sich die Gesamtspannung gleichmäßig auf alle Kondesatoren.

Die Größe dürfte imho kein Problem sein, die Caps sind idR zylindrisch mit Durchmesser bis etwa 20 mm und Längen auch bis etwa 20mm. Schau einfach mal auf die Webseiten der diversen Anbieter (Conrad, Reichelt, Bürklin, Ebay....). Google ist dein Freund.
Da du dein "Power Center" ja auch erstmal entwerfen musst (Leiterplatte, Gehäuse ?), kannst du die dafür bestgeeigneten Typen raussuchen.

Gruß,
Helmut

frank77

RCLine User

Wohnort: Augsburg

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18

Samstag, 18. Februar 2017, 19:59

Hallo Joshy,

wenn ein Kondensator zu groß ist: wäre es möglich den Marquard Drehschalter durch 5 Kippschalter zu ersetzen? Dann könnest du einen weiteren Akku hinzuschalten, bevor du den anderen abschaltest.
Es braucht dann noch 5 Dioden:

Prinzip:

Quellcode

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5
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A + ---o--o---|>|--+
                   +------
B + ---o/ o---|>|--+
                   |
C + ---o/ o---|>|--+
usw.

ABC GND ------------------


Gruss,
Frank

JoshyJS

RCLine User

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Beruf: Flugzeugmechaniker, Verkehrsflugzeugführer

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19

Samstag, 18. Februar 2017, 20:03

Ich bin da ein Fan von Bürklin.


Mit der Teilung der Gesamtkapazität bei Reihenschaltung...
Oje. Das müsste ich zuletzt beim DLR Test Wissen. Vor ner Zillion Jahre oder so.
Da klingelt was. Ich hab auch mal FGM gelernt.
Von allem irgendwie Ahnung. Aber von wenig richtig viel.

Plan war einen Kondi in der Anwendung nach dem Umschalter zwischen Plus und Masse zu schalten.
Mit dem Widerstand damit es nicht die Sicherung beim Einschalten schießt.
Und den beiden Dioden. Dioden hätte ich da. Beim Widerstand müsste ich mal rechnen.
Begrenze ich die Aufladung auf 1A bei 14V. Grübelgrübel... 14 Ohm.
Müsste mal gucken was so da ist.

Mal schauen was wirtschaftlich ist.

JoshyJS

RCLine User

  • »JoshyJS« ist der Autor dieses Themas

Beruf: Flugzeugmechaniker, Verkehrsflugzeugführer

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20

Samstag, 18. Februar 2017, 20:54

Seufz...

Nein, der Drehschalter ist die Platz spurendste Alternative.
Im Panel ist kein Platz mehr.
Und dahinter... Wird mit einem großen Kondensator schon gegen.
Den passenden finden ist angesagt.

Ich stelle fest egal wie man es macht. Unter 20€ ist das nicht zu lösen.
Speicherkapazität kostet Geld.
Hallo Joshy,

wenn ein Kondensator zu groß ist: wäre es möglich den Marquard Drehschalter durch 5 Kippschalter zu ersetzen? Dann könnest du einen weiteren Akku hinzuschalten, bevor du den anderen abschaltest.
Es braucht dann noch 5 Dioden:

Prinzip:

Quellcode

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B + ---o/ o---|>|--+
                   |
C + ---o/ o---|>|--+
usw.

ABC GND ------------------


Gruss,
Frank