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maximum

RCLine User

  • »maximum« ist der Autor dieses Themas

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1

Montag, 9. August 2004, 15:46

Digitale Stromeinstellung bei Spannungsregler

Hallo!

Ich habe mir ein einfaches LiPoly- Ladegerät mit einem L200 Spannungsregler gebaut. Die Schaltung ist ziemlich einfach und funktioniert einwandfrei.
Die Einstellung des Ladestromes erfolgt einfach mittels einem Jumper mit welchem verschiedene Widerstandskombinationen zur Stromeinstellung des Spannungsreglers geschaltet werden können.

Ich habe mir heute folgendes überlegt:

Wenn ich den Widerstand zur Regelung des Ladestromes digital einstellen kann, dann könnte ich den Ladestrom mit einem Mikrocontroller regeln.
Der Mikrocontroller übernimmt auch die Spannungs bzw Ladestrommessung, bzw. Zellenzahl, und schon wäre ein relativ einfaches Automatikladegerät fertig, welches man komfortabel bedienen kann.

Ich bin Informatikstudent, und bin leider mit analoger Elektronik noch nicht sehr bewandert, daher meine Frage:
Würde sich so eine Widerstandseinstellung auf halbwegs einfachem Weg realisieren lassen? Wenn ja, wie?
Oder kann man das ganze nach dieser Methode vergessen?

Danke für eure Informationen!

mfg MAX

hsh

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2

Montag, 9. August 2004, 17:22

Die Spannungseinstellung kannst du ganz einfach realisieren. Statt der Jumper verwendest du einfach Transitoren und die du mit dem µC ansteuerst. Wenn mich nicht alles täuscht ist so ein Beispiel sogar im L200 Datenblatt angeführt.

Die Stromeinstellung müsste eigentlich genauso funktionieren. Allerdings brauchst du dafür vermutlich etwas höherwertige Transitoren die Kollektorströme bis 2A verkraften.

Wenn du den Ladestrom stufenlos einstellen willst, genügt ein Spannungsregler mit einem nachgeschalteten MOSFET. Die Ansteuerung könntest du mit der PWM Einheit des µC realisiern. Allerdings ist diese Variante nicht so sicher und einfach wie die Verwendung des L200.
mfg Harald

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »hsh« (9. August 2004, 17:28)


3

Montag, 9. August 2004, 17:26

Die Stromeinstellung ist parallel zum Regler und hat leider keinen Massebezug.

Aber das lässt sich (vorsintflutlich) mit einer Relaisschaltung erledigen, dann wird der Kontakt quasi potentialfrei. Mehrere Relais schalten dann zum Widerstand für den kleinsten Strom andere Werte parallel dazu.

Anstelle von Relais lassen sich auch Photomos-Relais verwenden, die sind aber nicht ganz billig, klackern dafür aber nicht und schalten schneller (wie wärs mit PWM?).

maximum

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4

Montag, 9. August 2004, 18:19

erstmals danke für eure Beiträge.

Die Verwendung von Relais wäre eine einfache Lösung. Das ganze ist zwar nicht stufenlos, jedoch leicht realisierbar. Ich denke, ich werde es fürs erste auch mal so machen.
PWM ist so eine Sache. Ich bin da noch etwas zu unerfahren, um damit etwas ordentliches zu realisieren. Ich weiß wie ich ein PWM-Signal erzeuge, jedoch wie ich damit die richtigen Bauteile ansteuere dass da der richtige Strom herauskommt, ist ein andere Geschichte.
Vielleicht ist ja noch jemand so geduldig, um mir das ganze etwas näher zu bringen.

Grüße

MAx

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »maximum« (9. August 2004, 18:21)


5

Dienstag, 10. August 2004, 11:22

also zur PWM in der primitivsten Sache:
10 A eine Sekunde ein, 9 Sekunden aus macht im Mittelwert einen Strom von 1A.
Fürs Akkuladen ist das aber nix, denn kleine Akkus mögen keine 10A.

Macht man das ganze schneller, also im Millisekundenbereich oder noch schneller, verhindert eine Leitungsinduktivität oder eine zusätzlich eingebaute Induktivität, dass der Strom schnell ansteigt oder abfällt. Also 2ms an, dann steigt der Strom z.B. auf 1,5A an, 3ms aus, sinkt er wieder auf 0,8A ab. Dann wieder einschalten, .... . Bleibt der Strom für 30ms an, ist er auf dem Maximalwert angelangt. Also lässt sich das System auch mit einem beliebigen Strom zwischen 0 und Maximalwert einstellen, allerdings mit einer Restwelligkeit am Strom. Der stört den Akku aber in der Regel wenig.

Ob jetzt geregelt wird (also Strom gemessen) oder nur gestellt (Widerstände geschaltet, den Rest erledigt das Stellglied L200...), mit einer getakteten Einstellung lässt sich auch ein Zwischenwert einstellen, der durch die Endstellungen nicht machbar ist.

maximum

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6

Dienstag, 10. August 2004, 15:00

Hallo!

Danke für die Erklärung!
Das Prinzip habe ich verstanden.
Meine Schlussfolgerungen:
Die Geschwindigkeit des Stromanstiegs wird von der Größe der Induktivität festgelegt.
Das heißt, das Tastverhältnis der PWM, welches einen bestimmten Strom(Durchschnittsstrom) bestimmt, ist auch von dieser Größe abhängig.

Eigentlich könnte die Schaltung dann so aussehen:

Beim Spannungsregler wird die Strombegrenzung auf den maximalen Wert gestellt, also beim L200 auf 2A.
In den Ausgang schalte ich in Serie einen Mosfet und eine Induktivität, mit welchen ich dann den Strom regeln kann.

Ist das so möglich oder habe ich wo einen Denkfehler?

Danke

MAx

7

Dienstag, 10. August 2004, 16:04

also ich beziehe jetzt mal meine Bauteilbezeichnungen auf die Schaltung im Thread
http://www.rclineforum.de/forum/thread.php?threadid=50830

Da sind die Widerstände R1...R4 die Strombegrenzer, die Schalterstellung von S2 definiert den Strom. Für ein halbes Ampere sind R1...R4 in Reihe geschaltet, für 2A ist nur noch R4 aktiv. Wenn Du jetzt anstelle des Schalters das Relais einsetzt und dieses entsprechend taktest, hast Du im Mittel auch einen begrenzten Strom, der zwischen einem halben und 2A liegt.

An den Ausgang des L200 würd ich nichts mehr schalten, denn sonst wird die Ladeschlußspannung ungenau (Durchlasspannungen von Transistoren driften halt über der Temperatur). Und am Eingang macht Takten auch nicht viel Sinn, da ich das Einschwingverhalten des L200 noch nicht näher untersucht habe. Sonnst könnts sein, dass die Ausgangsspannung Spitzen hat, die durch das häufige Auftreten eben den Mittelwert der Spannung anheben (nicht gut für LiPos).

maximum

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8

Dienstag, 10. August 2004, 18:44

Hallo!

Ich habe noch nach weiteren Möglichkeiten zur Realisierung einer digitalen Stromregelung gesucht.
Ich habe jetzt noch eine Möglichkeit gefunden: Auf dem Datenblatt des L200 ist bei den Schaltungsvorschlägen eine sehr interessante dabei. (Datenblatt L200 STMicroelectronics Seite 8, Abb 23) In dieser Schaltung ist unter anderem ein Operationsverstärker LM741 integriert, und zwei Potis. Eines zur stufenlosen Spannungseinstellung und eines zur Strombegrenzung.
Das ist eigentlich genau das wonach ich gesucht habe.
Statt dem Poti zur Spannungseinstellung ein paar Relais mit eingestellten Trimmern zu Zellenauswahl, und statt dem Poti zur Stromeinstellung könnte man doch einen digital einstellbaren Widerstand (z.B.: X9C104) einbauen.

Das müsste doch funktionieren oder?

Grüsse
Max

9

Mittwoch, 11. August 2004, 11:31

da wirds mit digitalen Potis nicht funktionieren, weil die Ansteuerung massebezogen ist und die positive Klemme maximal 5V über der Masse und die negative maximal 5V unterhalb der Masse liegen darf. Dann brauchts eine galvanisch getrennte Hilfsspannung (DC/DC-Wandler oder Trafo, wenn netzbetrieben) und Optokoppler.