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robert-1

RCLine User

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1

Samstag, 30. Juli 2005, 17:05

Opensource Projekt Universal-Ladegerät

Da es irgendwie zwar diverse Bausatzladegeräte/Eigenbauten gibt, aber irgendwie können die Geräte fast nichts, oder es gibt keine kompletten Schaltpläne/nur sehr überteuerte, fertig programmierte Controller.
Es dürfte hier bestimmt genug interessierte geben, die an so einem Gerät interessiert sind.
Alleine ist es aber sehr schwer, ein doch relativ großes Projekt fertigzubekommen.
Zusammen sollte es aber möglich sein?

Hardware könnte ich größtenteils machen, Software siehts leider schlecht aus, Chris würde vermutlich eine Minimal-Version hinbekommen, aber es fehlt an Erfahrung in dem Bereich.


Derzeitige Planung von mir/Chris:
-Vollständig Opensource, also Schaltpläne, Layouts und Software frei verfügbar

Eckdaten (Vorschlag, Änderungswünsche wilkommen)
Soll können:
(:nicht unbedingt nötig)
Nixx laden (Lixx laden)
Entladen
(Ri messen)
(Konstantspannungs-Konstantstrom-Netzteil)


1-25 Zellen NiCd/NiMH
evtl. 1-10 Zellen Li-Ion

Eingangsspannung 10-30V
Spannungswandler für 6A Ladestrom über den gesamten Bereich
Entladeleistung 50W, mit extenem Leistungstransistor+Kühler mehr

Steuerung über Microcontroller soweit sinnvoll, Lowlevel Steuer/Regelaufgaben aber in Lineartechnik (einfacher, zuverlässiger)
User-IF per LCD 4x24, und Taster

Detaillösungen:
Wandler vermutlich als Halbbrücken-Gegentaktwandler, Schaltfrequenz je nachdem, was sich als leicht beherrschbar und erträglich groß/effizient herausstellt, 50-100Khz
Regelung über PWM-IC, Steuerung vom Controller aus über 2 Analogsignale Umax und Imax, und digital Enable.

Ladeenderkennung NiCd/NiMH über -dU/dt, -d2U/d2t (letzteres wäre besonders wünschenswert, da es kaum Überladung verursacht, machen bisher fast nur Geräte mit dem jetzt obsoleten ICS1702; IMO liegt darin der Hauptvorteil der "Reflexladung", nicht im DCHG).
Zusätzlich auf jeden Fall Übertemperaturabschaltung und Temperaturanzeige über NTC o.ä. im Akkupack
Standard schreibt man mit D
Wenn Elektro scheisse wäre, wäre es braun und würde stinken.

Frederik

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2

Samstag, 30. Juli 2005, 21:03

HI

Was stellst du dir als Controller vor?
Mit welcher Programmiersprache?

Wär cool wenn wir das mit einem Atmel und Bascom machen würden.
Kann das schon ein bisschen und man lernt ja nie aus :D

Vielleicht ein Grafik display mit Ladekurveanzeige.
Akku management (Akkus bekommen nummern und werden im Lader dokumentiert, vielleicht über exel weiterverarbeitbar).
EIngangsspannung 12V Autobatterie und vielleicht 230V Home.
Ladestrom vielleicht auf 10A erhöhen.
Zellen sind in ordnung.
Seperate messung direkt am Akku (ein Kabel für die Leistung und ein paralleles zum Spannungsmessen).

MfG
Frederik Hoffmann

Martin1989

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3

Samstag, 30. Juli 2005, 21:16

hallo

wie sinnvoll wäre denn auch ein themperaturfühler?

ein destet USB interface wäre auch nicht schlecht


Martin
besteht interesse an WD Sunwheel ???

wer lust hat kann mal reinschauen bei der Modellfluggruppe Dettingen Teck

robert-1

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4

Samstag, 30. Juli 2005, 21:36

Zitat

Original von Frederik
HI

Was stellst du dir als Controller vor?
Mit welcher Programmiersprache?

Wär cool wenn wir das mit einem Atmel und Bascom machen würden.
Kann das schon ein bisschen und man lernt ja nie aus :D

Vermutlich AVR, so Richtung Mega128.
bascom, warum nicht, muss sich nur eine Sprache finden, die alle Entwickler benutzen.

Zitat




Vielleicht ein Grafik display mit Ladekurveanzeige.

Teuer ohne Ende.Alleine für 80 Euro n Display einzubauen wird etwas viel.Optional vielleicht.
Sinnvoller wär imo. ein PC-Interface.

Zitat


Akku management (Akkus bekommen nummern und werden im Lader dokumentiert, vielleicht über exel weiterverarbeitbar).

Hab ich auchschon drüber nachgedacht, eine Lösung dafür wärn kleine I2C EEPROMS an jedem Akkupack, in denen man die ID und deren History speichern könnte.
Temperatursensor vielleicht auch I2C, wenn man schon nen I2C Bus zum Akku legt?

Zitat


EIngangsspannung 12V Autobatterie und vielleicht 230V Home.
Ladestrom vielleicht auf 10A erhöhen.

Vin hatte ich auf 10-30V festgelegt, also sowohl eine oder 2 Autobatterien, ein Solarakku, oder für daheim ein billiges 24V Industrieschaltnetzteil.
230V Eingang direkt mache ich nicht, da einfach zu gefährlich, und Zulassungsmäßig unmöglich.Bräuchte ohnehin nen extra Wandler, und den gibts billiger, und mit CE und VDE Siegel fertig.N Sitop Power 10 kostet bei ebay net viel, und wegen dem großen Vin-Bereich sollte auch ein 20V Trafo mit Gleichrichter und Siebung reichen.
10A Ladestrom...
Wird dann vom Wandler her sehr heftig, die 240W Wandlerleistung mit denen ich atm rechne sind schon n ziemlicher Grenzbereich bei nur 10V.
Mehr liese sich schon machen, aber sinnvoll nur mit >20V in.

Zitat


Zellen sind in ordnung.
Seperate messung direkt am Akku (ein Kabel für die Leistung und ein paralleles zum Spannungsmessen).

Hatte ich auch vor, Kelvin sensing optional (Ri-Messung impliziert das ja).
Zum Laden alleine braucht mans nicht, da Spannungsmessung bei abgeschaltetem Lade/Entladestrom, weil mir der Wandler sonst den ADC total stört, und soviel filtern, dass das Ripple unter einem LSB bei 14 Bit bleibt ist nicht.

PC-Interface wollte ich über RS232 (Optoisoliert) machen, optional ginge auch USB per FTDI FT232 Controller (USB/RS232), das Problem läge da nur PC-Softwareseitig.

Temperatursensor am Akku hatte ich von vorneherein vorgeschlagen, und zumindest das müsste auch bleiben (NTC 10K, wahlweise evtl. I2C-Sensor, siehe Akku-ID).

Wandler ist grad in Entwicklung, hat jemand zufällich Connections zu Epcos und könnte die dazu bewegen, mir paar ETD-kerne in N87 zu Entwicklungszwecken zukommen zu lassen?
Wird auf jeden Fall ein Halbbrücken-Gegentaktwandler, SEPIC und anderes, das ohne Trafo asukommt wird bei den Leistungen ÜBEL von der Belastung des Koppelkondensators.
Erst Stepup auf 45V und davon wieder stepdown wie es manche käuflichen Lader machen ist Murks.
Die Netzteilsteuerung läuft auf jedenfalls bis auf die Sollwertvorgabe in Lineartechnik, der Zuverläsigkeit zuliebe, und um den Controller zu entlasten.
Die Schaltfrequenz und komplexität der ganzen Sache muss an die Platinentechnischen Möglichkeiten angepasst werden, also 2 Lagen mit Draht-DuKos.Erstens weil ich das selber fertigen kann (wegen jedem Prototypen herstellen lassen ist für mich unbezahlbar!), und auch weil Nachbauer vermutlich auch ihre Platinen selber herstellen wollen.Herstellen lassen kostet in Kleinmengen viel zu viel, und Multilayer ist ausser in Millionenstückzahlen unbezahlbar, ne Euro in 4 Lagen kostet über 100.

Software fürn PC auch für Linux wäre natürlich nett...
Standard schreibt man mit D
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Dieser Beitrag wurde bereits 3 mal editiert, zuletzt von »robert-1« (30. Juli 2005, 21:54)


5

Sonntag, 31. Juli 2005, 12:06

hallo,
also eine gegentaktwandler ist doch etwas übertrieben.
zwar hätte man da den vorteil, das man sogar step down damit lösen könnte,
allerdings ist bei diesem gegentaktwandler das tastverhältnis extrem, wenn man von 10 auf 40V gehen will unter beachtung, das man auch mal 5V mit 0,1A laden will.

es reicht auch vollkommen ein step up wandler mit speicherdrossel mit folgender linearer stromreglung. ein TL497 kann man als steuerung nehmen.
besser wäre natürlich direkt ein kombinierter step Up step Down wandler.

die 10 bis 30V ist zwar für den einen oder anderen ganz nett, braucht aber wieder zusätzlichen aufwand, zb ansteuerung für die Fets.
grüsse
Klang ?

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mama99de

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6

Sonntag, 31. Juli 2005, 12:11

230 V Eingang Sinnlos ! Nur unnötig gewicht dass ich mit aufn Platz nehmen muss. Da habe ich lieber nen Netzteil daheim

Gruß

Marcus

7

Sonntag, 31. Juli 2005, 12:13

Betreff Bascom:

Lasst Bascom besser aus dem Spiel. Die Free Version hat eine Groessenbeschraenkung. Und damit waere die Kaufversion Voraussetzung. Wenn schon Open Source... dann besser auf eine wirkliche "Open" Programmversion.
Also entweder die C Variante (winavr/GNUC) oder wenn's denn wirklich nicht anders geht die Assembler Variante. Persoenlich tendiere ich bei einem solchen Projekt aber eher zu einer Hochsprache.
Also C waere mein Favorit. Wuerde dann auch bei ein paar Modulen mitmachen.

Frage: Wieso Mega128? Reicht nicht evtl. ein kleinerer?

Edit: Ja, 230V braucht's wirklich nicht unbedingt. Reicht die schwere Autobatterie die man mitschleppt. :D
Gruss
Thomas

🖖
So long, and thanks for all the fish.

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Thomas_R.« (31. Juli 2005, 12:15)


Frederik

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8

Sonntag, 31. Juli 2005, 13:01

HI

Assembler kann ich leider nicht und ist finde ich auch ein bisl umständlich.
C müsste ich mir mal angucken. Aber denke ich das lässt sich auch einrichten.
Bin auch für bauteile in kontioneller DIL fassung.
Müsste der MEga 16 nicht auch schon reichen?

MfG
Frederik

Agentbsik

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9

Sonntag, 31. Juli 2005, 13:16

Bitte Bitte DIL Gehaüse nehmen.

PS: Geht eigentlich auch ein Akkutester, den man ins Ladegerät verbaut? Man hat ja eine entladefunktion, also kann man damit auch einen Belastungstest durchführen.

Ich frage mich manchmal, ob der Akku noch voll oder halbvoll/leer ist.... da wäre so ein Ding in nem Ladegerät, das man ja eh immer mit dabei hat schon praktisch.

10

Sonntag, 31. Juli 2005, 13:25

DIL Fassung:

Da Open source wird es jawohl ein leichtes sein, das Prozessorboard flexibel zu gestalten. Ob DIL oder smd bleibt dann jedem selber ueberlassen.
Gruss
Thomas

🖖
So long, and thanks for all the fish.


robert-1

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11

Sonntag, 31. Juli 2005, 14:44

Gegentaktwandler wollte ich nehmen, weils die in dem Leistungsbreich (250W+) wohl sie sauberste Lösung ist, um sowohl rauf als auch runter zu gehen.Lässt sich außerdem super auf mehr Leistung erweitern, und mit recht wenig Aufwand auch auf Netzbetrieb...
Ich werde mal sehen, wie gut die Steuerung mit den niedrigen Tastverhältnissen zurechtkommt, da muss eventuell etwas Arbeit rein, prinzipiell sollte es aber funktionieren.
Trafo wäre ca. 1:4 (man kann fast 100% Tastverhältnis machen), angenommen 30V in und 1V out wäre das 1:120 ein/aus, eventuell müsste man da die Schaltfrequenz reduzieren, ein Controller mit minimum On-Time fällt jedenfalls flach.

Gegentaktwandler wäre leicht realisierbar (SGxxxx controller, IR21xx FET-Treiber(Max. 600V!), MTP52N06V, IRFZ48 o.ä. als FETs, Trafo auf Epcos ETD Kernen, Siebdrossel entweder auf Eisenpulver oder auch ETD mit Luftspalt).
Die Bauteile sind selbst bei 50Khz (dürfte das Maximum sein, wenn man keine 4-Layer-Platine hat) relativ klein (für 250W).Klar, dass die Profis schöne, SEPIC mit Keramik-Koppelkondis bauen können, die können dank 4 und 6 Layer-Platinen locker 500Khz fahren, da wird auch alles superkompakt.
Das sollte aber nachbaubar sein (also Platinen selberätzen!), und vielleicht nicht unendlich komplex.

Stepup+Linear wird nichts, stelle dir vor, was das für ein Hitzeproblem gibt, wenn man eine Zelle mit 5A lädt, das wird schon bei 10V etwas viel.Hab ich bei meinem aktuellen Gerät laufen, mehr als 2A Ladestrom geht nicht, trotz mehrere Lüfter.
StepUp/Down kombiniert = SEPIC?Gefällt mir wegen Elko-Belastung nicht, außerdem wohl recht ineffizient.

Wegen Controller: der Mega128 kostet garnicht mal soviel, und man hätte eben genug Platz für Erweiterungen.
Ums Platinenätzen/Herstellen lassen kommt man nicht rum, den Wandler kann man definitiv nicht auf Lochraster bauen, bei 250W wird das, wenn es funktioniert, ein übler Störsender.Ohne gute Masseflächen und sauberste Leitungsführung geht bei den Strömen nichs mehr, auchnicht bei unter 50Khz.
Wenn man möchte kann man ja eine Adapterplatine TQFP64 - Lochraster kaufen/machen.Notfalls könnte ich die eine oder andere davon für euch machen (aber nicht zu viele, ich bin kein Platinenservice).
Das größte in DIP ist der 32er, könnte reichen, muss aber nicht, man möchte ja flexibel sein.
AVR+C gefällt mir auch, da Chris (mit-Initiator) derzeit damit anfängt.

Das ganze wollte ich recht modular bauen, damit man einzelne Baugruppen leichter durch verbesserte ersetzen kann, ohne gleich die ganze Platine zu verändern.
Außderdem nen I2C o.ä. Bus im Gerät für Erweiterungen (z.b. Li-Ion Einzelzellmessung).

Betseht Interesse an der Akku-ID-Geschichte?Mir würde es sehr gefallen, ich hab meine Strichlisten nie konsequent geführt, und irgendwann immer verloren.
Der Lader könnte darauf immer speichern, wann wie viel eingeladen btw entladen wurde, so dass man über die Lebensdauer des Akkus eine schöne Kapazitätskurve erstellen könnte, anhand der man auch erkennen könnte, ob ein Akku bald ausfallen könnte.Außerdem hätte die Speicherung im Akku den Vorteil, dass man auch an "fremden" Ladern (mit der Funktion) laden könnte ohne dass die Dtaen verloren wären.I2C EEPROMs sind klein und billig, vielleicht 1 Euro.
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Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »robert-1« (31. Juli 2005, 14:54)


12

Sonntag, 31. Juli 2005, 14:49

Modular :ok:
Deshalb ja auch schon mein Begriff "Prozessorboard".
Gruss
Thomas

🖖
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13

Sonntag, 31. Juli 2005, 16:16

hi,
die idee mit dem gegentaktwandler hatte ich auch schon mal gehabt, eben aus dem grund das man hoch und runter mit einem trafo machen könnte,
allerdings bin ich dieser idee nicht weiter gefolgt.

nach inspiration aus dem forum hab ich allerdings eine step up step down wandler gebaut, der in bei richtigen geht, also mit rückspeisung und nur einer speicherdrossel.
10A und 300watt in beide richtungen.

die idee die primärwicklung auch direkt auf den trafo zu machen ist zwar toll, aber doch eher gefährlich, denn bei 12V betrieb steht dort eine hohe spannung an.



grüsse
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robert-1

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14

Sonntag, 31. Juli 2005, 16:47

Sieht schön aus, aber hat so seine Nachteile.
Einmal die furchbar fuddelige Ansteuerung, ohne Controller wirds schwer (an "Fertigteilen" kenne ich nur den LT3780, der nicht beschaffbar und noch weniger Lötbar ist).
Und den Prozessor das auchnoch machen zu lassen ist mir ne Ecke zu kritisch, erstens aus Sicherheitsaspekten (Controllercrash -> Bauteile kaputt), außerdem wegen der Komplexität der Software, ich bekomme es sicher nicht auf die Reihe, Chris vermutlich auchnicht.

Gut, wenn jemand ein "Alternativ-Lastteil-Modul" bauen möchte, gerne!
Wir würden und über Schaltpläne u.ä. natürlich freuen...

Unser Hauptproblem ist, dass wir einen/mehrere Entwickler brauchen, die die Software besser hinbekommen als Chris/ich.
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15

Sonntag, 31. Juli 2005, 17:32

hi,
also als reiner step up gibts den TL497.
vielleicht gibts von maxim auch einen step up/down controller.

was für einen controller willst du verwenden ?
SG3525 ?
grüsse
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robert-1

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16

Sonntag, 31. Juli 2005, 17:37

Controller wollte ich nen SG3525 nehmen, der über 2 zusätzliche OAs dazu gebracht wird, sowohl Spannung als auch Strom labornetzteil-mäßig zu regeln (Sollwerte von DAC).

->Siehe entsprechende Diskussion in d.s.e

Ich hab schonmal ne prinzipelle Schaltung dafür, sieht recht einfach aus, sofern die funktioniert wären folgende Funktionen fertig und müssten nurnoch praktisch realisiert werden:
Spannungs-Stromregelung (hardwarebasiert)
Spannungs-und Strommessung (letzteres lowside dank der galvanisch isolierten Ausgangsspannung des Wandlers)
Enable für den Wandler

Würde mit minimalem Zusatzaufwand (2 Signale z.b. per Pulstrafo isolieren) auch komplett galvanisch getrennt vom Eingang laufen.

Wie gesagt, ich wollte soviel wie möglich in Hardware realisieren, um die SW-Entwicklung zu vereinfachen und die Zuverlässigkeit zu erhöhen.

Update:Kleine Veränderungen an der Schaltung, sieht jetzt besser aus, kann mehr und ist einfacher.
Könnte die nächsten 1-2 Wochen fertig sein und laufen.
Bauteile gibts bisher alle beim Reichelt, mit ausnahme der Trafokerne, dies nur beim Conrad gibt.
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Dieser Beitrag wurde bereits 4 mal editiert, zuletzt von »robert-1« (31. Juli 2005, 20:18)


17

Sonntag, 31. Juli 2005, 23:16

hi,
die idee mit der Identity für jeden akku hatte ich auch schon, allerdings was kompilzierter ;)

also, jeder akku erhält eine kleine elektronik, der nicht mehr als aus einem ceramikplätchen mit den silizium drauf besteht und 10 oder mehr anschlüsse hat.
jede zelle wird an die elektronik angeschlossen, sodass einzellzellenüberwachung möglich ist. weiterhin ist das ganze natürlich gleich mit integriertem temperatursensor.
das signal von der elektronik, das zum ladegerät soll, wird direkt per HF auf die akkuleitung moduliert, sodass keine zusätzlichen leitungen erforderlich sind.
wählt man die frequenz hoch genug zb 1MHz, so sollte das auch gehen sodass der akkuinnewiderstand die sache nicht zuviel kurzschliest.

das ist natürlich eine tolle idee, aber nicht so einfach zu realisieren ;)

aber vielleicht würde ja anfangs auch ein kleine platine mit konventionellen bauteilen reichen ;) bis jemand mal bei einem chip hersteller so ein siliziumplätchen bestellen kann ;)

insgesammt ist so eine idee sehr gut, da man dann einen "automatikmodus" für jeden akku persönlich im speicher hätte und bräuchte nur noch anklemmen und fertig.
grüsse
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robert-1

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18

Montag, 1. August 2005, 12:00

Meine version mit nem EEPROM wäre nebenbei noch bezahlbar, kompakt und mit bei Reichelt erhältlichen Teilen machbar...
Wären 4 Zusatzleitungen zum Lader, GND, VCC, SDA und SCL.
Baugröße SO8 und ein 1206 Kerko, dürfte es auch in kleiner geben.
8Kx8 (24C64) kosten 0,62, 32Kx8 (24C256)kosten 1,45 Euro, und auf letzterem passen viele Daten über das ganze Akkuleben drauf...

Wegen Wandler:Ich werd die nächsten Tage mal schauen, alle Teile für eine "Bastelversion" mit 30V 1A zu besorgen, damit ich die Regelung optimieren kann.
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Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »robert-1« (1. August 2005, 12:03)


19

Montag, 1. August 2005, 19:56

hi,
also wenn gegentaktwandler, dann kann man gleich einen Aktiven gleichrichter einbauen, sollte nicht viel mehr als 2 dünne wicklungen mit gleicher windungszahl wie primärspule sein und dann mosfets anstatt der gleichrichterdioden.
ich werde das wohl auch mal probieren. find ich interessant.
grüsse
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robert-1

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20

Montag, 1. August 2005, 21:33

Aktive Gleichrichtung wird spätestens nötig, wenn der Strom wesentlich über 5A geht.
Drunter sind UF-Dioden auchnet schlechter als FETs.
Heiss wird hauptsächlich die Primärseite, da ist der max. Strom 10s so hoch wie auf der Sek-seite.

Teile sind demnächst unterwegs, Grundaufbau der Testplatine steht schon.
Strommess-Übertrager fürs Scope muss noch verbessert und kalibriert werden, funktioniert aber auchschon mal.
Außerdem könnte ich mal das zweite Scope reparieren und eine geschaltete Last bauen zwecks Stabilitäts-Untersuchung des Wandlers.Liegen eh noch 10 nichtinduktive 3,2ohm 250W Widerstände rum...

BTW:ich hab über d.s.e jemand gefunden, der bei der Software noch mithelfen könnte...
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Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »robert-1« (1. August 2005, 21:34)