Bei der Laderschaltung für die Senderakkus waren folgende Komponenten für mich wichtig:
Die von mir verwendeten Senderakkus sind derzeit ausschließlich 800 mAh NiCD Blöcke (Mignon) mit 8 Zellen (9,6 Volt). Vorgesehen ist die Schaltung aber jetzt schon auf das zusätzliche verwenden von 1200 mAh sowie 1600 mAh NiMH Akkus. Dementsprechend habe ich die Widerstandsbestückung vorgesehen. Die längste mögliche Ladezeit ist bedingt durch das IC 4 Stunden, das entspricht einem Ladestrom von 1/4 C, gefolgt von einer Erhaltungsladung mit C/8.
Die schnellste mögliche Zeit des ICs sind 15 Min. mit 4C Ladestrom. Das sollte man aber nur mit dafür geeigneten Akkus ausprobieren! Als Obergrenze für meine Schaltung habe ich 30min, entsprechend 2C (1,6A) vorgesehen. Dabei empfiehlt es sich aber unbedingt eine Temperaturüberwachung einzusetzen. Für die meisten Mignon Akkus ist aber bei 1C sicher die sinnvolle Grenze erreicht. Außerdem dürfte für diese Dimensionierung auch ein größerer Kühlkörper nötig werden.
In den von mir verwendeten Akkublocks habe ich Temperaturfühler (KTY81-120) eingeschrumpft. Falls Sie keine Temperaturüberwachung benutzen, oder anderer Temperaturfühler eingebaut haben, ist der entsprechende Schaltungsteil entsprechend anzupassen, bzw. kann wegfallen. Die je nach Widerstandswert anzupassenden Widerstände sind R22, R23 und R44,R45.
Da ich mich mittels Jumper auf die Zellenanzahl festgelegt habe, und mich bei der Anzahl der möglichen Ladeströme etwas begrenze, benötige ich zur Programmierung der Ladezeiten nur den Anschluss PGM3. Mit 2 Relais lassen sich folgende Zeiten einstellen (Gemäß Datenblatt S. 7 ist von mir nur die Voltage Slope Abschaltung berücksichtigt). 0,5h, 1h, 2h und 4h mit jeweils Ladeströmen 2C bis 1/4C. Abhängig ist der Ladestrom von den Widerständen R12 und R25-R27. Das Lade IC regelt den Strom so lange nach, bis an diesen Widerständen, genauer gesagt zwischen den Pins GND und Batt.- eine Spannung von 0,25 Volt gemessen wird.
Gemäß der verwendeten Akkus
sind
die Widerstände für die unterschiedlichen Ladeströme
berechnet.
Vorgesehen sind Akkukapazitäten von 600, 800, 1200 und 1600 mAh.
Die
benötigten Werte berechnen sich aus der Formel Rx= 0,25V / I.
Für
die möglichen Ladezeiten ergibt sich also folgende Tabelle:
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Markiert habe ich die Widerstände wie ich sie ungefähr aus der Parallelschaltung bei Aktivierung der entsprechenden Relais erhalte. Eine Annäherung an die entsprechenden Werte reicht vollkommen aus. Bitte beachten, dass die Stromfühlerwiderstände R24 und R51 ebenfalls in die Rechnung mit eingehen.
DC-DC Spannungswandler
Damit ein Laden der Senderakkus auch im Außenbetrieb möglich
ist, wird noch ein Spannungsverdoppler benötigt. Dieser
Schaltungsteil
befindet sich rund um das IC4 (UC3843N). Eingeschaltet, oder genauer
gesagt
bei Netzbetrieb ausgeschaltet, wird der Spannungswandler durch
den
Komparator IC5a, der die halbierte Eingangsspannung an Pin 2 mit
der 8V Spannung über der Z-Diode an Pin 3 vergleicht. Steigt also
die Eingangsspannung der Schaltung auf 16V, fällt das Relais ab
und
der Wandler ist stromlos. Die Dioden D3 und D4 verhindern, dass die
erhöhte
Eingangsspannung einen falschen Weg geht, und die Spannungsmesung
verwirrt,
oder gar die anderen Steckkarten mit Strom versorgt. Mit dem Poti P2
wird
die Spannung des DC-DC Wandlers auf etwa 16-17 Volt eingestellt. Diese
Werte gelten natürlich nur für einen 8 Zelligen Senderakku,
bei
mehr Zellen müssen gegebenenfalls auch die Spannungen der Z-Diode
und des DC Wandlers angepasst werden. Noch ein paar Worte zu der
eingesetzten
Spule SP1: Der Wert ist nicht allzu kritisch, da das IC selbst
nachregelt.
Wichtig ist der Strom, deshalb keinen zu dünnen Draht verwenden.
Bei
Conrad gibt es z.B. eine 30yH/2A Entstördrossel SFT830S, Best#
534404
(Seite 1010 im 2001er Katalog) die sollte gehen. Ich habe meine Spule
selbst
gewickelt, auf einen Kern von Reichelt: RIK20 mit 18 Wdg. 1 mm
Kupferlackdraht.
Ladungsmessung
Zur Anzeige der abgegebenen Lademenge, habe ich aus Platzgründen
bei dieser Schaltung eine einstellige 7-Segmentanzeige Zeile
gewählt,
die in 100 mAh Schritten anzeigt.(Alternativ könnte z.B. auch eine
LED Zeile benutzt werden, das Programm des Controllers muss dann
entsprechend
angepasst werden). Angesteuert wird die Anzeige von einem U/F Wandler
IC
XR4151 . Die Impulse des Wandlers gehen auf den Mikrocontroller
(89C2051).
Das Rücksetzen des Modules erfolgt automatisch beim Einschalten
des
Lademodus, sobald der Akku angeklemmt wird. Natürlich könnte
man hier auch die gleiche Schaltung mit dem Zählermodul anwenden,
die schon beim
Reflexlader
für Fahrakku eingesetzt wurde, was aber ein breiteres Modul
zur
Folge hätte.
Zum Abgleich dieses Schaltungsteiles lötet man am besten für
R12 einen 0,25 Ohm Widerstand ein und schließt einen leeren Akku
an. Der Ladestrom beträgt jetzt 1A. Mit einem Frequenzmesser
stellt
man nun am Pin 3 des RC4151 die Ausgangsfrequenz fest. Bei 1A muss
diese
1136 Hz sein. Im Mikrocontroller wird dieser Takt dann duch 4096
geteilt
und gezählt. (1136 Pulse/Sekunde * 3600 Sekunden/Stunde) / 4096 =
998,4375 mAh. Wer keinen Frequenzmesser, aber ein Oszilloskop besitzt
muss
hier eine Periodendauer von ca. 0,9 ms einstellen. Mit dem Trimmpoti P2
so lange einstellen bis die Werte stimmen. Hat man nichts von beiden,
kann
noch die Zeit bis zum umschalten der Anzeige auf die nächste
Ziffer
gemessen werden. Bei 1A sind das 6 Minuten für 100mAh.
Bedienung
Der Taster T1 hat 2 Funktionen, abhängig davon, ob ein Akku
angeschlossen
ist oder noch nicht. Vor dem Akkuanschluß stellt man damit den
Ladestrom
durch wiederholtes drücken des Tasters ein. Die
Schaltplan Ladegerät
Stückliste
Layout
Bestückungsplan
Bestückungsplan gross
(4 Teile als zip
Die Software für den 89C2051 in der Version 1.0 vom 26.01.2001
als hex und bin,
den Sourcececode wieder auf Anfrage per eMail
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