Anwenderprojekte mit der Open-Micro und Open-Mini

Projekt "Akku-Ladegerät - 4 x 250mA V1.0" mit der Open-Mini

Anleitung

Info
Als ich mir neue Akkus mit 2500 mA zugelegt habe, musste ich feststellen, dass diese nicht schnellladefähig sind und mein Ladegerät somit diese Akkus nicht laden kann. Daher hatte ich die Wahl entweder ein professionelles mikroprozessorgesteuertes Ladegerät für viel Geld zu kaufen, oder mir selber ein Ladegerät zusammen zu bauen. Ich habe mich für den Eigenbau entschieden und mit der Open-Mini dieses Projekt umgesetzt.

Das Ladeverfahren
Ich habe mich bei diesem Ladegerät für die „Spannungsladung“ entschieden, weil sich diese mit der Open-Mini und einem kleinen Bauteilaufwand gut auswertet lässt. Hierbei wird eine konstante Spannung am Festspannungsregler (LM350T) eingestellt und über einen Strombegrenzer (2,2 Ohm Widerstand) dem Akku zugeführt. Der Strom der dann durch den Akku fließt und diesen auflädt, wird dann durch die Spannung des Akkus bestimmt. Bei zunehmender Akku-Spannung wird der Ladestrom immer kleiner. Dieses Ladeverfahren wird ausdrücklich nicht für NiCd-Akkus und NiMH-Akkus empfohlen, da die Spannung nicht unbedingt Auskunft über den „Füllstand“ des Akkus liefert.

Genau hier greift die Open-Micro ein und regelt nach, so dass der Akku auf eine bestimmte Spannung gehalten wird. Wenn der Akku eine bestimmte Spannung erreicht hat, dann unterbricht die OM den Ladevorgang, unabhängig davon ob der Akku „voll“ ist oder nicht. Dadurch wird ein „Überladen“ des Akkus verhindert. Da die OM die Spannung vom Akku kontinuierlich überwacht, wird sofort wieder der Ladevorgang aufgenommen wenn eine bestimmte Spannung unterschritten wird. Daher wechseln die LEDs auch noch längere Zeit von rot (laden) auf grün (voll) hin und her. Der Akku ist erst vollständig geladen, wenn die grüne LED dauerhaft leuchtet und die rote LED nur sehr kurz mal aufleuchtet. Der Ladevorgang wird aber erst beendet, wenn der Akku aus dem Ladegerät entfernt wird. Man kann die Akkus also auch mehrere Tage in dem Ladegerät belassen, ohne dass sie ihre Ladung wieder verlieren.

Das Ladeprogramm
Da ich nicht immer neben dem Ladegerät sitzen kann habe ich mich entschieden, den Ladevorgang vollautomatisch ablaufen zu lassen. Nach dem Einlegen des Akkus wird dieser zunächst entladen. Wenn man möchte, kann man den Entladevorgang aber durch Drücken des Tasters abbrechen. Danach wird der Akku geladen bis er eine bestimmte Spannung aufweist und dann wird die Ladung unterbrochen. Da der Akku jetzt aber noch nicht voll ist, wird der Akku gepuffert, indem versucht wird, diese Spannung zu halten (durch Ein- und Ausschalten). Nach einigen Stunden hat dann der Akku diese Spannung und er ist voll. Bei den NiCd- Akkus haben meine Tests ergeben, dass die Akkuspannung immer noch weiter ansteigt, auch wenn nur gepuffert wird. Daher habe ich noch eine „voll“-Grenze mit eingebaut, die den Ladevorgang für eine kurze Zeit abschaltet, wenn diese Grenze erreicht wir. Dadurch soll ein Überladen der Akkus verhindert werden.

Ich habe die Tests mehrere Tage durchlaufen lassen. Die Akkus haben genau die gleiche Ladung/Kapazität wie mit einem „professionellen“ Ladegerät geladene Akkus. Keiner meiner Test-Akkus ist warm geworden oder ließ sich nicht laden. Im Gegenteil. Zwei von meinen Test-Akkus, die ich nicht mehr laden konnte, lassen sich jetzt wieder laden…

Die Kühlung
Einige Bauteile benötigen eine aktive Kühlung. Daher kommt auch noch das Projekt „OM-Lüftersteuerung mit PWM“ zum Einsatz. In den Bildern ist gut ersichtlich, wie groß die Kühlkörper sein sollten. Der 80 x 80 mm Lüfter ist ein wenig groß, aber dafür recht leise. Ein 60 x 60 mm Lüfter ist aber vollkommen ausreichend.

Ladestrom einstellen
Mit dem Feintrimmer P1 (und/oder P2) lässt sich der Ladestrom einstellen. Je höher die Spannung eingestellt wird, desto höher wird auch der Ladestrom. Wenn man mehrere Feintrimmer verwendet, die über einen z.B. Drehschalter geschaltet werden, so kann man verschiedene Ladeströme einstellen. Ich benötige aber nur 250 mA und daher habe ich auch nur einen Feintrimmer eingebaut. Die Schaltung sollte problemlos auch noch höhere Ladeströme bereitstellen, was ich aber nicht getestet habe. Allerdings sollte die Summe der einzelnen Ladeschächte 3 Ampere nicht überschreiten, da die Bauteile nur bis 3 A ausgelegt sind.

Hinweis
Das verwendete Ladeverfahren ist für NiCd-Akkus und NiMH-Akkus nicht unbedingt geeignet. Der Nachbau dieser Schaltung geschieht auf eigene Gefahr. Ich übernehme keinerlei Haftung für Sach- oder Personenschäden die durch den Nachbau dieser Schaltung entstehen.


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