Tiefentladeschutz für 12 V Bleigelakku

**Hubert.G** · 17.04.2008, 11:02

Wie tief du den Akku entladest hängt auch davon ab mit welchem Strom entladen und wie lange es dauert bis er wieder geladen wird.
Geringer Strom und lange warten bis zu laden sind schädlicher als mit großem Strom tiefer entladen und sofort wieder aufladen.
Die laut Datenblatt unterste Schwelle sollte allerdings nie unterschritten werden.

**tobiastob** · 17.04.2008, 12:25

Hallo,

im Laststromkreis befindet sich ein Atmel mit einem Sensor, der die meiste Zeit nur 0,03 A zieht. Ab und zu läuft zusätzlich ein PWM (150 Hz) gesteuerter Lüfter, also ein Motor, der noch mal 0,5 A zieht. Bei kurzzeitigen Spitzen, beim Anlaufen des Motors, braucht er 0,85 A.

Laut dem Diagramm im angehängten Datenblatt würde ich bei einer Abschaltschwelle von 12 Volt nur eine Entladezeit von 10 Stunden haben, statt der 20 im Idealfall. Gilt nun das Datenblatt, hab ich es falsch gelesen oder sind die Werte des Datenblatts ohnehin nur Idealwerte, und die Abschaltschwelle sollte wirklich 12 Volt sein?

Was mich zu einer weiteren Frage bringt: Ist es denn wirklich so, dass nach spätestens 20 Stunden Entladezeit definitiv Schluss ist, auch wenn ich rein rechnerisch die 7,2 AH des Akkus noch gar nicht verbraucht habe, da ich ja die meiste Zeit nur 0,03 A brauche? Wird die Spannung des Akkus also nach spätestens 20 Stunden so niedrig, dass meine Schaltung dank Tiefentladeschutz keinen Strom mehr bekommt?

Ich dacht mal, Bleigelakkus seien gut um Robotern oder ähnlichem lange Zeit Energie zu liefern und dass meine Schaltung so irgendwo in der Region von 150 bis 200 Stunden dauerhaft zu betreiben wäre.

Ich hätte noch eine Frage zum Transistor. Ich dachte, ich setze in die obige Schaltung einen BD139 ein. Der schafft, laut Datenblatt bis uz 1,5 A. Also könnte das auch in der Praxis noch für meine maximal 0,85 Stromspitze reichen. Eignet sich der Transisor in diesem Fall. Heißt zwar "Power Transistor", ist aber ein gewöhnlicher NPN, kein FET, dem man einen zweiten NPN vorschalten müsste, oder? Ist er schnell genug?

Viele Grüße
tob

**harry3** · 17.04.2008, 20:45

Ich versteh nicht ganz für was du "schnelle" Transistoren und Dioden brauchst. Ob du den Strom nun in 1ns oder in 1ms abdrehst ist doch auch schon egal.

**tobiastob** · 17.04.2008, 20:56

Im Laststromkreis befindet sich ein Mikrocontroller, an dessen Pin sich ein IRL 3803 (FET) befindet, der mit einer 150 Hz PWM angesteuert wird. Der FET schaltet gelegentlich einen Motor. Ich denke, dass die Frequenz, der der IRL3803 ausgesetzt ist, auch der NPN in der Tiefentladeschutzschaltung ausgesetzt ist, weil der dortige NPN ja auch so schnell schalten muss, wie der IRL3803 schaltet, also, Strom zum Motor durchlässt. Der muss dann ja auch immer erst durch die Schutzschaltung. Ist das nicht so? Woran kann ich ablesen, ob der BD135 schnell genug ist?
Und wie ist es mit dem Akku? Schafft er nur 20 Stunden?

Viele Grüße
tob

**harry3** · 17.04.2008, 21:02

Nö das ist nicht so.
Der Lasttransistor verhält sich wie ein einstellbarer Widerstand. Es braucht eine gewisse Zeit um die Widerstandänderung zu vollführen.
Wenn er aber erst mal leitend ist, ist es egal welche Frequenz der durchfließende Strom hat.

Übrigens sind 150Hz sehr langsam. Transistoren schalten im Nanosekundenbereich, ich würde bei der PWM für einen Motor eher 20kHz empfehlen.

**tobiastob** · 19.04.2008, 21:11

Danke für den Hinweis. Bei etwa 150 Hz und 470 µF läuft mein bürstenloser Motor aber schön ruhig. Das Amperemeter zeigt keine auffälligen Ausreißer. So gesehen bin ich ganz zufrieden mit der Frequenz. Würdest du 20 kHz empfehlen, weil dann das Störgeräusch für den Menschen unhörbar ist?

Könnte der BD135 wegen seiner kleinen Bauweise ohne Kühlkörper zu heiß werden? Soll ich doch lieber den IRL 3803 auch im obigen Tiefentladeschutzkreis einsetzen, oder ist er überdimensioniert und der kleine BD135 doch ausreichend?

Darf ich noch mal wegen der Zenerdiode nachfragen? Sollte ich nun die 12 Volt wirklich nicht unterschreiten, oder interpretiere ich das Datenblatt des Akkus richtig, und 11 Volt sind auch ok? Und wir der Akku bei geringer Stromentnahme länger halten als 20 Stunden?

Was mir leider auch noch nicht ganz klar, ist die Bedeutung der Verlustleistung bei Zenerdioden? Ist das die gesamte Leistung, die maximal durch die Diode geleitet wird, also in meinem Fall grob 1 A (Spitze) * 12 Volt = 12 Watt? Dann würden ja nicht mal 1,3 Watt Zenerdioden reichen.

Viele Grüße
tob

**Hallimasch** · 21.04.2008, 13:48

Hallo,

bei Pollin.de gibt es einen Bausatz für 7.95 Euro.

Bestellnummer 810 045

Ist zu finden unter Fundgrube - Bausätze ..

Ich bastel ja auch gerne, aber ab und zu greife ich auch auf einen Bausatz zurück.

Gruß vom Pilzesucher Hallimasch

**harry3** · 21.04.2008, 13:54

Zitat von tobiastob

Danke für den Hinweis. Bei etwa 150 Hz und 470 µF läuft mein bürstenloser Motor aber schön ruhig. Das Amperemeter zeigt keine auffälligen Ausreißer. So gesehen bin ich ganz zufrieden mit der Frequenz. Würdest du 20 kHz empfehlen, weil dann das Störgeräusch für den Menschen unhörbar ist?

Könnte der BD135 wegen seiner kleinen Bauweise ohne Kühlkörper zu heiß werden? Soll ich doch lieber den IRL 3803 auch im obigen Tiefentladeschutzkreis einsetzen, oder ist er überdimensioniert und der kleine BD135 doch ausreichend?

Darf ich noch mal wegen der Zenerdiode nachfragen? Sollte ich nun die 12 Volt wirklich nicht unterschreiten, oder interpretiere ich das Datenblatt des Akkus richtig, und 11 Volt sind auch ok? Und wir der Akku bei geringer Stromentnahme länger halten als 20 Stunden?

Was mir leider auch noch nicht ganz klar, ist die Bedeutung der Verlustleistung bei Zenerdioden? Ist das die gesamte Leistung, die maximal durch die Diode geleitet wird, also in meinem Fall grob 1 A (Spitze) * 12 Volt = 12 Watt? Dann würden ja nicht mal 1,3 Watt Zenerdioden reichen.

Viele Grüße
tob

Die hohe Frequenz ist dazu da, einen lückenlosen Strom zu erzeugen. Stromspitzen und daher zusätzliche Belastung wird vermieden. Der Motor läuft aufgrund seiner Trägheit rund.

Ich würde mir die Zenerdiode halt so aussuchen, dass der Abschaltbereich bei 11-12V liegt. Kommt halt drauf an wieweit du den Akku auslutschen möchtest. Ein bisschen unter 12V ist auch nicht gleich der Weltuntergang.

Die Verlustleitung ist die Zenerspannung mal dem Strom durch die Zenerdiode. So wie du die Zenerdiode verschaltest fließen höchstens ein paar Milliampere drüber, also kann dir die Verlustleistung egal sein.

**Thoralf** · 22.04.2008, 09:56

die o.g. Schaltung würde ich garnicht nehmen, denn sie hat einen großen Mangel:
Der Innenwiderstand der Batterie wurde nicht beachtet. Solange ein konstanter Strom entnommen wird, schaltet die Schaltung ab. Wird aber ein größerer Verbraucher ab und zu eingeschaltet wie z.B. ein Motor, zieht der einen größeren Strom. Ist die Batterie ziemlich entladen, steigt ihr Innenwiderstand. Das heißt nun, daß der Motor mit seinem hohem Laststrom die Batteriespannung weiter absinken läßt. Das Relais in der Schaltung oben schaltet den Motor wieder ab. Jetzt steigt durch den geringen Verbrauch die Batteriespannung wieder -> die Schaltung schaltet den Motor wieder ein -> großer Strom fließt -> Batteriespannung bricht ein -> Schaltung schaltet Motor ab usw. Das führt zu keinem definiertem abschalten sondern zum Schwingen.

Es bleibt nichts weiter übrig als ein Schaltung mit großer Hysterese zu verwenden. Der N555 wäre gut geeignet, zumal der locker ein Relais treiben kann. Ansosnten gehts natürlich auch mit nem µC, der aber so programmiert sein muß, daß er bei einer niedrigen Spannung (mit dem ADU gemessen) das Relais abschaltet und erst wenn die Batterie geladen ist und eine auch unter Last normale Spannung hat, dann wird der Verbraucvher wieder zugeschalten.