Re: Akku Paralellschaltung LED-Spannungsanzeige

Knolles ELEKTRONIK Forum

Geschrieben von Theodor Wadelow am 17. März 2010 20:23:58:

Als Antwort auf: Akku Paralellschaltung LED-Spannungsanzeige geschrieben von Kai am 15. März 2010 08:52:49:

Hi,
> ich habe mir die LED-Spannungsanzeige nachgebaut, genau 5 mal, funktioniert soweit auch auf anhieb.
Glückwunsch ;) Du redest hoffentlich über ht tp:// knollep.de/Hobbyelektronik/projekte/2/index.htm

> jetzt ist meine Frage, wie kann ich das am besten lösen, das ich jeden einzelnen Akku in der Reihenschaltung mit der Spannungsanzeige überwachen kann.

Das ist auf klassische Art und Weise recht einfach: mit einem 2x5-fach Umschalter.
Da die Schaltung von der "zu messenden" Batterie versorgt wird, schaltest Du am besten Plus- und Minuspol gemeinsam um und gut ist.
Die meisten mechanischen Schalter haben mit den auftretenden Spannungen (5x 12V = 60V) kein Problem und die Ströme zu der Anzeige sind so klein, daß die auch keine Probleme machen.


>Meine Idee war schon, das ganze mit dioden oder gar relais zu bewärkstelligen, aber vielleicht hat jemand noch eine andere Idee.

Das ist garnicht schlecht. Du kannst 4 kaskadierte Relais verwenden, um die 5 Ausgänge umzuschalten.
Das war mindestens bis vor ca. 5 Jahren Stand der Technik. Mittlerweile gibt es wohl im Bereich bis 60..72V etliche abstruse Spezialchips, die Batteriemonitoring in den von Dir zu fordernden Spannungsbereichen (im Extremfall z.B. bei bis auf 16V überladen Batterien ja bis zu 5x16V = 80V (!)) stand halten. Aber Ottonormalverbraucher wie Du und ich kommen da nicht ran.

Die elektronischen Alternative sind nicht lustig:
a) 5 getrennte "Spannungsmessplatinen", die die gemessenee Spannung digital über Optokoppler an eine zentrale Anzeige übertragen. Das ist aber erheblich aufwändiger als fünfmal die LM3914-SChaltung zu bauen.
b) Mit einem Grab aus Präzisionswiderständen und Operationsverstärkern werden die Spannungen in einen OPAmp-kompatiblen Spannungsvereich von +/-15V oder 0..30V ungesetzt und die tatsächlichen Akkuspannungen werden dann durch Subtraktion und entsprechende Verstärkung gewonnen. Das ist sicher nicht schön, könnnte aber gehen.
Das Umschalten besorgen dann elektronische Schalter (z.B. 4066). Je nach Geschick kann man da bestimmt eien schöne schaltung bauen, aber die nötige Präzision wird nicht ganz einfach zu bewerkstelligen sein und große Op-Schaltungen erfordern dann auch nicht gerade wenig Aufwand.

Mechanische Umschalter:
Nimm einen 5x2-Umschalter (besser 5x6 und dann hast Du eine "Aus"-Position). Schalte immer Plus- und Minuspol der Schaltung zu einer der Batterien durch. Die einzelenn Meßkabel von den Batterien zum Umschalter solltest Du jeweils einzeln möglichst nahe an den Batterien mit z.B. 500mA..2A absichern ! Sonst bringt ein Kurzschluß im/am Umschalter oder der Anzeigeplatine u.U. die "Meßkabel" zum brennen.

Die Umschalterei könntest Du, wenn Du nur auf Knopfdruck die Spannugen sehen willst auch mit 5 separaten 2x Umschalt-Tastern realisieren. Jeder Taster schaltet sowohl Plus wie auch Minus entweder zum nächsten Schalter oder zu einer der Batterien durch. Das spart v.a. dann strom, wenn niemand auf die Anzeige guckt. Schließlich braucht die volle LM3914-Meßschaltung bis zu 200mA, wenn alle LED an sind.
Das ist bestimmt die günstigste Variante.


Falls Du unbedingt Relais verwenden willst, denke über bistabile Relais nach, die nur kurze Schaltimpulse benötigen (z.B. über einen 100..1000µF Elko) und danach ihre Schaltstellung ohne Strom halten. Das spart in einer Batterieanwendung erheblich Energie.
Bistabile Relais gibt es mit einer bipolaren oder zwei ungepolten Wicklungen, für beide Varianten kann man sich energiesparenden Varianten mit einigen Dioden und Elkos überlegen.


Falls Du das Monitoring noch etwas erweiten möchtest, würde ich vorschlagen, daß Du ein 5-Kanal-Lauflicht (ht tp:// knollep.de/Hobbyelektronik/projekte/20/index.htm) modifizierst, um die Relais durchzuschalten (natürlich energiesparend mit bipolaren Relais) und das Lauflicht anhalten läßt, wenn deine Meßschaltung bei einem der Akkus eine geringere Spannung als Schwellwert X anzeigt.
Die erforderliche Verknüpfung der Schaltungen erfolgt, indem der x-te LED-Ausgang vom LM3914 den _ENA - Eingang vom LM3914 schaltet, damit das "Lauflicht" dann aufhört weiterzulaufen, wenn ein Akku gefunden wird, der die x-te LED der Balkenanzeige nicht mehr zum Leuchten bringt, weil er zu schwach ist.
Zusätzlich könnte man dann noch einen Alarmsummer aktivieren, der den Bediener alarmiert.
Für diese "Trickschaltung" ist es erforderlich, daß der LM3914 im "Balken-Modus" anzeigt, aber ich glaube, das ist sowieso der Fall, wenn man KnollePs Schaltung verwendet.

Die Verknüpfung des LM3914-Ausgangs mit dem _ENA - Eingang vom 4017 Lauflicht-IC erfolgt mittels einem PNP-Kollektorfolger und einem NPN-Invertertransistor und einem RC-Glied, damit die beim Umschalten kurzfristig zusammenbrechende Spannung zu keinen Problemen führt. Wenn Du möchtest, dann zeichne ich gerne mal einen Schaltplan dazu. Hier im Text scheint mir ist kaum ausreichend beschreibbar.


Technich am einfachsten, betriebssichersten und energieärmsten ist vermutlich der 2x2 bzw. 6x2 Umschalter, gefolgt von der Lösung mit den fünf Tastern (s.o.)
An dritter Stelle kommt für mich die Variante "Bistabile-Relais mit automatischer Weiterschaltung".
-Theo

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