Günther Hager
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Warngerät gegen Tiefentladung für Windenakkus
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Günther Hager
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Warngerät gegen Tiefentladung für Windenakkus
Um schon nach einer Saison oder früher einen Akkuwechsel zu vermeiden, ist ein Warngerät gegen Tiefentladungen von Windenakkus eine sinnvolle Möglichkeit dieses zu verhindern. Da eine Tiefentladung eine der negativen, schädlichen Eigenschaften für einen Bleiakku ist. Er reagiert darauf mit einem irreparablen, immer größer werdenden Ri und einer Verringerung seiner Kapazität.
Zum besseren Verständnis von Bleiakkus und deren Verhalten und Eigenschaften, kann die in eine etwas tiefer gehende Theorie auf dieser Seite beitragen: http://de.wikipedia.org/wiki/Akkumulator
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hier das Schaltbild
Verwendet habe ich, das in vielen meiner entwickelten Schaltungen verwendete ICL 7665. Es hat eine interne Referenzspannung und ist Temperatur- und Spannungsstabil.
Der Spannungsteiler für die Eingänge des IC`s ist mit drei Festwiderständen gemacht, zur Einstellung habe ich einem Spindeltrimmer verwendete.
Als akustischen Kontroller wurde ein Piezo mit seiner vorhandenen Elektronik aus einem Fenster- und Türen- Alarmgeber (cá 2EURO im Baumarkt) verwendet. Siehe auch hier: http://www.aero-hg.de/doppels.htm unter Nachtrag. Der den möglichen Weiterbetrieb der Winde durch einen lauten Sirenenton verhindern soll.
Ist der Ton zu laut, kann dem mit einem Vorwiderstand von 0,047 ... 1k wie im SB eingezeichnet abgeholfen werden. Der Piezoansteuerelektronik muss aber dann mit einem Elko abgeblockt werden, im SB 10uF. Die beiden 1N 4148 Dioden dienen als Verpolungsschutz. Gleichzeitig wird bei der einen die Elektronik für die Kontrollsignale vor Spannungsspitzen geschützt, indem der 10uF Elko die Glättung vornimmt. Den eingebauten Schalter habe ich verwendet und dem SB entsprechend verdrahtet. Der Reedkontakt in der Piezoelektronik kann verbleibe. Ich habe ihn ausgebaut und kann ihn eventuell in einer anderen Schaltung mit dem Magneten des Alarmgebers verwenden.
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Die Kontrolle findet in 2 Stufen statt.
Wobei in der ersten, optischen Stufe, die LED als Vorwarnung (je nach Einstellung) bei 10,5 ... 11 V erlischt. Was bei einer großen Belastung der Winde noch keine Tiefentladung signalisiert. Aber, dass der Akku sich der Entladung nähert.
Die zweite, schon kritische Stufe, signalisiert akustisch mit dem Piezo die erreichten (je nach Einstellung) 10 ... 10,3 V (R=1k) bzw 10,5 ... 10,8 V (R=1,2k), die je nach Einstellung und Wahl der Widerstandswerte, die Entladung signalisiert.
Meine Empfehlenswerte zur Einstellungsdifferenz, von der ersten zur zweiten Stufe beträgt 0.6V. Dann wäre der Widerstand zwischen den beiden Eingängen des ICL 7665 1,2k.
Bei einer weiteren Betätigung der Winde unter Last, kann der Akku einen Schaden nehmen. Um dieses zu vermeiden, sollte ein Akkuwechsel oder eine Aufladung erfolgen.
Die geringe Belastung, wie z. B. das Aufwickeln der Leine, kann aber bedenkenlos gemacht werden. Erst bei weiteren, starken Belastungen können dann Schäden auftreten.
Auch sollte der Akku nicht leer gelagert werden, sondern möglichst bald wieder aufgeladen werden.
Da ein Autoakku eine relativ große Selbstentladung hat, sollte bei längeren Lagerungen eine geregelte Aufladung erfolgen. Die Selbstentladung beträgt etwa 100%/Jahr = 3%/Tag.
Die im Gerät einzustellenden Kontrollspannungen sind abhängig vom inneren Widerstand [Ri] des Akkus, der sich wiederum aus mehreren Komponenten des jeweiligen Akkutyps ergeben.
Der Kontroller wird am Besten an einem regelbaren Netzgerät justiert, indem das akustische Signal bei 10V (oder etwas höher …10,2V) ertönt.
Die Ladeschlussspannung liegt bei den Anlasserbatterien bei 14,2 bis 14,4 V.
Bei den BleiGel - Batterien bei 13,8 ... 13,9 V. Da diese aber etwa einen 3fachen Anschaffungspreis haben und ein weitaus größeres Gewicht besitzen, kommen sie als Windenakkus kaum in Frage.
Um ein längeres Gasen im Ladeendbereich zu vermeiden, sollte bei einer Dauerladung oder Pufferladung, die Ladeschlussspannung nicht über 14,3 V gehen.
Die dann (wenn auch minimale) stattfindende Elektrolyse, führt zu der Gasung, Es ist die Spaltung des Wassers im Elektrolyten, in Wasserstoff und Sauerstoff = Knallgas und Explosionsgefahr besteht.
Der Grund liegt darin, es findet im Ladeendbereich keine elektrochemische Umwandlung der Platten mehr statt und die weiterhin zugeführte elektrische Energie bewirkt die Gasung.
Danach muss meistens destilliertes Wasser nachgefüllt werden, da die nicht mehr im Elektrolyten stehenden Plattenteile nicht nur die Kapazität und den Entladestrom verkleinert, sondern auch die Platten zerstört.
Man erkennt, dass eine gewisse Komplexität für die Messung und Bestimmung des Entladepunktes bei einem Bleiakku besteht. Zumal sich der Ri, wie auch die Kapazität sich mit der Gesamtbetriebszeit ständig negativ verändert. Es sind die Lade- Entladezyklen und Lagerzeiten die das bewirken.
Ebenfalls entsteht eine schnellere Alterung durch unsere Zweckentfremdung der Windenakkus. Es sind die am laufenden Band stattfindenden Hochstarts. Da die für eine PKW konzipierte Batterie nicht die im PKW erforderliche ständige Zwischenladung bekommt. Dieses kommt schon einer Vergewaltigung nahe. Auch sollte man wissen, dass im Anlaufmoment ein extrem hoher Strom fließt, der einem Kurzschluss fast gleich kommt.
So ergibt auch eine größere Akkukapazität nicht nur einen größeren Strom, längere Betriebszeit/Ladung und sondern auch eine längere Lebenszeit.
Fazit:
Eine rechtzeitige Unterbrechung der Entladung, und Wiederaufladung trägt zu einer längeren Lebenszeit bei, wobei dieser Akkukontroller beitragen soll.
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Die Elektronik ist im Batteriefach des Alarmgerätes platziert, musste aber einiges mit Seitenschneider und Skalpell aus dem Gehäuse heraustrennen.
.
1 = Innenseite oben mit Piezo und LED, 1a = Innenseite unten mit Piezoelektronik.. 2 = Außenseite oben, 2a = Außenseite unten.
3 = Akkukontrollerelektronik von oben mit IC, Elko und Spindeltrimmer, 3a = Akkukontrollerelektronik von unten mit Widerständen für Spg-Teiler und Diode.
4 = Akkukontroller fertig zum Anbau an die Winde oder Akku mit Anschlusskabel (wegen der Flexibilität und mech. Festigkeit 2 adrige Diodenleitung),
4a = mit offenem Anschlussdeckel. Zur Justierung des z. B. 10V Warnpunktes, ist im Gehäuse und Deckel, passend ein 3,5 mm Loch eingebracht.
im Dez. 2009 Hg
Um schon nach einer Saison oder früher einen Akkuwechsel zu vermeiden, ist ein Warngerät gegen Tiefentladungen von Windenakkus eine sinnvolle Möglichkeit dieses zu verhindern. Da eine Tiefentladung eine der negativen, schädlichen Eigenschaften für einen Bleiakku ist. Er reagiert darauf mit einem irreparablen, immer größer werdenden Ri und einer Verringerung seiner Kapazität.
Zum besseren Verständnis von Bleiakkus und deren Verhalten und Eigenschaften, kann die in eine etwas tiefer gehende Theorie auf dieser Seite beitragen: http://de.wikipedia.org/wiki/Akkumulator
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hier das Schaltbild
Verwendet habe ich, das in vielen meiner entwickelten Schaltungen verwendete ICL 7665. Es hat eine interne Referenzspannung und ist Temperatur- und Spannungsstabil.
Der Spannungsteiler für die Eingänge des IC`s ist mit drei Festwiderständen gemacht, zur Einstellung habe ich einem Spindeltrimmer verwendete.
Als akustischen Kontroller wurde ein Piezo mit seiner vorhandenen Elektronik aus einem Fenster- und Türen- Alarmgeber (cá 2EURO im Baumarkt) verwendet. Siehe auch hier: http://www.aero-hg.de/doppels.htm unter Nachtrag. Der den möglichen Weiterbetrieb der Winde durch einen lauten Sirenenton verhindern soll.
Ist der Ton zu laut, kann dem mit einem Vorwiderstand von 0,047 ... 1k wie im SB eingezeichnet abgeholfen werden. Der Piezoansteuerelektronik muss aber dann mit einem Elko abgeblockt werden, im SB 10uF. Die beiden 1N 4148 Dioden dienen als Verpolungsschutz. Gleichzeitig wird bei der einen die Elektronik für die Kontrollsignale vor Spannungsspitzen geschützt, indem der 10uF Elko die Glättung vornimmt. Den eingebauten Schalter habe ich verwendet und dem SB entsprechend verdrahtet. Der Reedkontakt in der Piezoelektronik kann verbleibe. Ich habe ihn ausgebaut und kann ihn eventuell in einer anderen Schaltung mit dem Magneten des Alarmgebers verwenden.
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Die Kontrolle findet in 2 Stufen statt.
Wobei in der ersten, optischen Stufe, die LED als Vorwarnung (je nach Einstellung) bei 10,5 ... 11 V erlischt. Was bei einer großen Belastung der Winde noch keine Tiefentladung signalisiert. Aber, dass der Akku sich der Entladung nähert.
Die zweite, schon kritische Stufe, signalisiert akustisch mit dem Piezo die erreichten (je nach Einstellung) 10 ... 10,3 V (R=1k) bzw 10,5 ... 10,8 V (R=1,2k), die je nach Einstellung und Wahl der Widerstandswerte, die Entladung signalisiert.
Meine Empfehlenswerte zur Einstellungsdifferenz, von der ersten zur zweiten Stufe beträgt 0.6V. Dann wäre der Widerstand zwischen den beiden Eingängen des ICL 7665 1,2k.
Bei einer weiteren Betätigung der Winde unter Last, kann der Akku einen Schaden nehmen. Um dieses zu vermeiden, sollte ein Akkuwechsel oder eine Aufladung erfolgen.
Die geringe Belastung, wie z. B. das Aufwickeln der Leine, kann aber bedenkenlos gemacht werden. Erst bei weiteren, starken Belastungen können dann Schäden auftreten.
Auch sollte der Akku nicht leer gelagert werden, sondern möglichst bald wieder aufgeladen werden.
Da ein Autoakku eine relativ große Selbstentladung hat, sollte bei längeren Lagerungen eine geregelte Aufladung erfolgen. Die Selbstentladung beträgt etwa 100%/Jahr = 3%/Tag.
Die im Gerät einzustellenden Kontrollspannungen sind abhängig vom inneren Widerstand [Ri] des Akkus, der sich wiederum aus mehreren Komponenten des jeweiligen Akkutyps ergeben.
Der Kontroller wird am Besten an einem regelbaren Netzgerät justiert, indem das akustische Signal bei 10V (oder etwas höher …10,2V) ertönt.
Die Ladeschlussspannung liegt bei den Anlasserbatterien bei 14,2 bis 14,4 V.
Bei den BleiGel - Batterien bei 13,8 ... 13,9 V. Da diese aber etwa einen 3fachen Anschaffungspreis haben und ein weitaus größeres Gewicht besitzen, kommen sie als Windenakkus kaum in Frage.
Um ein längeres Gasen im Ladeendbereich zu vermeiden, sollte bei einer Dauerladung oder Pufferladung, die Ladeschlussspannung nicht über 14,3 V gehen.
Die dann (wenn auch minimale) stattfindende Elektrolyse, führt zu der Gasung, Es ist die Spaltung des Wassers im Elektrolyten, in Wasserstoff und Sauerstoff = Knallgas und Explosionsgefahr besteht.
Der Grund liegt darin, es findet im Ladeendbereich keine elektrochemische Umwandlung der Platten mehr statt und die weiterhin zugeführte elektrische Energie bewirkt die Gasung.
Danach muss meistens destilliertes Wasser nachgefüllt werden, da die nicht mehr im Elektrolyten stehenden Plattenteile nicht nur die Kapazität und den Entladestrom verkleinert, sondern auch die Platten zerstört.
Man erkennt, dass eine gewisse Komplexität für die Messung und Bestimmung des Entladepunktes bei einem Bleiakku besteht. Zumal sich der Ri, wie auch die Kapazität sich mit der Gesamtbetriebszeit ständig negativ verändert. Es sind die Lade- Entladezyklen und Lagerzeiten die das bewirken.
Ebenfalls entsteht eine schnellere Alterung durch unsere Zweckentfremdung der Windenakkus. Es sind die am laufenden Band stattfindenden Hochstarts. Da die für eine PKW konzipierte Batterie nicht die im PKW erforderliche ständige Zwischenladung bekommt. Dieses kommt schon einer Vergewaltigung nahe. Auch sollte man wissen, dass im Anlaufmoment ein extrem hoher Strom fließt, der einem Kurzschluss fast gleich kommt.
So ergibt auch eine größere Akkukapazität nicht nur einen größeren Strom, längere Betriebszeit/Ladung und sondern auch eine längere Lebenszeit.
Fazit:
Eine rechtzeitige Unterbrechung der Entladung, und Wiederaufladung trägt zu einer längeren Lebenszeit bei, wobei dieser Akkukontroller beitragen soll.
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Die Elektronik ist im Batteriefach des Alarmgerätes platziert, musste aber einiges mit Seitenschneider und Skalpell aus dem Gehäuse heraustrennen.
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1 = Innenseite oben mit Piezo und LED, 1a = Innenseite unten mit Piezoelektronik.. 2 = Außenseite oben, 2a = Außenseite unten.
3 = Akkukontrollerelektronik von oben mit IC, Elko und Spindeltrimmer, 3a = Akkukontrollerelektronik von unten mit Widerständen für Spg-Teiler und Diode.
4 = Akkukontroller fertig zum Anbau an die Winde oder Akku mit Anschlusskabel (wegen der Flexibilität und mech. Festigkeit 2 adrige Diodenleitung),
4a = mit offenem Anschlussdeckel. Zur Justierung des z. B. 10V Warnpunktes, ist im Gehäuse und Deckel, passend ein 3,5 mm Loch eingebracht.
im Dez. 2009 Hg
Günther Hager
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Hallo, da ich leider die Ergänzungen und Änderungen nicht mehr im Beitrag einbringen kann,. dann hier dieser Nachtrag
Die Wirkungsweise des Gerätes beruht auf der inneren Widerstandsänderung des Akkus.
Da sich mit der Entladung die Säuredichte verändert, was wiederum den Ri der Batterie vergrößert, wird der größere Spannungseinbruch vom Gerät gemessen und signalisiert.
Vor Jahren wurde die Säuredichte mit einem Aräometer die Säuredichte (Gewicht/Volumen) gemessen. was eine sehr genaue Aussage des Ladezustandes erbringt.
Eine geringere Dichte = ein geringerer Ladezustand = ein größerer Ri des Akkus.
Dieser größere Ri wird durch einen größeren Spannungseinbruch der Batterie vom Gerät erkannt.
Etwas schwierig ist nur die Einstellung, da wie bereits im Beitrag hingewiesen eine Komplexität besteht. Was die Warnung abhängig macht vom Ladezustand, der Kapazität und der Belastung des Akkus.
Die Wirkungsweise des Gerätes beruht auf der inneren Widerstandsänderung des Akkus.
Da sich mit der Entladung die Säuredichte verändert, was wiederum den Ri der Batterie vergrößert, wird der größere Spannungseinbruch vom Gerät gemessen und signalisiert.
Vor Jahren wurde die Säuredichte mit einem Aräometer die Säuredichte (Gewicht/Volumen) gemessen. was eine sehr genaue Aussage des Ladezustandes erbringt.
Eine geringere Dichte = ein geringerer Ladezustand = ein größerer Ri des Akkus.
Dieser größere Ri wird durch einen größeren Spannungseinbruch der Batterie vom Gerät erkannt.
Etwas schwierig ist nur die Einstellung, da wie bereits im Beitrag hingewiesen eine Komplexität besteht. Was die Warnung abhängig macht vom Ladezustand, der Kapazität und der Belastung des Akkus.
Günther Hager
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hier ein praktisches Anwendungsbeispiel
Angebaut an der Steuerelektronik meiner Winde. Der Akkukontroller ist mit Klettband befestigt und die elektrische Verbindung mit 2mm Steckverbindungen,
Siehe auch hier: http://www.aero-hg.de/winde.htm
Angebaut an der Steuerelektronik meiner Winde. Der Akkukontroller ist mit Klettband befestigt und die elektrische Verbindung mit 2mm Steckverbindungen,
Siehe auch hier: http://www.aero-hg.de/winde.htm
