Viele Akkus laden mit Ladegerät Expander Schaltung

[Gerhard_Hanssmann]

2.6.2 Monoflop IC

Auf der Lötseite auf den Lötpunkt bei R 10 achten.

Auf diesem Bild ist D11 falsch gepolt eingebaut.

[ 01. Juli 2003, 17:41: Beitrag editiert von: Gerhard_Hanssmann ]

 

[Gerhard_Hanssmann]

2.6.3 Schieberegister

Der nicht überall erhältliche Schieberegister 74 LS 95 kann z.B >>hier<<oder >>hier<< bestellt werden.
Auf die 12 Lötstellen auf der Bestückungsseite achten.

Damit ist der Aufbau der Schrittschaltung abgeschlossen.

Nachtrag:
Da der 74 LS 95 nicht mehr überall verfügbar ist, sind hier Ausweichbauteile aufgeführt:
Es gehen ALLE Varianten des 95-er Bausteins
FLJ 191 (7495)
SN7495N
SN7495AN
SN7495 z.B. >>hier<< für 1,35 € erhältlich.
DM7495N
SN74LS95BN
74LS95PC
4-Bit Umkehr-SR, parallel in/out DIP-14 n:3

Die Unterschiede der IC-Logikfamilien sind in der Leistungsaufnahme, Schaltzeit und der sogenannten Lastfaktoren zu sehen.
Unter Lastfaktor versteht man die Anzahl von Eingängen, die man an 1 Ausgang hängen darf, denn jeder Eingang schluckt ein bisschen Strom.

Kompatibilität zwischen Standard-TTL und LS (also 7495 und 74LS95):
An 1 Standard-TTL-Ausgang dürfen 20 LS-Eingänge geschaltet werden. An 1 LS-Ausgang dürfen wiederum nur 5 Standard-TTL-Eingänge kommen.
Da das im LE in jedem Fall passt, ist eine Mischbestückung möglich. Die Schaltzeiten sind irrelevant. Da ein TTL-Standard-Gatter 5x mehr Saft als ein LS-Gatter schluckt, muss im LE der Spannungsregler-IC 78L05 unbedingt durch die größerer Variante 7805 ersetzt werden!!!

Der Schieberegister 74 LS 95 ist auch gut auf Flohmärkten bekommt. Es gibt fast immer eine Kruschtelecke mit Elektronikplatinen aller Herren Länder. Da muss man halt mal gucken...

2.7 Vorbereitung der Platine für die Aufnahme der Printrelais

Die Bohrungen für die Relais werden auf 1,0 mm , die für die Akkupluskabel auf 3,0 mm aufgebohrt. Die Leiterbahn wird mit 2 Silberdrähten mit D = 1 mm aufgedickt. Die Relais werden erst nach der Leuchtdiodenansteuerung eingelötet.

Die Akkupluskabel mit 2,5 mm^2 Querschnitt erhalten 3,5 mm Buchsen und werden am anderen Ende zum Einlöten in die Platine verzinnt.

[ 19. Juli 2003, 12:05: Beitrag editiert von: Gerhard_Hanssmann ]

 

[Gerhard_Hanssmann]

2.8 Ansteuerung der Leuchtdioden

Auf der Bestückungsseite die 8 Lötstellen bei den Widerständen nicht vergessen.Die weißen Kabel werden an den Kathoden der Leuchtdioden angelötet.

Betrachtet man die Leuchtdiode gegen das Licht, so erkennt man die Kathode an der größeren Elektrode im Innern der LED. Die Kathode hat das kürzere Lötfüßchen.

[ 29. August 2003, 08:04: Beitrag editiert von: Gerhard_Hanssmann ]

 

[Gerhard_Hanssmann]

2.9 Einbau der Printrelais

Das JS - Printrelais 12V/10A hat die Conradbestellnummer 504870-41.
Das fünfte Füßchen des Relais wird abgeschnitten und das Relais in die 4 Löcher der Platine gedrückt. Darauf achten, dass alle Füßchen des Relais durch die Platinenlöcher schauen.

Die Plusakkukabel in die Platinenlöcher stecken.

Die 2 Lötstellen des Relasischalters und die Lötstelle des Akkukabels mit reichlich Lötsinn verlöten. Die 2 Lötstellen für die Relaisspule nicht zu löten vergessen.

Damit ist die Platine komplett bestückt und verlötet.
Zum Schluß werden IC 1 bis 4 polrichtig in die IC-Fassungen gesteckt. Darauf achten, dass alle Füßchen in die IC-Fassung gesteckt werden.
Die kleinen Einkerbungen der ICs zeigen alle zum Kondensator C3.

[ 28. Juni 2003, 06:51: Beitrag editiert von: Gerhard_Hanssmann ]

 

[Gerhard_Hanssmann]

2.10 Gehäuseausbau

Bei der Planung für den Gehäuseausbau darauf achten, dass der Akkuausgang von Relais 1 auf der Frontplatte von vorne gesehen links ist.

Ein Schalengehäuse mit den Maßen 180 x 205 x 70 mm von Conrad Bestellnr. 52 33 80 - 77 für 7,64 € wird durch 4 Bohrungen zur Aufnahme der Platine mit 4 Senkkopfschrauben und Muttern vorbereitet.

Der Gehäuseboden wird mit 4 Bohrungen zur Aufnahme der Gummifüsschen versehen.

Die Frontplatte erhält Bohrungen

Die Bohrungen für den Minusausgang werden auf eine Hozplatte übernommen, die als Löthilfe für die Stecker (3,5 mm System) dient.

Der Minusausgang (Kupfererdungskabel mit 4 mm^2 Querschnitt) hat elektrisch mit dem LE nichts zu tun, er wird duchgeschleift.

Die Minussteckerleiste wird in die Frontplatte gesteckt und verklebt.

Die Leuchtdioden werden in die Frontplatte eingebaut. Die Anoden der Leuchtdioden werden über einen Silberdraht miteinander verbunden und später über eine Litze mit dem Lötpunkt + 13 V LED mit der Platine verbunden.
Die Leuchtdioden polrichtig anlöten. Das kurze Füßchen ist die Kathode. Betrachtet man die Leuchtdiode gegen das Licht, so kann man die Kathode an der größeren Elektrode erkennen.

[ 08. Juli 2003, 15:18: Beitrag editiert von: Gerhard_Hanssmann ]

 

[Gerhard_Hanssmann]

Hallo Wolfgang

Der LE arbeitet die Ausgänge 1 bis 8 ab. Er beginnt erst nach dem Drücken der Resettaste wieder von vorne.
Der LE verharrt bis zum Betätigen der Reset-Taste oder Power-On-Reset
in einer Parkposition, bei der alle Kanäle abgeschaltet sind. Endloser
Betrieb wäre ja völlig unerwünscht. Ein erneutes Betätigen der
Reset-Taste kann natürlich jederzeit zum "Toppen" benützt werden (siehe
Einleitung). "Toppen" kann bei Laden in Abwesenheit (z.B. nachts) zum
Test auf tatsächliche Vollladung verwendet werden.

Der LE arbeitet alle Lade- u. Entladeprogramme des Ladegeräts ab, sofern der Lade/Entladestrom groß genug ist. Bei mir ist die Schwelle zum Schließen des Reedkontakts ca. 1,1 A.
Diese Schwelle kann auch niedriger, z.B auf 0,3 A eingestellt werden.
Prinzipiell funktioniert jedes
Laderprogramm mit dem LE. Die Bedingung ist ein mindest
Lade-/Entladestrom, der durch die Gestaltung der Sensorspule festgelegt
wird. Am günstigsten ist die Verwendung von 2 Spulen, eine für niedrige
Ströme (Pflegeprogramme, Slowflyer-Akkus) und eine für Normalbetrieb.

Im >>RCL-Thread<< ist eine rege Diskussion über den LE im Gange. Hier kann viel wissenswertes nachgelesen werden.

[ 23. Juni 2003, 14:11: Beitrag editiert von: Gerhard_Hanssmann ]

 

[Alarmstarter]

Hallo Gerhard,

saubere Arbeit. Während Du auf die Relais wartest, mal zwei Fragen zwischendurch:

1. Verstehe ich die Logik richtig, daß nach dem Laden des letzten Akkus (z.B. Nr. 4 oder, wie bei Dir, Nr. 8), der Ladevorgang bei Nr. 1 von vorne beginnt, also alle Akkus kurz "toppt" und das dann endlos ?

2. Vielleicht eine überflüssige Frage: Kann oder könnte man mit der Schaltung auch Akkus pflegen, also entladen und dann laden ? Ich fürchte, daß nicht , aber das wäre noch der Punkt auf dem i.

Danke vorab.

Gruß

Wolfgang

[ 23. Juni 2003, 00:50: Beitrag editiert von: Alarmstarter ]

 

[Hans-Peter Schäuffele]

Hallo Wolfgang,

Der Lader Expander ist von der Konstruktion und Schaltung her eigentlich nur als Ladehilfe gedacht. Der Stromsensor prüft den Lade- /Entladestrom - ist der länger als ca. 25 sec gleich Null, schaltet das Gerät zum nächsten belegten Ausgang.
Nach meinem Verständnis heisst das, dass die von den mir bekannten Ladegeräten übliche Pause zwischen Entladen und Laden dazu führt, dass der Expander zum nächsten belegten Ausgang schaltet, sobald der Entladevorgang beendet ist. Sicherlich kein Beinbruch, wenn zuerst alle angeschlossenen Akku´s entladen werden und erst anschliessend im zweiten Durchgang nacheinander wieder geladen werden. Aber berücksichtigen sollte man diese Tatsache schon.
Auch sollten die Zuleitungen und Verdrahtungen im Gerät entsprechend dem mehrfachen Entladevorgang dimensioniert sein. Gerhard Hanssmann hat dies beispielhaft mit seinen Bildern aufgezeigt.
Ich hoffe, dass meine Annahme über die Funktion so stimmt .

Gruss Hans-Peter

 

[Alarmstarter]

Hallo Gerhard,

das hört sich gut an, vor allem praxisgerecht. Mal sehen, vielleicht mache ich mich auch dran.

Ich wünsche Dir, daß Deine Relais bald kommen und Du uns praktische Erfahrungen berichten kannst.

Gruß

Wolfgang

 

[Gerhard_Hanssmann]

noch eine Ergänzung zu Hans-Peters Posting:

Wenn man bei einem üblichen Computerlader ein Mehrfachbehandlungsprogramm wählt, schaltet der Lade-Expander ERST nach der kompletten Abarbeitung weiter! Beispiel: Laden-Entladen-Laden. Akku 1 wird aufgeladen. Nach der Endabschaltung geht das Ladegerät nach wenigen Sekunden in das Entladeprogramm, um nach Ende der Entladung wieder (fast) sofort in den Lademodus zu gehen. Erst danach gibt es die dauerhafte Stromabschaltung, die zum Weiterschalten auf Akku 2 führt.

Sind bei einem spezifischen Ladertyp dazwischen größere Pausen, so verlängert man beim LE einfach die Pausenzeit. Diese Pausenzeit lässt sich durch Vergrößern eines Kondensators sogar auf einige Minuten erhöhen, was im Gesamtlademanagement nicht stört.

 

[Gerhard_Hanssmann]

2.11 Verdrahtung mit der Frontplatte

Die Kathoden der Leuchtdioden werden über die Kabel mit der Platine verbunden und die Lötstellen mit Schrumpfschlauch isoliert.
Die Anoden werden über den Silberdraht mit dem roten Kabel (+ 12 LED) verbunden.
Die Buchsen der Akkuplusausgänge werden in den Löchern der Frontplatte fixiert und mit Sekundenkleber festgeklebt und danach nochmals mit Stabilit zusätzlich gesichert.
Die Resettaste wird in die Frontplatte eingebaut.

Die Buchsen der Akkuplusausgänge werden mit Schrumpfschlauch, der auch mit etwas Sekundenkleber geheftet wird, isoliert. Die Minusausgänge werden durch eine Kohlerorhülse berührgesichert.

Damit ist der Aufbau der Schaltung abgeschlossen.

[ 08. Juli 2003, 15:36: Beitrag editiert von: Gerhard_Hanssmann ]

 

[Gerhard_Hanssmann]

3 Inbetriebnahme

Die Versorgungsspannung von ca. 13 V wird an den LE angelegt, das Ladegerät und die Akkus werden zunächst nicht angeschlossen. Nun muss der Schrittschalter von Ladekanal 1 beginnend, alle 8 Kanäle mit je ca. 25 s Pause durchlaufen. Nach 25 s auf Kanal 8 verlischt die letzte LED. Beim Umschalten von einem Kanal auf den nächsten dürfen nie 2 LED´s gleichzeitig brennen. Etwa 2 s schalten die Relais beim Weiterschalten generell ab. Das Betätigen der Reset-Taste führt zum Rückschalten auf Kanal 1. Der Zyklus beginnt von vorne. Wenn man an irgend einen Ladekanal einen Akku anschließt, schaltet der Schrittschalter bis zum besetzten Kanal und das Relais bleibt bis Ladeende angezogen (LED an). Danach schalltet der Schrittschalter zum nächsten Kanal.

Leider ist die erste Inbetriebnahme nicht so verlaufen.
Beim Aufbau sind folgende Fehler passiert:

• Schlechte Lötstelle an Pin 7 von IC 3
• Diode D11 ist verpolt eingebaut
• LED 1 verursacht einen zu großen Spannungsabfall, so das das Relais 1 nicht anzieht.

Nach der Beseitigung dieser Baufehler, hier war mir Hans - Peter Schäuffele sehr hilfreich, funktioniert die Schaltung wie oben beschrieben.
Die Temperatur beim Festspannungsregler wird so groß, dass man sich die Finger verbrennen kann. Deshalb erhielt der Festspannungsregler noch einen Kühlkorper.

[ 01. Juli 2003, 19:45: Beitrag editiert von: Gerhard_Hanssmann ]

 

[Gerhard_Hanssmann]

4 Funktionstests
Mit angeschlossenem Ladegerät und mehreren Akkus werden verschiedene Lade- und Entladeprogramme ausprobiert.

Anschluss der Akkus über das 3,5 mm Stecker - und Buchsensystem ohne Kabelsalat. Ladegerät Graupner Ultra Contest (Schulze), mehrere verschiedene Akkutypen. 12V Versorgung für den LE aus dem Ladegerät oder der Stromversorgung für das Ladegerät.

Der LE arbeitet alle Lade- u. Entladeprogramme des Ladegeräts ab, sofern der Lade/Entladestrom groß genug ist. Bei dem hier vorgestellten LE ist die Schwelle zum Schließen des Reedkontakts bei ca. 1,1 A.
Diese Schwelle kann auch niedriger, z.B auf 0,3 A eingestellt werden vgl. 2.3.
Prinzipiell funktioniert jedes Laderprogramm mit dem LE. Die Bedingung ist ein mindest
Lade-/Entladestrom, der durch die Gestaltung der Sensorspule festgelegt wird. Am günstigsten ist die Verwendung von 2 Spulen, eine für niedrige Ströme (Pflegeprogramme, Slowflyer-Akkus) und eine für Normalbetrieb.

Wenn man bei einem üblichen Computerlader ein Mehrfachbehandlungsprogramm wählt, schaltet der Lade-Expander ERST nach der kompletten Abarbeitung weiter!
Beispiel: Laden-Entladen-Laden. Akku 1 wird aufgeladen. Nach der Endabschaltung geht das Ladegerät nach wenigen Sekunden in das Entladeprogramm, um nach Ende der Entladung wieder (fast) sofort in den Lademodus zu gehen. Erst danach gibt es die dauerhafte Stromabschaltung, die zum Weiterschalten auf Akku 2 führt.

Sind bei einem spezifischen Ladertyp dazwischen größere Pausen, so verlängert man beim LE einfach die Pausenzeit. Diese Pausenzeit lässt sich durch Vergrößern des Kondensators C7 auf z.B. 500 Mikrofarad sogar auf einige Minuten erhöhen, was im Gesamtlademanagement nicht stört.

Eine interessante LE-Variante von Herrn Twill aus Zürich:
Er hat den LE mit 16 Ausgängen aufgebaut. Der Aufbau ist technisch kein Problem. Auf einer 2. LE-Platine hat er NUR die Schieberegister und die Schaltstufen bestückt und hinter die 1. Platine gehängt.

Im Detail:
Folgende Layoutänderung auf Platine 2:
Pin 1/ IC 3 <---> Masse: auftrennen
Pin 2/ IC 3 <---> +5V: auftrennen
Pin 2/ IC 3 an Masse legen

Folgende Verbindungen Platine 1 zu Platine 2:
Pin 6,8,9/ IC 3,4 Platine 1 parallel zu Pin 6,8 9/ IC 3,4 Platine 2
Pin 10/ IC 4 Platine 1 <---> Pin 1/ IC 3 Platine 2
Emitter-Sammelleitung T1..T8 Platine 2 <---> Kollektor T9 Platine 1
+13V-Leitung Platine 1 <---> +13V-Leitung Platine 2
+5V-Leitung Platine 1 <---> +5V-Leitung Platine 2
Masse-Leitung Platine 1 <---> Masse-Leitung Platine 2

Auf Platine 1 ist der IC1 durch einen 7805 zu ersetzen.

5 Schlußwort

Mit dem Ladeexpander erhält der Modellflieger zur Akkupflege und zum täglichen Vollladen der Akkus ein überaus hilfreiches Gerät. Mehrere Empfängerakkus, oder mehrere Flugakkus können so zeitgewinnend nacheinander geladen, entladen oder formiert werden.
Der Ladeexpander ist bei vielen zu ladenden Akkus eine nicht wegzudenkende Unterstützung. Schade dass kein Hersteller diese Ladeunterstützung als Fertiggerät anbietet.

Bei folgenden Abschnitten war die Unterstützung durch Thomas Anders sehr hilfreich: 1; 2.6.3; 3; 4; 7
Gerd Giese hat zu Abschnitt 2.3 beigetragen.
Milan Lulic hat bei Abschnitt 4 mitgeholfen.
Besondern Dank verdient Hans - Peter Schäuffele, der in technischen Fragen tatkräftige Mitwirkung gezeigt hat.

[ 08. Juli 2003, 22:00: Beitrag editiert von: Gerhard_Hanssmann ]

 

[Gerhard_Hanssmann]

6 Quellennachweis

>>Ladegerät Expander Schaltung Thread bei RCL<<
Schaltplan und Platine gibt es hier:mastermail@gmx.net oder: jh1996@t-online.de
Bezugsquellen für Bauteile:
>>Conrad<<
>>Reichelt<<
>>ELV<<
>>Zucker-Elektronik<<
>>futurlec<<
>>Lauermann<<
Datenblatt SN 74LS95B
Datenblatt SN 74LS14
Datenblatt SN 74LS123

Datenblatt MDSR7 Reedkontakt

7 Restgefährdung

Der Urheber dieser Schaltung und der Autor dieses Berichts lehnen sämtliche Verantwortung für Schäden ab, die durch den Betrieb des LE entstehen, da weder der ordnungsgemäße Aufbau noch der sachgemäße Betrieb kontrolliert werden können. Der LE darf nur unter Aufsicht betrieben werden, die Akkus müssen auf einer feuerfesten Unterlage liegen. Im wesentlichen gelten alle Sicherheitshinweise für den Betrieb des Ladegeräts auch für den LE.

Gerhard Hanssmann
Göppingen im Juli 2003.

[ 08. Januar 2004, 21:57: Beitrag editiert von: Gerhard_Hanssmann ]

 

[Gerhard_Hanssmann]

Hab die Seiten nochmals überarbeitet und vorläufig abgeschlossen.
Habt ihr noch Verbesserungsvorschläge, die aufgenommen werden können ?
In einigen Tagen erhält die Magazinredaktion diesen Artikel.

 

[Eckehard]

Hallo Gerhard,

Toll gemacht! Bebilderung und Text finde ich sehr gut!

Aber Du fragst nach Verbesserungen:
Bitte stabilisiere den 7805 mit Kühlkörper rein mechanisch etwas, denn:
Mit so hohem "Schwerpunkt" könnte (?) es unter Umständen nach regem Gebrauch (obwohl es wohl eher stationär eingesetzt, und damit selten bewegt wird ) dazu führen, daß der Stabi dann nicht mehr gerade steht, sondern der mechanischen Last des Kühlkörpers nachgibt, was u.U. fatale Folgen haben könnte (kurzschluß, Rauchmelder einsatz).

Ok, genug gemeckert....

Grüße

Eckehard

[ 08. Juli 2003, 21:14: Beitrag editiert von: Eckehard ]

 

[Gerhard_Hanssmann]

Hier der Ladeexpander von Michael Grill. Vorbildlich sind die Verkabelung und die 4 mm Sicherheitsbuchsen gelöst.

Fehlerbeseitigung:
1 Lötpunkt bei den Relais vergessen.
2 Leuchtdioden, deren Spannungsabfall zu hoch war, dass die entsprechenden Relais nicht anzogen, ausgewechselt.

Das Gerät funktioniert mit dem Orbitlader auch beim Reflexlademodus prima.

 

[Gerhard_Hanssmann]

Ein weiterer Ladeexpander, der auf Anhieb funktionierte.
Gebaut von Gerd Schabus, Kärnten.

Änderungen
Festspannungsregler 7805 mit Kühlkörper
R16 ist 330 k
C7 ist 220 Microfarad
Damit beträgt die Ladeüberbrückungszeit 90 s.
Der Reedkontakt schaltet bei 350 mA, die Spule hat ca. 36 Wdg.

[ 07. September 2003, 22:06: Beitrag editiert von: Gerhard_Hanssmann ]

 

[Gerd]

Mit diesem ausführlichen Bau- bzw. Bildbericht ist es ein Leichtes den Ladegerät Expander fehlerfrei aufzubauen. Von der Stückliste bis hin zum Lieferanten wurde nichts vergessen!
Ein großes Lob an den Verfasser Gerhard Hanssmann

Gruß Gerd

[ 10. September 2003, 18:46: Beitrag editiert von: Gerd ]

 

[Gerhard_Hanssmann]

Bei mir wurde ein neues Ladegerät fällig, damit ich endlich Lipolyakkus laden kann. Der Schulze Contest läßt sich nicht updaten. Hab mich mit Hilfe von >>Gerd Giese<< für den Spectra II entschieden. Da dieses Ladegerät länger vermisst, ist eine Erhöhung der Ladepausenüberbrückungszeit notwendig.
C7 wurde von 100 uF auf 220 uF und R16 von 220 kOhm auf 360 kOhm erhöht.
Damit hat sich die Ladepausenüberbrückungszeit von ca. 25 s auf ca. 60 s erhöht.
Den Ladeexpander verwende ich nicht bei den Lipos, sondern nur bei NiCd oder NiMd.

[ 25. November 2003, 07:44: Beitrag editiert von: Gerhard_Hanssmann ]