Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Simultan laden einer Batterie und betreiben einer LED


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von Phil (santa_d)


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Hallo liebe mc-Gemeinschaft,

dies ist mein erster und vermutlich nicht letzter Beitrag ;)
Und gerade deshalb da ich als Maschinenbauer in Elektronik leider nicht 
so die hellste Kerze auf der Torte bin.

Doch zum Einstieg ein relativ simples Anliegen, welches ich glaube schon 
richtig gelöst zu haben (in Teilen) doch leider nicht ganz und ich hätte 
gern eine Bestätigung durch eine Fach-Person.

Gewünscht: Input 220V; Betrieb einer 12VDC/2W LED; Laden einer 18650 
Speicherbatterie (simultan); ohne Netzstrom reiner Batteriebetrieb der 
LED; verfügbarer Bauraum 55x60x25 mm

Da ich leider außer einem zwar kompakten aber recht schwachen Wandler 
(https://www.az-delivery.de/products/copy-of-220v-zu-5v-mini-netzteil?variant=6107442806811) 
nicht fündig geworden bin, habe ich diese 220V-Idee erstmal verworfen 
und bin auch USB-Input umgestiegen.
Doch falls jemand das Problem wie gewünscht zu lösen weiß wäre ich sehr 
dankbar!

Bei Rückfragen gern hier schreiben oder per Mail :)

Danke,
Phil

: Verschoben durch Moderator
von Helmut -. (dc3yc)


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Wird so nicht klappen, wenn du den Plus-Ausgang an den Minus-Eingang des 
12V-Wandlers schaltest (natürlich stimmt die andere Seite auch nicht).
Und für 230V könntest du eine 5V-Wandwarze mit USB-Ausgang verwenden.

von hacker-tobi (Gast)


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Hi,

der mt3608 ist verpolt.
Und beim tp4056 ist zu klären, ob er damit klar kommt, wenn die 5v USB 
weg fallen während Batterie und last noch angeschlossen sind.

von hacker-tobi (Gast)


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Noch was: der mt3608 hat keine unterspannungsabschaltung. Heißt er saugt 
den Akku bei netzausfall total leer, was für den Akku nicht gut ist.

Du musst daher Akkus verwenden , die den unterspannungsschutz selbst 
mitbringen (Bezeichnung oft "protected").

von hacker-tobi (Gast)


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Korrektur : der tp4056 hat die unterspannungsabschaltung integriert und 
über nimmt damit den Schutz der Zelle.

von Helmut -. (dc3yc)


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hacker-tobi schrieb:
> Und beim tp4056 ist zu klären, ob er damit klar kommt, wenn die 5v USB
> weg fallen während Batterie und last noch angeschlossen sind.

Der ist dafür gemacht.

von Wolfgang (Gast)


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hacker-tobi schrieb:
> Korrektur : der tp4056 hat die unterspannungsabschaltung integriert und
> über nimmt damit den Schutz der Zelle.

Der TP4056 selbst besitzt keine Unterspannungsabschaltung, die 
verhindern könnte, dass die Last den Akku leer saugt. Für den Schutz des 
Akkus auf der Lastseite ist der DW01A zuständig.

von Manfred (Gast)


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hacker-tobi schrieb:
> Korrektur : der tp4056 hat die unterspannungsabschaltung integriert

Das IC TP4056 ist ausschließlich für die Ladung zuständig und beendet 
diese, wenn der Ladestrom deutlich abgenommen hat. Auf der abgebildeten 
Platine sitzt noch ein DW-01, der die Schutzfunktion stellt, gemeinsam 
mit dem Doppel-FET.

Laut dessen Datenblatt schaltet der typisch bei 2,50V und spätestens bei 
2,30 Volt ab. Finde ich recht spät, man hat länger Freude am Akku, wenn 
man früher aufhört.

Das wurde vor 5 Jahren durchgekaspert:
Beitrag "Re: Wie Li-Ion Tiefentladung verhindern?"

Die Schaltung darf dauerhaft am Akku bleiben, deren Eigenverbrauch ist 
sehr gering, hier an drei Exemplaren gemessen unter 5µA.

Wenn er den Aufwärtswandler richtig herum anschließt und einen Schalter 
in dessen Zuleitung setzt, kann er das so aufbauen.

Ich sehe auch Laden und gleichzeitig Leuchten problemlos, allerdings 
wird der TP4056 dann nicht abschalten, weil der Strom nicht fällt.

von Phil (santa_d)


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Danke für die vielen Antworten schon.

Helmut -. schrieb:
> Wird so nicht klappen, wenn du den Plus-Ausgang an den
> Minus-Eingang des
> 12V-Wandlers schaltest (natürlich stimmt die andere Seite auch nicht).
> Und für 230V könntest du eine 5V-Wandwarze mit USB-Ausgang verwenden.

Danke ja, wie dumm. Habe nicht auf + / - des Step-ups geachtet.
Aber sonst wäre es so okay?

hacker-tobi schrieb:
> hacker-tobi
> Noch was: der mt3608 hat keine unterspannungsabschaltung. Heißt er saugt
> den Akku bei netzausfall total leer, was für den Akku nicht gut ist.
>
> Du musst daher Akkus verwenden , die den unterspannungsschutz selbst
> mitbringen (Bezeichnung oft "protected").

Danke für den Hinweis. Denke die Akkus haben eine Platine verbaut die 
bei 3,7V oder so abschalten. Aber ich prüfe das sicherheitshalber 
doppelt auch wenn die Platine wie du korrigiert hast einen Schutz hat.

- - - - -

Denke ich werde die Schaltung mal so, richtig gepolt, aufbauen und 
Testen. Danke (auch an Wolfgang) und wenn mal Bedarf an 3D-Druck, Laser 
oder was gefrästen besteht einfach gern PN ;)

von Michael B. (laberkopp)


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Phil schrieb:
> nicht fündig geworden bin, habe ich diese 220V-Idee erstmal verworfen
> und bin auch USB-Input umgestiegen.

USB bekommt man aus fertigen USB Ladegeräten, möglichst nicht diejenigen 
mit denen sich kleine Mädchen in der Badewanne umbringen sondern was 
seriöses. Dadurch kommst du auch mit den 230V~ nicht in Berührung.

Der ausgesuchte TP4056 enthält eine DW01 Akkuschutzschaltung gegen 
Überladung, Tiefentladung und Kurzschluss und ist daher für den Einsatz 
mit ungeschützten Zellen ohne PCB gedacht

Deine 28A Zellen enthalten scheinbar nur einen PTC als 
Überstromsicherung, das passt also (sonst wäre es doppelt gemoppelt)

https://secondlifestorage.com/index.php?attachments/icr18650-28a-pdf.1496/

Du kannst den MT3608 (richtig gepolt) als Verbraucher anschliessen, der 
Akku wird wegen der Schutzschaltung auf dem TP4056 Board NICHT 
tiefentladen.

Die 170mA schafft der TP4056 auch dauerhaft.

Manfred schrieb:
> Finde ich recht spät, man hat länger Freude am Akku, wenn man früher
> aufhört.

Es gibt immer Leute, die FZD verbreiten. Angst war noch nie ein guter 
Berater. Aber schon die Kirche schürt das Fegefeuer um ihre Schäfchen 
einzuschüchtern.

von Paul (Gast)


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Phil schrieb:
> 12VDC/2W LED;

Phil schrieb:
> recht schwachen Wandler

Der kann 3W, sollte reichen. Der Laderegler + Unterspannungsabschaltung 
brauchst du aber trotzdem, also ist die Entscheidung:

Phil schrieb:
> und bin auch USB-Input umgestiegen.

goldrichtig, da musst du die 230V Seite wenigstens nicht selbst machen 
und Handynetzteile gibts wie Sand am Meer.

Phil schrieb:
> 55x60x25 mm

18650 steht für 18mm Durchmesser und 65mm Länge, ich denke dein 
Maschinenbauer Hirn erkennt das Problem.
Wenn die Maße fix sind, dann beleibt dir nur noch ein LiPo Akku in 
PouchBag Form. Sowas hier, in fast allen Abmaßen verfügbar.
https://www.lithium-polymer-akkus.de/li-po-akku-lp605064-3-7v-3000mah-11-1wh-mit-schutzschaltung-drahten-50mm/

Der MT3608 gibt eine konstante Spannung aus. Kommt deine LED damit klar? 
Oder ist es eine LED auf einen Star-Platine die gern einen Konstantstrom 
von 500mA oder ähnlichem sehen würde? Hast du einen Link zu der LED?

Manfred schrieb:
> Ich sehe auch Laden und gleichzeitig Leuchten problemlos, allerdings
> wird der TP4056 dann nicht abschalten, weil der Strom nicht fällt.

Der TP hat keinen Safety Timer drin, der schaltet bei C/10 ab und hat 
eine Auto Recharge Funktion. Sollte passen, sofern man einen Originalen 
bekommt. Bei AZ Delivery muss man genau lesen. Bei der STM32 BluePill 
steht auch nur "kompatibel zu STM32F103". Drauf ist ein GD CD32 
irgendwas. Bei FTDI USB zu Uart Chips siehts auch so aus....

Vernüftige Sourcen sind Mouser, Farnell, Digikey, RS für einzelne 
Bauelemente bzw haben die oftmals Breakout Boards von Adafruit, mit 
denen bin ich bis jetzt gut gefahren. Gerade bei der TPs gibts ja einige 
schwarze Schafe....

VG Paul

von Phil (santa_d)


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Paul schrieb:
> Der kann 3W, sollte reichen. Der Laderegler + Unterspannungsabschaltung
> brauchst du aber trotzdem, also ist die Entscheidung:

Naja, 3W bei 5V heißt 0,6A. Bei 12V hätte ich dann nur noch 0,25A 
theoretisch. Dann den Verlust in den Leistungselementen / Platinen sowie 
Leitungswiderständen und die LED benötigt ja schon ihre 0,16A, befürchte 
dass das knapp wird am Ende.

Paul schrieb:
> 18650 steht für 18mm Durchmesser und 65mm Länge, ich denke dein
> Maschinenbauer Hirn erkennt das Problem.

Die Angaben waren nur der Bauraum für die Elektronikkomponenten. 
Batterie hat eine längliche Aussparung und passt da trotzdem rein ;)

Paul schrieb:
> Der MT3608 gibt eine konstante Spannung aus. Kommt deine LED damit klar?
> Oder ist es eine LED auf einen Star-Platine die gern einen Konstantstrom
> von 500mA oder ähnlichem sehen würde? Hast du einen Link zu der LED?

Habe die G4-Stiftsockel-LED an mein Labornetzteil gehängt und das hat 
bei zur Verfügung gestellten 12V von sich aus 0,14A gezogen. Denke es 
handelt sich um eine spannungsregulierte LED als da auch "12V" auf der 
Verpackung steht, jedoch keine Leistungsangabe (China-Schrott eben). 
Aber der Strom war konstant, von daher nehme ich an ja.

Paul schrieb:
> Vernüftige Sourcen sind Mouser, Farnell, Digikey, RS für einzelne
> Bauelemente bzw haben die oftmals Breakout Boards von Adafruit, mit
> denen bin ich bis jetzt gut gefahren. Gerade bei der TPs gibts ja einige
> schwarze Schafe....

Danke, Digikey hatte ich auch schon gekauft wo ich für eine RC-Motor 
Platine mehrere Komponenten gekauft habe. Leider ist der Mindestumsatz 
(so weit ich mich erinnern kann) bei den anderen Bestellungen für mich 
immer ein Hindernis gewesen als eher sporadischer Elektronik-Wurstler.

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Manfred schrieb:
>> Finde ich recht spät, man hat länger Freude am Akku, wenn man früher
>> aufhört.
> Es gibt immer Leute, die FZD verbreiten. Angst war noch nie ein guter
> Berater.

Ich weiß nicht, was FZD bedeuten soll, kann mir auch egal sein. Der DW01 
schaltet bei 2,5..2,3 Volt ab, was ich für den Regelbetrieb eines 
Gerätes als recht spät empfinde. Es kommt auf den Akku und die Last an, 
wie weit das toleriert wird.

Paul schrieb:
> Manfred schrieb:
>> Ich sehe auch Laden und gleichzeitig Leuchten problemlos, allerdings
>> wird der TP4056 dann nicht abschalten, weil der Strom nicht fällt.
> Der TP hat keinen Safety Timer drin, der schaltet bei C/10 ab und hat
> eine Auto Recharge Funktion.

Das ist mir bekannt, weshalb wohl schrieb ich "nicht abschalten"?

> Sollte passen, sofern man einen Originalen bekommt.

Der TP4056 ist ein Chinese, da ist die Wahrscheinlichkeit für Fakes nahe 
Null. Die bisher von mir verbauten Platinchen tun, was sie sollen, 
allesamt für wenige zehn cent über Ali bezogen.

> Vernüftige Sourcen sind Mouser, Farnell, Digikey, ...

Unbestritten JA. Da kauft man dann aber keine Chinesen, sondern ein 
funktionsähnliches Bauteil wie STC4054.

Phil schrieb:
>> Du musst daher Akkus verwenden , die den unterspannungsschutz selbst
>> mitbringen (Bezeichnung oft "protected").
>
> Danke für den Hinweis. Denke die Akkus haben eine Platine verbaut die
> bei 3,7V oder so abschalten. Aber ich prüfe das sicherheitshalber
> doppelt auch wenn die Platine wie du korrigiert hast einen Schutz hat.

Wenn Dein Akku eine eingebaute Schutzschaltung hat, wird diese erst 
deutlich unter 3 Volt trennen, eher in Richtung 2,5 Volt. In dem Falle 
könntest Du ein einfaches TP4056-Board ohne Schutzschaltung verwenden. 
Egal, wenn Du es schon hast, verwende es.

Phil schrieb:
>> Hast du einen Link zu der LED?
> Habe die G4-Stiftsockel-LED an mein Labornetzteil gehängt und das hat
> bei zur Verfügung gestellten 12V von sich aus 0,14A gezogen.

Sowas wie im Anhang? Die werden hier mit 12V aus einem Trafo betrieben, 
am DC-Netzteil darf man auch 14..16 V geben. In meinen 'Birnchen' ist 
ein Schaltregler, was daran erkennbar ist, dass bei höherer Spannung der 
Strom sinkt.

Wie ich schon gestern sagte: Baue das auf, wird so klappen.

----

Ach ja: In meinem Datenchaos ist mir gerade die Schaltung des typischen 
China-Lademoduls über den Weg gelaufen.

von Phil (santa_d)


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Manfred schrieb:
> Ich weiß nicht, was FZD bedeuten soll, kann mir auch egal sein. Der DW01
> schaltet bei 2,5..2,3 Volt ab, was ich für den Regelbetrieb eines
> Gerätes als recht spät empfinde. Es kommt auf den Akku und die Last an,
> wie weit das toleriert wird.

LEUDE ... no beef! ;)
Weiß auch nicht was FZD sein soll aber es geht hier nur um bisschen 
Elektronik und nicht die Weltherrschaft :)
Ich probiere es aus und denke in dem Schema heißt "Überwachung von bis" 
nur in dem Spannungsbereich funktioniert der Chip.
So wie LCD Displays auch eine bestimmte Spannung benötigen um zu 
funktionieren, heißt aber nicht dass es keine Spannung mehr gibt wenn 
sie unter den Bereich des Displays fällt und das nicht mehr leuchtet ;)

Manfred schrieb:
> Sowas wie im Anhang? Die werden hier mit 12V aus einem Trafo betrieben,
> am DC-Netzteil darf man auch 14..16 V geben. In meinen 'Birnchen' ist
> ein Schaltregler, was daran erkennbar ist, dass bei höherer Spannung der
> Strom sinkt.

Ja genau, nur mit einer "Flächen-LED" (man sieht zumindest die einzelnen 
Dioden nicht mehr).

Danke Manfred.

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