Stromversorgung mit 4 NiMH AA Akkus


#1

Hi allseits,

ich hatte wegen der Feuergefahr etwas Bedenken, kleinen Kindern Geräte mit Lithium-Ionen-Akkus in die Hand zu drücken und habe mich deshalb entschlossen, meinen Tonuino mit 4 AA Eneloop-NiMH-Akkus zu versorgen.
Falls das jemand nachbauen möchte, poste ich hier meine Erfahrungen.

Grundsätzlich funktioniert die Form der Stromversorgung prima, aber ein Problem besteht darin, dass der Tonuino die Akkus tiefentladen und damit beschädigen würde.

Um dieses Problem zu lösen, habe ich mich online nach einem Tiefentladeschutz umgesehen und diese Schaltung gefunden:

Wenn man sie entsprechend modifiziert (8 1N4148-Dioden in Reihe statt 3), ist die Abschaltung bei um die 4,2V. Ich habe das mal mit einer 58-Ohm-Last (ähnliche elektrische Leistung wie der Tonuino in Betrieb) mit meinem Oszilloskop ausgemessen, die Spannungsverläufe sehen so aus:

Ein Nachteil ist, dass die Schaltung keine Hysterese hat, d.h. wenn die Spannung knapp unter der Grenze ist, schaltet der Tiefentladeschutz ab, die Akkus erholen sich wieder, die Spannung steigt, der Tonuino geht an, die Spannung bricht wieder ein… Das führt dann zu einem ärgerlichen wiederholten Knacken. Im Test ist das mit frischgeladenen Eneloops nach 27 Stunden Standby-Betrieb mit gelegentlichem Abspielen von MP3s bei Lautstärke 20 das erste mal aufgetreten.

Ich denke, man könnte dieses Problem lösen oder zumindest hinauszögern, indem man den Arduino die Eingangsspannung messen lässt (das geht durch Vergleich mit einem internen 1,1V-Referenzwert) und ab einem Grenzwert vielleicht eine Warnmeldung abspielt und dann die Teile des Tonuinos schlafen legt. Das habe ich aber noch nicht selbst ausprobiert.


#2

Das habe ich so ähnlich in meiner Firmware für @DB3JHF CubieKid Platine implementiert (kann sich sowohl zeitgesteuert als auch bei erreichen einer bestimmten Spannung abschalten). Und wenn @Thorsten in der original Firmware diesen Teil übernommen hat um den Polulolu Switch zu unterstützen, kann sich TonUINO zumindest zeitgsteuert abschalten. Mit der Spannungsmessung ist das so eine Sache, geht mit normalen Batterien gut. Mit den hier sehr oft genutzten Powerbank nicht. Aber gut, die schalten eh von selber ab… von daher wären dann beide Funktionen auch mit der offiziellen Firmware und dem zusätzlichen Switch möglich.


#4

Hallo m0ebius!

Mich würde deine Schaltung sehr interessieren! Könntest du bitte ein paar Infos zum Aufbau für einen Laien geben?

LG,
Alex


#5

Hallo ALexH,

welche Infos interessieren Dich denn? Im Artikel, der im ursprünglichen Post verlinkt ist, ist der Aufbau für meine Begriffe ziemlich gut erklärt. Die einzige von mir vorgenommene Anpassung ist, dass ich statt 3 Dioden in Reihe 8 benutzt habe, um die Abschaltschwelle auf eine passend höhere Spannung für 4 NiMH-Akkus zu bringen.
Für den Aufbau habe ich eine normale Lochrasterplatine benutzt. Damit kann man dann problemlos klassische THT-Bauelemente verwenden, deren Zuleitungen dann zu den Leiterbahnen umgebogen werden können. Nur den Transistor, der im Artikel genennt ist, gab es nur als SMD-Bauelement. Ich würde also empfehlen, ihn zuerst auf der Lochrasterplatine festzulöten. Ich poste gleich mal ein paar Bilder von der ersten Version der Schaltung, die ich gebaut habe.
Die letzten beiden Dioden sind ein bisschen seltsam eingebaut, weil ich ursprünglich vorhatte, nur 6 Dioden mit 3 Eneloops zu verwenden. Das klappte allerdings nicht so gut, weil man mit dem SPannungsabfall am Transistor zu nahe an die Mindestspannung für die MP3-Platine kam.
Wenn Du konkrete Fragen hast, kann ich sie natürlich gerne beantworten.