Spannungsanzeige über LED

alptiger · Fr, 28.01.11, 17:49

ich möchte für meinen 12 zelligen Akku (43,2 V Ladeendspannung) eine "Füllstandanzeige" realisieren.
Auf Knopfdruck soll eine LED nur dann leuchten solange sich die Spannung in den oberen 10% also bis runter zu ca. 39 Volt befindet danach nicht mehr.
Noch besser wären mehrere LEDs welche z.b.in 10 Stufen nacheinander erlischen je nach Spannungszustand. Wohlgemerkt Abfrage immer nur auf Knopfdruck um Strom zu sparen.
Eine "Hilfsbatterie" ist aus technischen Gründen nicht in meinem später versiegelten Akkugehäuse zu realisieren.

Wer kann mir da helfen?

strenter · Fr, 28.01.11, 20:33

Willkommen im Forum, alptiger.

Also im Prinzip sowas, bloß für 39V...43,2V?

Wie wäre es denn mit diesem Schaltplan? Dann noch einen Spannungsregler zur Anpassung der Versorgungsspannung, einen Taster zum Einschalten auf Knopfdruck (zweipolig) und die Meßwiderstandsreihe muß auch modifiziert werden. Der zweite Pol des Tasters sollte die Widerstandsreihe im ausgeschalteten Zustand von der Batterie trennen, um nicht dadurch einen Stromverbrauch zu generieren. Im Prinzip wäre aber auch ein Relais denkbar direkt hinter dem Spannungsregler.

Achim H · Sa, 29.01.11, 00:18

Dann noch einen Spannungsregler zur Anpassung der Versorgungsspannung

Das muss dann aber ein HV-Typ (Hochvolt) sein. Spannungsregler wie der 7824 (zum Beispiel) vertragen nur Spannungen bis 40V. Der Akku ist schon drüber.

Bei 43,2V Akkuspannung und 12 Zellen erhalte ich eine Zellenspannung von 3,6V. Das ist aber doch der typische Wert. Voll geladen können Lithium-(-Ionen, -Polymere, usw)-Akkus eine Spannung bis ca. 4,2V erreichen. Voll geladen somit um 50,4V.

Wenn ich dann lese, dass der Akku versiegelt werden soll, dann wird dieser (nehme ich an) für irgendwas unter Wasser benötigt. Mit 43,2V resp. über 50V (voll geladen) ist man aber außerhalb der Bereiche, in denen Konstantstromquellen funktionieren.

Was soll da eigentlich dran angeschlossen werden?

Wenn nur die Spannung von 2 bis 6 in Reihe geschalteten Zellen gemessen wird, würde das die Sache sehr vereinfachen. Dafür würde zum Beispiel sowas vollkommen ausreichen.

alptiger · Sa, 29.01.11, 12:13

Zunächst mal vielen Dank für die nette Aufnahme hier im Forum und dass gleich 2 Personen bereit sind, sich der Sache anzunehmen.
Um kurz besser zu umreissen erkläre ich euch worum es geht. Es handelt sich um ein Akkupack mit 12 Zell 3,3V Nennspannung Lithium Eisen Typ.
Versiegelt wird er nur weil er am Ebike seinen Arbeitsplatz hat. Platztechnisch komme ich um 12xSerie nicht herum.

Der Ansatz von Strender geht schon in die richtige Richtung auch aufgrund der Baugröße; das Ganze hat nur begrenzten Platz im Gehäuse, einer 20x 100mm Röhre. Sofern die hohe Spannung von "gesunden" 3,6-3,8 Volt mal 12 ein Problem ist, könnte ich ja auch einfach zwei Zellen in der Serie gesondert "abgreifen" und hätte damit das Spannungsproblem gelöst.

Nun ist die vorgeschlagene Spannungsanzeige von Strender aber für 6,7- 5,2 Volt ausgelegt ich bin bei 7,2 Volt was gibt es hier für eine Möglichkeit?

Favorisieren würde ich trotzdem eine Lösung mit besseren Led(s) da ich mir hierdurch mehr Leuchtkraft verspreche

Achim H · Sa, 29.01.11, 13:38

Und wie wäre es mit einer 13mm LCD-Digitalanzeige?

Die kosten recht wenig und man braucht nur noch einen Spannungsteiler (zum Beispiel: 9,99 MOhm zu 10 kOhm für einen 200V Bereich). Die Spannung des Akku brauchst Du dann nur noch ablesen. Eine LCD-Anzeige hat eine Stromaufnahme im µA-Bereich.

Reichelt: LCD-Einbaumodul, 3-1/2 stellig, 13mm, mit Bel. (Preis: 7,65 Euro zzgl. Versandkosten).

alptiger · Sa, 29.01.11, 16:28

da mein Akkugehäuse transparent ist, wäre die Lösung über LEDs wesentlich schicker. Abgesehen davon kann ich nicht noch mal eine 9Volt Versorgungsbatterie integrieren.

Achim H · Sa, 29.01.11, 17:53

Eine Extra-Batterie brauchst Du doch gar nicht, Du hast doch einen Akkupack.
9V bzw. korrekt (laut Datenblatt braucht das Modul mit Hintergrundbeleuchtung: 9 bis 12V) wäre ein Abgriff nach 3 Zellen (3 x 3,3 bis 3,6V = 9,9 - 10,8V) Deines Akkupack.

Da mir aber so langsam die Ideen ausgehen, müssen jetzt die Leutchen mit Mikrocontroller-Erfahrungen ran.

mfg Achim

alptiger · Sa, 29.01.11, 19:35

danke für deine Mühe aber nochmal zurück zum Thema:
irgendwie muss es doch realisierbar sein eine oder mehrere LEDs nur in einem bestimmten Spannungsbereich z.b 7,6V-6,0 Volt zum Leuchten zu bringen.

Borax · Sa, 29.01.11, 23:39

Klar geht das. Aber es gibt eben mind. 10 Möglichkeiten dafür. Vielleicht einfach eine 12V Batterieanzeige verwenden/umbauen?
Z.B. so was:
http://www.conrad.de/ce/de/product/1971 ... Detail=005

Achim H · So, 30.01.11, 00:26

irgendwie muss es doch realisierbar sein eine oder mehrere LEDs nur in einem bestimmten Spannungsbereich z.b 7,6V-6,0 Volt zum Leuchten zu bringen.

Natürlich ist das möglich. Für 7,6 bis 6V absolut kein Problem. Aber diese Spannung hast Du an deinem Akku nicht. Dort beträgt die Spannung 39 bis 43,2V. Und das ist ein Problem, weil kein mir bekanntes IC noch funktionieren wird (Spannung zu hoch).

Folglich muss die Spannung herabgesetzt werden. Dafür kann man einen Spannungsteiler (2 Widerstände) oder einen Hochvolt-Spannungsregler wie den LM317HV (max. 60V) verwenden. Nur leider kenne ich keinen Shop, der diesen Spannungsregler führt. Auf unter 30V musst Du runter. Damit können dann Fensterdiskriminatoren (z.B.: TCA965, Betriebsspannung: 7 bis 30V) noch arbeiten.

alptiger · So, 30.01.11, 11:50

mit der Gefahr, dass ich mich jetzt "oute":
die Einzelzellenspannung meines 12er Akkupack liegt bei max. 3,8 Volt. Wenn ich jetzt jeweils 4 Zellen abgreife habe ich dort eine max. Spannung von 15,2 Volt. Nun muss es doch eine einfache Möglichkeit geben 3 Led gegebenenfalls mit Vorwiderstand anzuschließen.
Sollte die Spannung nun auf 3 Volt abfallen also 12,0 Volt Gesamtspannung sollte die Led einfach nicht mehr leuchten. Damit wäre mir eigentlich schon gedient.

Achim H · So, 30.01.11, 12:43

Conrad: KFZ-Bordspannungsüberwachung (Bausatz)
Datenblatt, Bedienungsanleitung (PDF, deutsch)
Auf der Platine gibt es 2 Potis, mit dem das Spannungsfenster eingestellt werden kann.

Eine etwas andere Beschaltung mit dem gleichen IC findest Du hier

Borax · Mo, 31.01.11, 11:44

Sollte die Spannung nun auf 3 Volt abfallen also 12,0 Volt Gesamtspannung sollte die Led einfach nicht mehr leuchten. Damit wäre mir eigentlich schon gedient.

Dafür reicht ein Schmitt-Trigger. So was zum Beispiel:
viewtopic.php?p=95898#p95898
Je nach gewünschter Schaltschwelle kann ich Dir die nötigen Widerstände ausrechnen. Wenn man die Widerstände entsprechend groß dimensioniert ist sogar ein Betrieb an 39 bis 43,2V machbar. Wegen dem sehr großen erforderlichen Vorwiderstand für die Anzeige-Led (es müssten ja etwa 40V vernichtet werden) wäre das allerdings sehr ineffizient.
Oder (weil Du ja sowieso einen 'Test'-Schalter vorsehen wolltest) diese Schaltung verwenden. Hier kannst Du die Schaltschwelle einfach über die passende Zenerdiode steuern:
viewtopic.php?p=95886#p95886
Bei beiden Schaltungen ist es allerdings so, dass die Anzeige-LED angeht, wenn die Spannung unter die vorgegebene Spannungsschwelle abfällt. Das könnte man aber auch andersrum machen.

Noch einfacher wäre es, nur eine Zelle abzugreifen, dann reicht wahrscheinlich eine einzelne blaue LED (typ. Spannung etwa 3V), eine Silizium-Standard-Diode (1N4148 o.ä.) und ein Vorwiderstand von ca. 10Ohm. Bei 3V Zellspannung sollten an der LED dann nur noch etwa 2.4V anliegen, was bei blauen LEDs normalerweise 'aus' ist. Sollte man aber nachmessen! Hängt sehr von der Flussspannung der LED ab (und die ist chargenabhängig).