NiMH Ladegerät
Art.-Nr. CH-NIMH
Bitte lesen Sie diese Anleitung vollständig und sorgfältig durch, bevor Sie das Modul in Betrieb nehmen.
Sicherheitshinweise
- Das Modul darf nicht an Netzspannung (230 V) betrieben werden. Es besteht Lebensgefahr!
- Schließen Sie nur Akkus in NiMH-Technologie an das Gerät an. Das Gerät ist nicht geeignet, um Blei-Gel, Li-Ionen oder Akkus anderer Technologien zu laden.
- Bei hoher Belastung kann sich der Spannungsregler, der Kühlkörper und der Hochlast-Widerstand stark erwärmen. Vorsicht bei Berührung! Verbrennungsgefahr!
- Das Modul ist kein Spielzeug! Halten Sie das Gerät von Kindern fern.
- Verwenden Sie das Modul nicht, wenn es beschädigt ist.
- Betreiben Sie das Modul nicht in einer Umgebung, in welcher brennbare Gase, Dämpfe oder Staub vorhanden sind.
Bestimmungsgemäße Verwendung
Die bestimmungsgemäße Verwendung des Moduls ist das Laden und Entladen von NiMH Akkupacks mit 4 bis 10 Zellen (4,8 V bis 12 V) und einer Kapazität von max. 2500 mAh.
Produktbeschreibung
Das NiMH Ladegerät wird an eine externe Gleichspannungsquelle angeschlossen. Die Spannung sollte ca. 6 V über der Spannung des zu ladenden Akkus liegen. Die Strombelastbarkeit entspricht etwa dem Ladestrom zzgl. des Eigenverbrauchs des Ladegeräts (ca. 100 mA). Soll ein 12 V Akku mit 250 mA geladen werden, ist eine externe Spannungsquelle mit ca. 18 V/500 mA DC notwendig. Im Handel sind betriebsfertige Netzteile erhältlich. Auch der Anschluss an ein Labornetzgerät ist möglich.
Das Gerät bietet folgende Funktionen:
- 14-stündige, zeitlich begrenzte C/10-Ladung von Akkupacks mit 4 bis 10 Zellen
- Entlademöglichkeit unter Einhaltung der Entladeschlussspannung von 1 V/Zelle
- intermittierende, zeitgesteuerte Erhaltungsladung
- Statusanzeige über drei LED
- Laden von Akkus in Fernsteuer-Sendern mit integrierter Schutzdiode
Entladen
Nicht immer werden die Zellen bis zur vollständigen Entladung in der Applikation belassen, in vielen Fällen ist dies aus Sicherheitsgründen auch nicht empfehlenswert. Um einen definierten Zustand für die folgende Ladung festzulegen und um die volle Leistungsfähigkeit der Zellen zu erhalten, sollten die Zellen bis zur Entladeschlussspannung kontrolliert entladen werden. Die Kontrolle der Entladeschlussspannung von 1,0 V/Zelle verhindert eine Tiefentladung der Zellen.
Es besteht die Möglichkeit, die Entladephase zu überspringen und direkt mit dem Ladevorgang zu beginnen (Jumper JP1 gesteckt).
Laden
Das Gerät lädt NiMH-Akkus mittels einer 14-stündigen Normalladung. Beim Laden von Einzelzellen gibt es sicher bessere und schnellere Methoden als das klassische 14-stündige C/10-Verfahren (C/10 bedeutet einen Ladestrom, der einem Zehntel der Akkukapazität entspricht, ein Akku mit einer Kapazität von 2200 mAh würde also mit einem Strom von 220 mA geladen). Alle diese Verfahren bereiten jedoch Komplikationen, wenn Akkupacks, also mehrere in Serie geschaltete Einzelzellen geladen werden sollen, und das ist im Modellbau eher der Normalfall.
Die Zellenspannung ist - im Gegensatz zu anderen Akku-Technologien - bei NiMH kein Kriterium, um einen vollen Akku zu erkennen. Schnellladegeräte nutzen daher zur Abschaltung eine indirekte Temperaturmessung, den leichten Abfall der Spannung, wenn sich eine voll geladene Akkuzelle aufgrund der einsetzenden Überladung erwärmt. Die einzelnen Zellen eines Akkupacks haben Fertigungstoleranzen bzgl. ihrer Kapazität, die schwächste Einzelzelle wird als erste vollständig geladen. Da nur die Gesamtspannung aller Zellen gemessen wird, kann der geringe Spannungsabfall einer einzigen vollständig geladenen Zelle von der steigenden Spannung der anderen Zellen überlagert werden. Die schwächste Zelle wird daher bei jedem Ladevorgang überladen und mit der Zeit dauerhaft geschädigt. Das Kriterium der indirekten Temperaturmessung funktioniert in Akkupacks daher nicht zuverlässig.
Um alle Zellen wieder auf einen gemeinsamen Ladezustand zu bringen wird daher empfohlen, nach mehreren Schnelllade/Entladezyklen den Akkupack zu formieren, d.h. mehrmals kontrolliert unter Beachtung der Entladeschlussspannung zu entladen und mit einem C/10-Ladestrom 14 Stunden lang zu laden. Dies gilt ebenso für neue Akkupacks, nach längerer Lagerung oder beim Erwerb gebrauchter Zellen.
Erhaltungsladung
NiMH-Zellen haben eine relativ hohe Selbstentladung, schon wenige Tage nach Ende des Ladevorgangs steht nicht mehr die volle Kapazität zur Verfügung. Diesem Effekt kann man mit einer Erhaltungsladung begegnen, wenn die Zellen jederzeit einsatzbereit sein sollen.
Nun raten aber alle Hersteller von NiMH-Zellen von einer Dauerladung ab, selbst wenn diese nur mit sehr kleinen Strömen durchgeführt wird. Im Panasonic "NI-MH Handbook Industrial Batteries" findet sich aber ein interessanter Vorschlag: die intermittierende, zeitgesteuerte Erhaltungsladung. Hier wird eine auf 4 Stunden zeitlich begrenzte Normalladung durchgeführt, wenn die Zellenspannung 1,3 V pro Zelle unterschreitet, was ca. 7 Tage nach Ende des Ladevorgangs der Fall ist. Nach Angaben des Herstellers wird die Effektivität der Ladung erhöht, die Lebensdauer der Zellen wird verlängert (verglichen mit einem dauerhaften Erhaltungsladestrom) und der Stromverbrauch des Ladegeräts wird gesenkt. Diese Form der Erhaltungsladung ist in der Firmware implementiert.
Jede Erhaltungsladung wirkt sich wahrscheinlich negativ auf die Lebensdauer der Zellen aus. Man muss aber bedenken, dass dies ebenso für jeden Lade- und Entladevorgang gilt, ja selbst für das Lagern der Zellen.
Ist die Erhaltungsladung nicht erwünscht, ist der Akku nach dem Ladeende (grüne LED leuchtet dauerhaft) vom Gerät zu trennen.
Anschluss
Achtung
Bitte achten Sie beim Anschluss unbedingt auf die richtige Polung!
Akku und externe Spannungsversorgung werden über Schraubklemmen angeschlossen. Die Spannung der externen Versorgung sollte ca. 6 V höher sein als die Spannung des Akkus.
Anschluss des Moduls
Das Modul kann nach eigenem Ermessen in ein Gehäuse eingebaut werden.
Achtung
Achten Sie beim Einbau in ein Gehäuse auf ausreichende Kühlung!
Die Leiterplatte kann mit vier M3 Schrauben und Distanzhülsen befestigt werden. Ein geeigneter Befestigungssatz ist bei cp-elektronik.de erhältlich (Art.-Nr. FIT-001).
Einstellungen
Vor dem Laden beachten
Bevor Akkus zum Laden angeschlossen werden, muss der Ladestrom und die Entladeschlussspannung unbedingt auf den angeschlossenen Akku angepasst werden. Der Akku könnte sonst beschädigt werden!
Für die richtige Einstellung des Geräts wird ein Vielfachmessgerät (Multimeter) benötigt.
Ladestrom
Zur Einstellung des Ladestroms ist die Kapazität der Zellen maßgeblich.
Der Ladestrom wird auf 1/10 der Kapazität der Zellen eingestellt (C/10 Ladestrom). Beispiel: für ein Akkupack mit einer Kapazität von 1800 mAh wird ein Ladestrom von 180 mA eingestellt.
Zur Messung des Ladestroms wird JMP1 gesteckt, um den Entladevorgang zu deaktivieren und sofort mit dem Laden des Akkus zu beginnen. Ein Amperemeter wird zwischen Akku und Ladegerät geklemmt und der Strom entsprechend mit P1 eingestellt. Es lassen sich Ladeströme zwischen 50 mA und 250 mA einstellen.
Einstellung des Ladestroms
Info
U.u. kann durch den Innenwiderstand des Multimeters das Gerät so beeinflusst werden, dass der Ladevorgang nicht beginnt. Verwenden Sie diesem Fall den höchsten Strommessbereich des Multimeters (kleinster Innenwiderstand) oder messen Sie die Stromaufnahme des Geräts aus der externen Spannungsversorgung mit und ohne angeschlossenen Akku. Die Differenz beider Werte ergibt den Ladestrom.
Entladeschlussspannung
Mit P2 wird die Entladeschlussspannung eingestellt. Alle Spannungsangaben beziehen sich auf Masse (GND), d.h. Minuspol der Versorgungsspannung bzw. Minuspol Akku.
Messen Sie die Spannung des Akkus \(U_{Akku}\) und die Spannung an Pin 6 des Mikrocontrollers \(U_{Pin6}\) (s. Abb.).
Pin 6 des Mikrocontrollers
Stellen Sie das Poti P2 nun so ein, dass an Pin 6 folgende Spannung anliegt:
wobei \(U_{dc}\) die Entladeschlussspannung des Akkupacks mit 1,0 V/Zelle ist.
Beispiel mit 8 Zellen:
Entladeschlussspannung: \(U_{dc} = 8 \cdot 1,0 \, \mathrm{V} = 8,0 \, \mathrm{V}\)
gemessende Akkuspannung: \(U_{Akku} = 9,8\, \mathrm{V}\)
Stellen Sie mit Hilfe des Potis P2 die Spannung an Pin 6 auf 1,79 V ein.
Sind Ladestrom und Entladeschlussspannung richtig eingestellt, wird der Akku vom Gerät getrennt und JMP1 wieder entfernt. Das Ladeprogramm startet, sobald der Akku an das Gerät angeklemmt wird.
Info
Wird der Akku während des Ladevorgangs vom Gerät getrennt, so erlischt die gelbe LED (Ladeanzeige) und die grüne LED blinkt. Wird der Akku wieder mit dem Gerät verbunden, erfolgt ein Neustart des Programmablaufs, d.h. der Akku wird ggf. wieder entladen und die Ladezeit beginnt wieder bei null.
Sender-Ladeprogramm
Viele Sender haben eine Schutzdiode integriert, die Kurzschlüsse oder Falschpolungen verhindern soll. Leider verhindert diese Diode auch die Möglichkeit, einen angeschlossenen Akku zu erkennen und so mit dem Laden bzw. Entladen zu beginnen.
Diese Diode kann mit einem Stück Draht überbrückt werden. Wer auf die Schutzfunktion aber nicht verzichten möchte, kann den Jumper JMP2 aufstecken. Das Gerät geht direkt in den 14-stündigen Lademodus über, selbst wenn kein Akku angeschlossen ist. Es kann weder eine Entladung noch eine Erhaltungsladung durchgeführt werden.
Ist das Sender-Ladeprogramm aktiviert, blinkt die grüne LED.
Bedeutung der LED
| LED | Status |
|---|---|
| grüne LED leuchtet | Akku ist voll geladen |
| gelbe LED leuchtet | Ladevorgang |
| rote LED leuchtet | Entladevorgang |
| grüne LED blinkt | kein Akku angeschlossen oder Senderladeprogramm aktiviert |
| grüne und gelbe LED leuchten | 4-stündige Erhaltungsladung |
Störung und Reparatur
Reparieren Sie das Modul nur, wenn Sie über ausreichende Fachkenntnisse verfügen. Falls Sie Ersatzteile oder Hilfe bei einer Reparatur benötigen, wenden Sie sich bitte an cp-elektronik.de.
Technische Daten
| NiMH Ladegerät | |
|---|---|
| Abmessungen | 64 mm x 56 mm |
| Spannungsversorgung | 18 - 24 V DC, 500 mA |
| Ladestrom max. | 250 mA |
| Ladestrom min. | 50 mA |
| Akkukapazität | 500 mAh - 2,5 Ah |
| Akkuspannung | 4,8 V - 12 V |
| Gewicht | 40 g |
Kontakt
Claus Poltermann
Plankensteinweg 2
85435 Erding
Tel.: 08122 868 27 99
Web: https://cp-elektronik.de
e-Mail: info@cp-elektronik.de
Entsorgung
Elektro- und Elektronikgeräte, die unter das ElektroG fallen dürfen nicht über den Restmüll entsorgt werden, sondern können kostenlos bei den kommunalen Sammelstellen (z.B. Wertstoffhöfen) abgegeben werden.