Reinhard Weiß
Spannungsüberwachung zum AkkuPack

Auch der größte Akku ist einmal leer. Das ist immer unangenehm, wenn es unterwegs passiert. Bei meinem AkkuPack habe ich die Speisespannung so hoch gewählt (3,0 V), dass die eingebaute Batterie im Geko nicht belastet wird. Wenn der Akku leer wird, kann man also noch mit der internen Batterie weiter betreiben. Allerdings muss man da genau auf das Batteriesymbol achten, das den Betrieb an interner Batterie anzeigt, sonst steht man plötzlich nach einiger Zeit auch wieder mit leerer Batterie da.

Damit man wenigstens vorgewarnt ist, dass der Akku zur Neige geht, habe ich mir zu dem AkkuPack eine Spannungsüberwachung gebastelt. Damit aber die zugeführten 3,0 V nicht erst absinken und die interne Batterie bereits belasten (sobald die externe Spannung unter die Batteriespannung sinkt), überwache ich nicht die Ausgangsspannung des Reglers, sondern seine Eingangsspannung. Wenn sie auf einen Wert sinkt, unterhalb der der Regler nicht mehr voll regeln kann, soll die Warnung erfolgen. Nachdem der LP2950 eine DropOut-Spannung von ca. 0,4 V bei 100 mA hat, sollte die Schwelle mindestens 3,4 V betragen. Das entspricht einer Zellenspannung von theoretisch 0,85 V, womit der Akku ohnehin leer ist. Wenn man seinen Akku schonen will, kann man die Schwelle auch höher legen.

Eine feste Spannungsschwelle von 3,4 V ist aber eine recht ungewöhnliche Spannung für einen Überwachungsbaustein. Es gibt zwar von MAXIM, Panasonic, Dallas Bausteine mit geeigneten Spannungswerten (teilweise in 0,1 V-Stufen), die nur wenige µA Strom brauchen, nur sind die schwer bis gar nicht zu beschaffen. Besser ist man ohnehin mit einstellbaren Schwellenwerten dran.

Ich habe daher eine pragmatisch einfache Lösung gewählt, die einen LP2951 (Spannungsregler) als Spannungsdetektor benutzt und einen ICM7555 (Timer), der eine LED blinken lässt, siehe Bild unten. Die LED wird mit einem Tastverhältnis von 1200:1 betrieben, so dass deren mittlere Stromaufnahme nur wenige µA beträgt. Vom Spannungsregler nutze ich nur den ERROR-Komparator. Wenn von diesem Unterspannung detektiert wird, blinkt die LED schneller. Die Gesamtschaltung hat einen Stromverbrauch, der so je nach Hersteller der IC zwischen etwa 100 und 250 µA beträgt (incl. LED).

Spannungsüberwachung

Die Funktion ist einfach: Der Timer N2 lässt die LED etwa sekündlich aufblitzen. Die Aufladezeit (LED aus) ist (R5+R6) * C1 * 0,69 = 0,8 sec, die Entladezeit (LED ein) ist R6 * C1 * 0,69 = 0,7 msec. Die LED bekommt mit R7 einen Strom von ca. 2 mA, was trotz der geringen Einschaltzeit deutlich erkennbar ist.

Der ERROR-Komparator in N1 erhält über R2 die einstellbare Überwachungsspannung. Wenn die heruntergeteilte Akku-Spannung an FB unter die Schaltschwelle des N1 fällt (ca. 1,2 V), wir der Ausgang ERR leitend und verzieht mit R4 die Schwellen des Timers, so dass er etwa doppelt so schnell blinkt.

Ich habe die Schaltung als Sub-Platine aufgebaut, die ich auf die 6-polige Stiftleiste X1 der Reglerschaltung aufsetzen kann.

Die Schaltung arbeitet zwar bis auf unter 1,8 V, nur sind dann wohl auch die Akkus bald kaputt. Wenn Unterspannung angezeigt wird, sollte möglichst bald nachgeladen werden.

Hinweise für eigene Versuche:

 

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© Reinhard Weiß 2013, letzte Änderung: 23.11.2013 13:54 / 1