Lithium-Ionen Akku der Digital Ixus mit dem Fahrraddynamo aufladen
Aufgabe der Ladeschaltung ist es, einen max. Ladestrom von 350 mA bereitzustellen. Diese Begrenzung dient zum Schutz des Akkus und besseren Abschätzen der zum vollständigen Aufladen notwendigen Fahrrad-km. Die Praxis hat gezeigt, daß er mit diesem Ladestrom nach etwa 40-60 km voll aufgeladen ist. Eine LED zur Ladekontrolle zeigt an, ob ein entsprechender Ladestrom durch den Akku fließt. Es gibt keinen automatischen Mechanismus zum Beenden des Ladevorgangs. Die Ladezeit muß unbedingt verantwortungsvoll selbst im Auge gehalten werden! (Aber wer fährt schon gern mit Dynamo, wenn's auch ohne geht...?)
Die Strombegrenzung wird durch einen als Konstantstromquelle geschalteten Feldeffekttransistor (FET) erreicht. Die Kennwerte des FET sind einer starken Serienstreuung unterworfen. Aus diesem Grund und zur Einstellung des gewünschten Ladestroms wird zunächst ein regelbarer Widerstand Rs zum Abgleich verwendet, der später (wie in der Ausführung auf den Photos) durch entsprechende Metallschicht-Widerstände ersetzt werden kann.
Der FET benötigt am Steuereingang (Gate) eine über den gesamten Bereich der Versorgungsspannung möglichst konstante Steuerspannung oberhalb der max. "Gate Threshold Voltage" des FET von 2-4 V. Diese Steuerspannung wird durch eine Z-Diode mit 4.7 V bereitgestellt. Wegen der hohen Spannungsschwankungen des Dynamos wird die Spannung an der Z-Diode zusätzlich stabilisiert, indem sie nicht über einen Vorwiderstand sondern über einen ebenfalls als Konstantstromquelle geschalteten FET mit einem Strom von ca. 10 mA betrieben wird. Dieser kleinere FET besitzt eine andere Bauart, durch die er keine weitere Beschaltung benötigt. Die Stabilisierung der Spannung ist deshalb so wichtig, weil der Laststrom durch den Akku mit dem hohen Verstärkungsfaktor des FET auf Schwankungen der Steuerspannung reagiert.
Die Leuchtdiode (LED) zur Ladekontrolle wird parallel zu einem Widerstand im Lastzweig der Schaltung betrieben. Der Wert für diesen Widerstand wird durch den gewünschten Ladestrom und die Betriebsspannung der verwendeten LED bestimmt. Die Diode leuchtet nur, wenn wirklich ein Ladestrom in der gewünschten Größenordnung durch den Akku fließt.
Bauanleitung
Die Schaltung kann für private Zwecke unter folgenden Bedingungen nachgebaut werden:
Der Nachbau erfolgt auf eigene Gefahr: Die Autoren übernehmen keinerlei Garantie für die Funktionsfähigkeit oder die Verwendbarkeit nachgebauter Schaltungen. Die Autoren übernehmen keinerlei Haftung Für Personen- oder Sachschäden, die durch den Nachbau oder die Verwendung nachgebauter Schaltungen verursacht werden.
Den echten Bastlern mit der "Lizenz zum Löten" wird für einen Nachbau der obige Schaltplan und die Stückliste reichen. Für alle anderen gibt's unten eine Schritt-Für-Schritt-Anleitung.
| 5 Schottky-Dioden SB 130, 1A, 30V | 16 48 28 FH |
| 1 Elektrolytkondensator (Elko) 470 yF 35/40 V | 47 25 30 FH |
| 1 Feldeffekttransistor (FET) BF 245 C (A,B) | 15 71 20 FH |
| 1 Feldeffekttransistor (FET) IRF 520 N | 15 87 20 FH |
| 1 Zener-Diode 4,7 V 1W | 18 05 64 FH |
| 1 LED 5 mm rot diffus | 18 45 43 FH |
| 1 Metallschicht-R 5,6 Ohm 0,6 W | 41 79 55 FH |
| 6 Metallschicht-R 1 Ohm 0,6 W | 41 77 77 FH |
| 1 Spindel-Trimmpoti o-10 Ohm | 42 50 10 FH |
| 1 Keramik-Widerstand 10 Ohm 5 W | 41 01 10 FH |
| 1 Lochraster-Platine (Stück ca. 3x10cm reicht) | 52 77 69 FH |
Neben Lötkolben & Litze werden ein einfaches Universal-Netzteil mit ca. 500 mA und verschiedenen einstellbaren Spannungen sowie ein elektisches Meßgerät benötigt. (z.B. Conrad: Netzteilt PA5oo 3-12 V 12 01 42 FH; Digital-Multimeter VC 555 12 01 42 FH).
Am einfachsten zu bauen ist die 'Stick-Version' auf einem Stück Lochraster-Platine (Photo oben, kann später z.B. mit Heißkleber versiegelt werden). Die "Leiterbahnen" werden dabei durch die auf der Unterseite der Platine passend gekürzt und gebogenen Anschlußdrähte realisiert. Individuell zu lösen ist die Akku-Halterung. Natürlich kann man auch alles frei verdrahtet in ein Gehäuse bauen. Der Aufbau wird in vier Schritten durchgeführt:
1. Gleichrichtung
2. Steuerspannung stabilisieren
3. Leistungs FET und Kalibrierung
4. Ladekontrolle und Entladeschutz
Anpassungen für andere Akkus
Weil sicher nicht jeder Interessierte eine Digital Ixus sein Eigen nennt, wird hier auf die Möglichkeiten eingegangen, auch Lithium-Ionen Akkus mit anderen Kennwerten mit der Schaltung zu laden bzw. einige Bauteile der Schaltung an die Kennwerte anzupassen.