Ein Erhaltungsladegerät
von Günther Zöppel
Jedes Jahr im Spätherbst erinnert mich die beste aller Ehefrauen daran,
doch die zahlreichen im Garten verteilten Solarleuchten vor der Unbill
des nahenden Winters in Sicherheit zu bringen. Diesem Wunsch bin ich
auch immer nachgekommen, habe aber vergessen, die Akkus aus den
Leuchten zu entnehmen, was sich dann im Frühjahr rächte, denn diese
waren dann tiefentladen und streikten kapazitätsmäßig nach kurzer Zeit
bei einigen Regenerierversuchen. Daher habe ich mir ein
Erhaltungsladegerät gebaut, in das die Akkus während ihres
Winterschlafs eingesetzt werden. Die Schaltung geht auf einen Vorschlag
von „Strippenstrolch“
https://www.strippenstrolch.de/4-1-3-frischhalteschaltung.html?q=frischhalteschaltung
zurück und wurde etwas erweitert.
Die Schaltung selbst ist bei mir für 10 Akkus AAA (NiMh, 1,2 V)
ausgelegt, kann aber auch erweitert werden. Sie kann von einem Netzteil
(„Wandwarze“) oder auch von einer Solarzelle gespeist werden. Zur
Funktion: Eine NiMh-Zelle hat eine Ladeendspannung von 1,3 … 1,4
V, wenn man sie voll lädt und dann aus dem Ladegerät entnimmt. Das
entspricht ziemlich passend der Flußspannung zweier in Reihe
geschalteter Siliziumdioden. Schaltet man eine dritte Diode in Reihe,
kommt man etwa auf 1,95 – 2,1 V. Betrachtet man die Verbindungspunkte
der 3 Dioden mit dem Widerstand des jeweiligen Zweiges in der
Schaltung, so stellt sich dort diese Spannung ohne eingesetzten
Akku automatisch ein. Der Strom wird durch die Widerstände R1 …
Rx auf wenige mA begrenzt. Schaltet man jetzt einen Akku
plus eine in Reihe geschaltete Siliziumdiode (zur Verhinderung von
Rückwirkungen des linken auf den rechten Teil der Schaltung) dazu,
fließt dieser Strom durch den Akku, wenn dessen Spannung plus die
Flussspannung der einzelnen Diode kleiner als die vorherige am
Verbindungspunkt vorhandene Spannung ist. Der linke Diodenzweig sperrt
dann und der Akku wird mit einem durch R=560 Ohm begrenzten geringen
Strom erhaltungsgeladen. Sobald der Akku wieder voll ist und die
Spannung am Verbindungspunkt die vorherige Spannung im linken
Kreis übersteigen würde, wird der linke Kreis wieder leitend und der
Strom fließt wie vorher im linken Diodenkreis, während der rechte
sperrt. Dieser Vorgang wiederholt sich laufend, so bleibt der Akku
immer vollgeladen.
Zur Kontrolle wurde noch ein umgebautes Franzis-Messinstrument aus
einem Retroradio eingesetzt, welches eine neue mit „Front Designer“
gestaltete 3V-Skala erhielt. Mit einem 10-Stufen – Schalter kann jeder
Akku angewählt werden, welcher dann durch Druck auf den Taster mit
einem Laststrom von ca. 20mA beaufschlagt wird und somit kontrolliert
werden kann , ob die Spannung steht. Das entspricht etwa den realen
Betriebsbedingungen in einer Solarleuchte. Beim Messen muss dann
natürlich die Stromversorgung am Eingang des Gerätes abgeschaltet
werden, sonst würde man ja die von der Stromversorgung bereitgestellte
Ladespannung messen. Diese Abschaltfunktion könnte sinnvollerweise
gleich der Taster Ta1 mit übernehmen, der dann aber doppelpolig sein
müsste. Zur Energieoptimierung könnte man auch noch den 7805 durch
einen Schaltregler ersetzen, der einen höheren Wirkungsgrad besitzt,
aber das ist bei den geringen Strömen hier von nur untergeordnetem
Belang.
Eine bisher aufgebaute Testschaltung bestätigte die Erwartungen, die
getesteten Akkus behielten ihre Ladung, sie wurden immer per Solarzelle
frischgehalten. Daher habe ich mich entschlossen, die Schaltung nunmehr
in ein etwas robusteres Gehäuse einzubauen und hoffe, die Akkus danken
es mir im nächsten Frühjahr. Als Aufgabe steht nach positivem Test noch
an, weitere solche Geräte für andere Akkutypen zu bauen, um immer
vollgeladene Akkus für zahlreiche Versuche zu haben. Durch Speisung aus
einer Solarzelle ist das auch eine kosten- und umweltschonende Sache.
Günther Zöppel
Pockau, Nov. 2020
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