Entlader für NC - Akkus

Nickel-Cadmium Akkus wollen gepflegt werden. Das bedeutet unter anderem, daß es für einen Akku auf Dauer schlecht ist, wenn er nur halb entladen wird. Er 'merkt' sich diesen Umstand und reduziert seine Leistung entsprechend. Man spricht auch vom 'Memory-Effekt'.

Um diesem Memory-Effekt gegenzusteuern, habe ich mir einen Entlader gebaut. Natürlich kann ein NC-Akku auch mit einer simplen Glühbirne entladen werden. Dann darf man ihn allerdings nicht aus den Augen lassen, denn es gibt nichts Schlimmeres für einen NC-Akku als eine Tiefentladung. Dieses Risiko wollte ich erst gar nicht eingehen, also musste eine kleine Elektronik her, die den Entladevorgang überwacht und bei erreichen der Entladeschlussspannung den Vorgang abbricht. Nachdem ein Laboraufbau auf einer Streifenrasterplatine die Funktionsfähigkeit der Schaltung nachwies, habe ich dann ein Layout entworfen und davon Platinen angefertigt. Eingebaut in ein Gehäuse, sieht der Entladevorgang dann so aus: Akku anstecken, Knopf drücken und vergessen.

Die Schaltung:

Die Entladung selbst erfolgt über den Widerstand R1. Er ist so dimensioniert, daß ein Entladestrom von etwa 200 mA fliest. Der Widerstand wird über das Relais Rel1 an den Akku gelegt, wobei das Relais selbsthaltend betrieben wird, d.h während des Entladens ist das Relais angezogen. Fällt das Relais ab, so wird die gesamte Schaltung vom Akku getrennt und es fliest kein weiterer Strom mehr.

Zentrales Element ist der Operationsverstärker IC1. Er vergleicht ständig die Akkuspannung mit einer Referenzspannung. Unterschreitet die Akkuspannung die Referenzspannung, so fällt der Ausgang auf 0Volt und der nachgesteuerte Transistor entzieht dem Relais den Strom. Dieses fällt daraufhin ab und entzieht der ganzen Schaltung die Stromversorgung. Zum Starten des Entladevorgangs überbrückt der Taster das Relais und legt die Versorgungsspannung an die Schaltung an. Ist die Versorgungsspannung über der Referenzspannung, so wird der Transistor leitend geschaltet und damit zieht auch das Relais an, die Schaltung bleibt auch weiterhin an der Spannungsquelle und R1 entlädt den Akku.  Die Referenzspannung wird mit der Zener-Diode D1 gewonnen. Die Akkuspannung wird mit einem Spannungsteiler P1 auf das Niveau der Referenzspannung gebracht. Dadurch ist es möglich, die Schaltung für eine beliebige Akku-Zellenzahl zu verwenden. Ich benutze sie für Akkus mit 5 bzw. 6 Zellen.

Der Aufbau:

Durch die Verwendung einer gedruckten Schaltung bereitet der Aufbau keine großen Probleme. Wer sich das Ätzen von Platinen nicht zutraut, möge sich mit dem Autor in Verbindung setzen. Eine kleinere Zahl von Platinen kann ich durchaus ohne Probleme anfertigen.

Die Platine muß zunächst mal mit Aussparungen versehen werden. Unter dem Widerstand R1 muß unbedingt eine Aussparung angebracht werden, da der Entladewiderstand heiß wird (irgendwo muß die Energie ja hin). Liegt der Widerstand auf der Platine auf, dann würde sich die komplette Elektronik unnötig aufheizen. Auch ist so später im Gehäuse eine bessere Wärmeabfuhr durch Lüftungslöcher gewährleistet. Auch ist es sinnvoll, sich 2 Schlitze zur Zugentlastung des Akku Kabels anzufertigen. Das Kabel wird dann einfach durch die Schlitze geführt. Seinen wir uns ehrlich: Auch wenn jeder weiß, das man Steckverbindungen nicht durch Ziehen am Kabel trennt, in der Praxis geschieht genau das.

Das Einlöten selbst erfolgt nach altbewährtem Muster: Zunächst die kleinen Bauteile, wie Dioden und Widerstände, danach das IC und das Relais. Der Aufbau ist unkritisch. Wird für das IC eine Fassung benutzt, kann eigentlich nichts schiefgehen, die restlichen Bauteile sind nicht übermäßig wärmeempfindlich oder anfällig gegen statische Aufladung.

Der Einbau:

Ist die Schaltung soweit fertig wird sie in ein Gehäuse eingepasst. Wichtig: Über und unter dem Entladewiderstand unbedingt genügend Luftlöcher anbringen. Der Widerstand wird heiß!
Im Gehäuse werden noch Löcher für die Kabeldurchführung, sowie je ein Loch für den Taster und die LED angebracht. Danach kann das Ganze mal probehalber zusammengebaut werden. Das von mir verwendete Gehäuse ist gerade so dimensioniert, daß die Schaltung darin leicht klemmt, dadurch spare ich mir eine Befestigung der Schaltung im Gehäuse.

Der Abgleich:

Zu guter letzt muß die Schaltung noch abgeglichen werden. Am Potentiometer wird die Akkuspannung soweit heruntergeteilt, daß sie mit der Referenzspannung übereinstimmt. Zum Abgleich gibt es mehrere Möglichkeiten. Am schnellsten geht es, wenn ein regelbares Netzteil zur Verfügung steht. Regeln Sie es auf die Entladeschlussspannung ein und drehen Sie solange am Potentiometer, bis das Relais abfällt (die LED erlischt). Als Rechenbeispiel: Eine Akkuzelle hat normalerweise eine Entladeschlussspannung von 1 Volt. Ein 6-zelliger Akku hat demnach eine Schlussspannung von 6 Volt.
Besitzen Sie kein regelbares Netzteil, so können sie auch einen Akku an die Schaltung hängen. Zusätzlich klemmen sie ein Voltmeter an, und überwachen die momentane Akkuspannung mit dem Voltmeter. Sind 6 Volt (bei 6 Zellen) erreicht, drehen Sie wieder am Potentionmeter, bis das Relais abfällt.

Die Layoutseite:

Die Bestückungsseite: