Sollte mein mit NiMH-Akkus betriebener Schaltkreis/Gerät beim Laden die Stromquelle wechseln?

Einzelheiten

Batterieversorgung: 2,4 V (2x NiMH 1,2 V - 1500 mAh Batterien)

Ladeversorgung: 5V (USB Power Adapter / Wall Wart)

Schaltregler/Controller: NCP1450A 3,3 V Step-Up-Boost-Versorgungsspannung


Schaltungsbeschreibung

Stromverbrauch: Der Stromkreis ist jeden Tag für 12 (15 Sekunden) Intervalle voll eingeschaltet und verbraucht 150 mA Strom (insgesamt 3 Minuten in 24 Stunden). Die Schaltung verbraucht im Schlaf etwa 50 uA Strom.

Schaltungsaufbau: Einfach ausgedrückt besteht die Schaltung aus einer MCU, die Sensorwerte liest und die Ausgabe an Peripheriegeräte basierend auf Sensoren und Zeitintervallen steuert.

Batterieladung: Die primäre MCU oder optional eine dedizierte sekundäre MCU steuert die Batterieladung und -wartung.

Verwendung und Anwendung: Das Gerät ist in erster Linie für den Batteriebetrieb vorgesehen, kann aber genauso gut in Reichweite einer Steckdose platziert werden, wo es für längere Zeit oder sogar auf unbestimmte Zeit an das mitgelieferte dedizierte 5-V-Netzteil angeschlossen bleiben kann.


Fragen und Bedenken

Bedenken: In einem Schaltkreis, der so konstruiert ist, dass er ständig Strom aus den Batterien zieht, wird die Batterielebensdauer verkürzt und die Batterien werden beschädigt, da sie ständig geladen und entladen werden, selbst wenn das optionale dedizierte Netzteil zum Laden und Warten angeschlossen ist. Außerdem kann es schwierig sein, die genaue Batteriekapazität zu ermitteln, sobald die anfängliche Ladesequenz abgeschlossen ist, was zu Über- oder Unterladung führen kann.

Frage 1: Sind meine Bedenken begründet? Oder wird alternativ jede potenzielle Verkürzung der Lebensdauer/Schädigung ausreichend belanglos sein, um die Notwendigkeit einer alternativen Konstruktionslösung zu überflüssig zu machen?

Frage 2: Angenommen, meine Bedenken sind begründet, was ist ein geeignetes Design, um die Batterien vom Stromkreis zu isolieren, während das Gerät an die dedizierte Stromversorgung angeschlossen ist, und dennoch das Laden und Warten der Batterien zu erleichtern?


Bitte antworten Sie mit Ihren Ideen und Designüberlegungen. Ihr Beitrag wird sehr geschätzt, da ich nicht viel Erfahrung in diesem Bereich habe.

Ich versuche, Q2 zu verstehen - Warum möchten Sie die Batterien vom 3,3-V-Umschalter (?) Isolieren, wenn sie geladen werden? Versorgt das 3v3 nicht die MCU, die Sie zum Laden des Akkus benötigen?
Ich schlug vor, die Batterien "nur" zu isolieren, während die sekundäre Stromversorgung angeschlossen ist, die die MCU über den 3,3-V-Umschalter mit Strom versorgt, wenn sie angeschlossen ist.
Wie planen Sie die Regelung der Batterieladespannung/-strom? Mit einem dedizierten IC oder unter Mikrocontroller-Steuerung? Außerdem kann Ihr Aufwärtsregler bei sehr geringer Stromaufnahme ineffizient arbeiten.
Um dies weiter auszuführen, würde das vorgeschlagene Szenario die Stromversorgung des 3,3-V-Umschalters von der Batterie auf die Wandsteckdose tauschen. Die Batterien werden dann von jeglicher Stromentnahme isoliert. Der Switcher wird von der Wandsteckdose mit Strom versorgt und versorgt weiterhin die MCU mit Strom, die die Batterieladung aufrechterhält. Einfach ausgedrückt: Sobald das Gerät über eine Steckdose "eingesteckt" wird, wird das Gerät zu einem Batterieladegerät und zieht keinen Strom aus den Batterien. Die zuvor vorgeschlagene Methode in meinen "Bedenken" ist, dass die Batterien "IMMER" die Stromaufnahme an den Umschalter und die Schaltung liefern.
@ pjc50 - Ich plane, nur eine MCU für alle Aspekte der Schaltung sowie das Laden der Batterie zu verwenden. Die Anzahl der verfügbaren I/O-Pins kann jedoch die Notwendigkeit einer dedizierten Lade-MCU erfordern. Ich werde Spannungsmessungen und Temperaturmessungen der Batterien verwenden, um den Ladestrom zu steuern. Ich habe mir die Effizienz des Boost-Controllers bei niedrigem Strom nicht angesehen. Der Boost-Controller verfügt jedoch über einen Schlafmodus, und die Schaltung kann so ausgelegt sein, dass sie den Boost in den Ruhezustand versetzt und möglicherweise während der MCU-Ruhezeit direkt aus den Batterien zieht.
Wenn Sie den 3,3-V-Schaltwandler während des Netzbetriebs von der Batterie trennen, muss Ihr Aufwärtswandler auf einen Buck-Boost-Typ umgestellt werden, da Sie angegeben haben, dass der Netzstecker 5 V liefert.
@MichaelKaras Die 5-V-Versorgung kann vor VIN am Boost-Controller mit Dioden oder einem kostengünstigen Regler heruntergesetzt werden oder alternativ heruntergestuft werden und den Boost-Controller vollständig umgehen.
Um nicht vom Thema abzukommen, ist meine Hauptsorge, ob die Batterielebensdauer durch eine Last (Stromaufnahme) und gleichzeitige Ladung über längere Zeiträume beeinträchtigt wird oder nicht. Wäre es klüger, den Batteriestromkreis zu isolieren, während das Gerät für längere Zeit "eingesteckt" ist?

Antworten (1)

Ich denke, die Antwort auf diese Frage lautet "Ja": zB Panasonic - Nickel Metal Hydride Batteries - Technical Handbook 2000 sagt ausdrücklich, dass Sie NiMH nicht erhaltungsladen können, außer für einen definierten Zeitraum von einigen Stunden nach dem Schnellladen. Bei NiMH müssen Sie die Spannung während des Ladevorgangs sorgfältig messen, um nach dem "Ladeende"-Zustand zu suchen. Wenn ein Stromkreis direkt von der Batterie betrieben wird, wird dies ebenfalls schwieriger.

Sie könnten jedoch Folgendes tun:

  • Beim Einstecken starten Sie den Ladevorgang
  • Beenden Sie den Ladevorgang wie gewohnt (Erkennung von Spannungseinbrüchen) und stellen Sie einen Timer ein
  • Nach ca. 24 Stunden den Ladezyklus erneut auslösen

Oder wählen Sie eine andere Batteriechemie, die erhaltungsgeladen werden kann, wie z. B. NiCad.

Sollte mein mit NiMH-Akkus betriebener Schaltkreis/Gerät beim Laden die Stromquelle wechseln?
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