{"id":60,"date":"2017-05-30T14:53:30","date_gmt":"2017-05-30T12:53:30","guid":{"rendered":"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/absynth\/?page_id=60"},"modified":"2017-07-17T18:48:37","modified_gmt":"2017-07-17T16:48:37","slug":"1-2-batterie","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/absynth\/gruppen\/gruppe-1-netzteil\/1-2-batterie\/","title":{"rendered":"1.2: Batterie"},"content":{"rendered":"

\"g1k1EinleitungBSB2\"<\/a><\/p>\n

Zus\u00e4tzlich zum eigentlichen Netzteil soll Absynth auch mit Batterien betrieben werden
\nk\u00f6nnen. Die Anforderungen waren hier, dass die Batterie eine Mindestspannung von 15V
\nbereitstellt, einen Entladeschutz besitzt und auch innerhalb des Endger\u00e4ts geladen werden
\nkann. Aus alten Akkuschrauber Akkus wurden die Lithium-Ionen-Batterien ausgebaut,in
\ndem diese aufgebrochen, aus ihren Ladehalterungen entfernt, anschlie\u00dfend geladen und
\nauf ihre Funktionsf\u00e4higkeiten \u00fcberpr\u00fcft wurden. Bei den Batterien handelt es sich um
\n18650-Lithium-Ionen Batterien, die eine ungef\u00e4hre Ladeschlussspannung von 4.2V sowie
\neine Entladeschlussspannung von 2.5V besitzen. Die Kapazit\u00e4t der Batterien sind dabei
\nnicht von gro\u00dfer Bedeutung, da es bei der Stromversorgung mit den Batterien um ein
\n„Proof of Concept“geht und die Dauer des m\u00f6glichen Betriebs eher zweitrangig ist. Da die
\nSpannungsregelung, die die Ausgangsspannung unseres Netzteils regelt, mindestens eine
\nSpannung von 15V ben\u00f6tigt um diese auf die erforderlichen \u00b112V bzw. 5V zu regeln,
\nm\u00fcssen mindestens 7 Batterien in Reihe geschaltet werden. Um zus\u00e4tzlich noch den
\nerforderlichen Strom treiben zu k\u00f6nnen, werden 2 Str\u00e4nge parallel geschaltet. Jeweils 2
\nparallele Batterien werden an eins der Lademodule angeschlossen.<\/p>\n

Zum Laden der Batterie wird dabei ebenso die Komponenten eines Netzteils (Trafo, Gl\u00e4ttung,
\nSpannungsregelung) ben\u00f6tigt. F\u00fcr den Synthesizer werden aus alten Akku-Packs
\nausgebaute Lithium-Ionen-Akkus verwendet, die eine besondere I-U-Ladung ben\u00f6tigen.<\/p>\n

Anf\u00e4ngliche \u00dcberlegungen, die Ladung inklusive Entlade-\/Ladeschutz mittel eigen erstellter
\nPlatinen durchzuf\u00fchren, mussten jedoch aufgrund der Komplexit\u00e4t und dem immensen
\nArbeits-\/Kostenaufwand f\u00fcr eine einzelne Kleingruppe fallen gelassen werden. Es werden
\nfertige Lademodule verwendet, die einen Lade- und Entladeschutz beinhalten und die
\nBatterien im richtigen Verfahren laden. Diese Module bestehen aus einem TP4056, einem
\nLithium-Ionen-Batterie-Lader mit bereits integriertem thermischen Schutz sowie einem
\nBatterie-Sicherheits-IC (DW01), der die Batterien vor \u00dcberladung oder Tiefenentladung
\nsch\u00fctzt und somit ein Zerst\u00f6ren der Batterien verhindert. Im Falle der \u00dcberladung sperrt
\nder IC die Ladung bei 4.25V , im Falle der Entladung bei 2.4V . Das Lademodul l\u00e4dt
\ndie Batterien dann jeweils mit 1A. Da keine gesonderte Schaltung zum Balancen der
\neinzelnen Ladezust\u00e4nde der Batterien vorhanden sind, wird f\u00fcr jede Batterie (bzw. 2
\nparallele Batterien) ein eigenes Lademodul verwendet. Die typische Verschaltung des
\nTP4056 ist in folgender Abbildung zu sehen:<\/p>\n

\"g1k2TP4056-1\"<\/a><\/p>\n

Die Verschaltung des ICs hingegen ist in der nachstehenden Abbildung \u00a0zu sehen:<\/p>\n

\"g1k2DW01\"<\/a><\/p>\n

Die fertige Lade-Platine ist der n\u00e4chsten Abbildung dargestellt:<\/p>\n

\"g1k2TP4056-2\"<\/a><\/p>\n

Das Lademodul ben\u00f6tigt jedoch eine Spannung im Bereich von [4.5; 5.5] V. Da die beiden
\nHauptstr\u00e4nge aufgrund des hohen Leistungsbedarfs des Synthesizers nicht auch f\u00fcr das
\nLaden der Batterien verwendet werden k\u00f6nnen, wird dazu ein Trafo aus den Best\u00e4nden
\ndes Projektlabors verwendet. Dieser regelt die Netzspannung von 230V auf \u00b18V herunter.<\/p>\n

Im Anschluss daran muss diese Spannung erst noch gleichgerichtet und gegl\u00e4ttet werden.
\n\u00c4hnlich wie Kleingruppe 1 wird ebenfalls ein Gleichrichter mit anschlie\u00dfender Gl\u00e4ttung
\naufgebaut. Dabei werden die gleichen Dioden sowie Kondensatoren wie Kleingruppe 1
\nverwendet, jedoch nicht 4 Kondensatoren sondern aufgrund des geringeren Strombedarfs
\nnur 2. Auch unsere Spannungsregelung, die diese Spannung dann auf 5V herunter
\nregelt, wurde wie Gruppe 3 realisiert. Sowohl Gleichrichtung\/Gl\u00e4ttung als auch die
\nSpannungsregelung inklusive Bauteilwerten ist in nachstehender Abbildung zu erkennen. F\u00fcr die Spannungsregelung wird ebenfalls der Linear-Regler LM2596 benutzt. Dieser \u00fcbernimmt
\ndabei die aktiven Teile der Regelung (bspw. Takt-Gebung) f\u00fcr den dahinter liegenden
\nTiefsetzsteller, bestehend aus der Induktivit\u00e4t L1, dem Ausgangskoppelkondensator
\nCout sowie der Diode. Der Spannungsteiler oberhalb des LM2596 dient zur Regelung
\nder Ausgangsspannung. Die Bauteilwerte wurden mit Hilfe von Formeln aus dessen
\nDatenblatt bestimmt (siehe Kleingruppe 3).<\/p>\n

\"g1k2GR-GL-SR\"<\/a><\/p>\n

Ein gleichzeitiges Betreiben des Synthesizers mit Batterie und Netzspannung sollte
\nvermieden werden, da dies die Batterien auf lange Sicht sch\u00e4digt. Urspr\u00fcnglich war es
\nangedacht dies mit Hilfe einer Logikschaltung zu verhindern. Da jedoch bei einer
\nLogikschaltung im Schaltzeitpunkt kein Strom flie\u00dft, w\u00fcrde dies ein abruptes
\nAusschalten des Synthesizers nach sich ziehen. Dieser Schutz wurde deswegen mit Relais
\nrealisiert, die jeweils zwischengeschaltet werden. Ein Relais dabei zwischen Trafo der
\nBatterie und den Lademodulen sowie ein Relais zwischen den Batteriepacks und der
\nSpannungsregelung am Ausgang des Netzteils. Die Relais wurden dabei so dimensioniert,
\ndass sie dem entsprechend flie\u00dfenden Strom standhalten. Die Relais schalten demnach
\nimmer zwischen den verschiedenen Betriebsmodi, je nachdem ob gerade Netzspannung
\nam Synthesizer anliegt, die Batterien geladen werden sollen oder nicht. Die Relais auf
\nder Platine sind in\u00a0folgender Abb. zu erkennen:<\/p>\n

\"g1k2Relais\"<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Zus\u00e4tzlich zum eigentlichen Netzteil soll Absynth auch mit Batterien betrieben werden k\u00f6nnen. Die Anforderungen waren hier, dass die Batterie eine Mindestspannung von 15V bereitstellt, einen Entladeschutz besitzt und auch innerhalb des Endger\u00e4ts geladen werden kann. Aus alten Akkuschrauber Akkus wurden die Lithium-Ionen-Batterien ausgebaut,in dem diese aufgebrochen, aus ihren Ladehalterungen entfernt, anschlie\u00dfend geladen und auf ihre […]<\/p>\n","protected":false},"author":55,"featured_media":0,"parent":32,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/absynth\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/60"}],"collection":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/absynth\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/absynth\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/absynth\/wp-json\/wp\/v2\/users\/55"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/absynth\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=60"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/absynth\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/60\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":493,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/absynth\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/60\/revisions\/493"}],"up":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/absynth\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/32"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/absynth\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=60"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}