1. Infos zur Canon Powershot - Stromverbrauch:
Mit dem Adapter DR-100 habe ich mal folgende Ströme aufgenommen : (Datenspeicher : IBM Microdrive 340 MB)
| Playback Modus | 510 mA |
| Playback Modus, MD läuft | 650 mA |
| Aufnahme Modus Leerlauf | 840 mA |
| Aufnahme Modus Zoom | 1030 mA |
| Aufnahme Modus, Ohne Display | 150 mA |
| Aufnahme Modus, Entfernungsmesser aktiv, MD läuft | 1130 mA |
| Aufnahme Modus, Knopf halb gedrückt | 1070 mA |
| Aufnahme Modus, Knopf ganz gedrückt, MD läuft | 1240 mA |
| Aufnahme Modus, Ohne Display | 150 mA |
| Aufnahme Modus, Ohne Display, Entfernungsmesser aktiv | 770 mA |
| Aufnahme Modus, Ohne Display, Knopf ganz gedrückt, MD läuft | 1130 mA |
Damit kann man ungefähr den Bedarf der Komponenten abschätzen : (Man beachte den Strombedarf des Display!)
| Zoom | 190 mA |
| Display | 690 mA |
| Entfernungsmesser | 60 mA |
| Platte Standby | 20 mA |
| Platte Lesen | 140 mA |
| Platte Schreiben | 260 mA |
2. Akkugrundlagen:
In diesem Gerät soll die Technik des Konstantstromladens verwendet werden. Mit Hilfe einer Konstantstromquelle wird
ein Ladestrom von I=600mAh in den Akku gegeben. Rechnet man den Faktor 1,4 mit ein kommt man auf die
ungefähre Ladezeit von eineinhalb Stunden. Sollte die Schaltung einmal fehlerfrei funktionieren (incl. aller Abschalt
mechanismen) kann die Zeit durch erhöhen des Stromes verkürzt werden.
Fließt nun der Strom I in den Akku, steigt langsam die Spannung U über dem Akkupack an. Durch die chemischen
Reaktionen wird der Akku erwärmt. Zur Erkennung des Abschaltzeitpunktes sollen zwei Effekte genutzt werden:
1. Das -dV Verfahren : D.h. Wenn die Spg. U ihrern Hochpunkt überschritten hat und wieder abfällt.
Dieser Rückgang der Spannung beträgt ca. 10mV pro Zelle bei MH-Akkus.
2. dT : Steigt die Temperatur übermäßig schnell an, so ist dies eine Indiz auf ein Ladeende.
Dazu muss in einer Minute der Wert des NTC um mind. 4% sinken.
(Oder : min. 0,3Grad/Min. Nonminal 0,6Grad/Min. Max. ca 1,2Grad/Min)
Ist das Ende der Ladung erreicht, soll nur noch 1/30 des Ladestromes in den Akku fließen = Erhaltungsladung.
Theoretische Ladekurve mit Spannung und Temperatur, einem IC-Datenblatt entnommen:
Der 220V-Lader von Canon benötigt ca. 45 Minuten für eine Ladung. Ein 625mAH Akku * 1,4 müsste mit
1,17A geladen werden, damit er in 45 min. voll ist ....
Zeichnen wir doch einfach mal eine Ladekurve auf ! Ein Akku von der Digitalkamera der definiert entladen wurde bis
die Kamera abgeschaltet hat und los gehts:
Y-Achse : Spannung am Akkupack in Volt
X-Achse : Zeit in Sekunden
Zeichnet man sich nun dU/dt auf (bei Zeitschritten von t=60sek):
Y-Achse : dU/dt (bei t=60sek.) in Volt/Minute
X-Achse : Zeit in Sekunden
Hier erkennt man, das die Spannung von Minute zu Minute immer weniger steigt, bis sie eine Gerade einnimmt.
Sobald dieser Punkt erreicht ist erkennt das Ladegerät das Ladeende (und natürlich an der Temperatur!)
Damit kommen wir auch zum Temperatursignal. Misst man die Spannung des mittleren Pins während
der Ladung, so kann daraus später die ungefähre Temperatur errechnet werden:
X-Achse : Zeit in Sekunden
Y1 - Grün : Spannung am mittleren Pin des Akkupacks
Y2 - Rot : Per Faustformel errechnete Temperatur des NTC
Intern geht der mittlere Pin über 13,6kOhm nach +5,08V (in meinem Ladegerät). Aus der gemessenen Spannung
kann also der Widerstandswert des NTC errechnet werden.
Für einen 10k-NTC-Widerstand gilt dann folgende Faustformel:
RNTC = 21000*EXP (-0,029492 * Temp[°C])
3. Der Akkupack:
Der Akkupack besteht aus 5 einzelnen Metall-Hydrid Zellen von je 650mAh. Da der Pack schnellladefähig ist,
hat Canon ihm noch einen Temperatursensor in Form eines NTC-Widerstands mit reingepackt.
Der Widerstand des NTC beträgt bei Raumtemperatur(25C) ca. 9.6kOhm und sinkt gegen Ladeende auf 4,38kOhm
ab, was einer Temperatur von ca. 53C entspricht.
Akkupack der Powershot S20 Kamera
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4. Prinzipschaltung:
Der Spannungsregler versorgt den PIC und den U/F-Wandler mit Strom. Der PIC kann den MOSFET steuern (Ladestrom
an oder aus) und die Wahl treffen, ob die Spannung oder die Temperatur des Akkupacks gemessen werden soll.
Als Anzeige kommt ein Zwei Zeilen LCD-Display zum Einsatz.
5. Realisierung:
Die Sourcecode-Reste gibts hier (hab ich nicht weiterentwickelt...) :