Dienstag, 23. Juni 2015

Ladekontrollleuchte mit TL431



Bild - Ladekontrollleuchte mit TL431
Ladekontrollleuchte mit TL431
Wenn ein Fahrzeugmotor nicht oder nur unwillig startet hat das meist zwei mögliche Ursachen. Entweder die Batterie oder der Tank ist leer. Um zumindest Ersteres zu verhindern haben auch moderne PKWs noch eine rote Ladekontrollleuchte. So kann zwar nicht der Ladezustand oder die aktuelle Spannung der Batterie geprüft werden, aber es kann zumindest sicher gestellt werden, dass die Batterie bei laufenden Motor geladen wird.
Genau das habe ich mir auch gewünscht. (Im konkreten Fall an einer Simson S51 mit 6V Anlage.)

Weil es nicht so einfach ist, die Lampe leuchten zu lassen, wenn mehr Strom der Batterie entnommen wird als hinein fließt, wird der Schaltpunkt einfach über die Ladeschlussspannung definiert. Bei einer 6V Blei-Batterie sind das 6,9V und bei einer 12V Blei-Batterie 13,8V. Erste Versuche mit einem PNP Transistor brachten nicht die gewünschte Genauigkeit. In einem Forum erhielt ich den Tipp, doch einen TL431 zu verwenden. Der TL431 ist laut Datenblatt eine "Programmable Voltage Reference".

Der Baustein, im freundlichen TO92 Gehäuse, arbeitet wie eine einstellbare Z-Diode. Mit einem Spannungsteiler an Vref lässt sich die Ausgangsspannung zwischen circa 2,5V und 36V stufenlos einstellen. Da intern ein Operationsverstärker genutzt wird schaltet der 431 mit hoher Genauigkeit.




Die zweite Diode (D1) ist nötig, weil die Spannung des 431 mindestens 2,5V beträgt. Die rote LED geht aber erst bei circa 1,9V aus. Durch die Diode wird die minimale Spannung auf circa 2,6V erhöht. Der Spannungsteiler aus R3 und R2 lässt sich mit folgender Formel oder diesem Online Tool bestimmen.

Vout = (1+(R3/R2))*Vref




Für die gewählten Widerstände ergibt sich genau die Schaltspannung von 6,9V.


Die Schaltung wurde auf Lochrasterplatine gelötet und mit Silikon vergossen.

Kommentare:

  1. Hallo Paul,
    eine tolle Seite hast du dir da angelegt. Ich bin beeindruckt, von der Vielfalt deiner Hobbyaktivitäten, sei es auf elektronischer Ebene oder auf handwerklicher, wie Alu gießen u.ä. Ich bin noch nicht ganz durch mit deinem Blog, da fiel mir deine Schaltung für eine Ladekontrolle auf. Mit KFZ-Elektrik kenn ich mich ein wenig aus, aber ich in Sachen Elektronik bin ich absoluter Laie. So hoffe ich, ein paar Tips von dir zu erhalten. Ich stehe vor dem gleichen Problem. Ich möchte eine Ladekontrolle in ein Fahrzeug integrieren. Es handelt sich bei mir um eine AWO mit einer 12volt-Anlage. Allerdings soll als Kontrollleuchte die originale 12v, 3w Becherbirne dienen. Kannst du mir die Schaltung erklären? Ist z.B. Vref die Differenz zwischen V-batterie und V-lima?
    Ist Vout=V-lima oder Vout=V-batt? Anhand der Fragen ist schon erkennbar, das ich Null Durchblick habe. Kannst du mir bitte helfen eine Schaltung zu erstellen, die mit der Becherbirne funktioniert? Schreib bitte an eilav69@yahoo.de
    Vielen Dank für deine Mühe und viele Grüße.

    AntwortenLöschen
    Antworten
    1. Hallo,
      Vref ist die Spannung, ab der der TL431 schaltet. Das sind immer 2,495V. Die beiden Widerstände R3 und R2 (-> Spannungsteiler googlen) müssen also richtig dimensioniert werden. In deinem Fall wären das: R3=4,7k und R2=1k.

      Ich würde natürlich bei LEDs bleiben, weil sie langlebiger sind als Glühbirnen. Wenn du deine Glühbirne ansteuern möchtest, kannst du z.B. den BD135 als Leistungsschalter nutzen. Dieser ist billig und leicht erhältlich. Statt der Diode D1 wird die Basis des NPN-Transistors mit 1k Basiswiderstand angeschlossen. (ggf. "Transistor als Schalter" googeln)

      Ich hoffe die weitergeholfen zu haben. Mir fehlt gerade die Zeit um ausführlicher zu antworten, weil ich viel für die Uni machen muss.

      Grüße
      Paul

      Löschen
  2. Hallo Paul,
    deine Ausführungen helfen mir schon ein ganzes Stück weiter. Ich werde deine Tipps umsetzen und die Schaltung nachbauen.
    Vielen Dank für deine Hilfe.
    Grüße.

    AntwortenLöschen