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Kondensator-Akku
Goldcap als Energiespeicher
Eine interessante Alternative zu Einweg-Batterien und Akkus stellen Goldcaps mit ihrer enormen Kapazität dar. Sie können blitzschnell geladen und mit einem hohen Strom entladen werden – allerdings sind diese Bauteile nur für sehr geringe Spannungen ausgelegt. Doch dem lässt sich mit etwas Elektronik abhelfen.
9-V-Blockbatterien werden oft in Geräten mit geringem Strombedarf und geringer Einschaltdauer eingesetzt. Deshalb kommt es häufig vor, dass die Batterie gerade dann leer ist, wenn man sie am dringendsten braucht. Da hilft auch kein NiCd-Akku, denn er verträgt lange Leerlaufzeiten noch schlechter als Batterien. Aber ein Supercap kann helfen, denn er ist im Bedarf blitzschnell aufgeladen und bleibt auch nach Jahren immer einsatzbereit. Ein kleiner Spannungswandler setzt die Spannung des Kondensators auf 9 V hoch. Dank der geringen Baugröße des Supercaps mit 10 F und 2,3 V passt alles auf eine Platine von der Größe einer Blockbatterie.
9-V-Blockbatterien werden oft in Geräten mit geringem Strombedarf und geringer Einschaltdauer eingesetzt. Deshalb kommt es häufig vor, dass die Batterie gerade dann leer ist, wenn man sie am dringendsten braucht. Da hilft auch kein NiCd-Akku, denn er verträgt lange Leerlaufzeiten noch schlechter als Batterien. Aber ein Supercap kann helfen, denn er ist im Bedarf blitzschnell aufgeladen und bleibt auch nach Jahren immer einsatzbereit. Ein kleiner Spannungswandler setzt die Spannung des Kondensators auf 9 V hoch. Dank der geringen Baugröße des Supercaps mit 10 F und 2,3 V passt alles auf eine Platine von der Größe einer Blockbatterie.
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Extra-Info / Update
Leserbrief
Das Mini-Projekt "Kondensator-Akku" (Elektor 9/2003) hat aber gleich ein paar Bugs. Der Wichtigste (und der Rest in absteigender Reihenfolge):
Der Gold-Cap wird schön über R1 und R2 entladen. Da hätte noch eine Diode nach der Ladeschaltung hingehört. Demgemäß kann die Angabe von 2 mA Leerlaufstrom so nicht stimmen, da R1 in Serie mit R2 schon mehr ziehen bei 2,3 V. Außerdem belastet der Spannungsregler auch nochmal, weil Strom in seinen Ausgang "hineinläuft".
Die falsch gepolte BE-Strecke eines Tansistors als Z-Diode zu missbrauchen ist ja wohl ein Witz für eine Nachbauschaltung. Die Z-Spannung streut viel zu stark hierfür. Weiter wäre ein Transistortyp mit hoher Stromverstärkung (C-Typ) besser für den Leerlaufstrom. Dann hätte R3 höher (ca. 4,7 k) gewählt werden können. Zum Schluss ist D2 eindeutig unterdimensioniert. Im Belastungsfall nämlich wird die Spannung des Goldcaps voll über die Spule und die Diode an die Last gelegt und dementsprechend hohe Ströme sind zu erwarten. Besser wäre also eine übliche Schottky-Diode > 1A oder zur Not auch eine 1N4002.
Es stimmt auch nicht, dass der Innenwiderstand der Spule unter 1 Ohm sein soll - nur der Wirkungsgrad sinkt natürlich mit seiner Höhe. Der Hinweis wäre besser gewesen. Und: Eine kleine Info über den maximalen Ausgangsstrom oder eine Grafik Wirkungsgrad X Strom wäre auch wissenswert gewesen.
Dr. Thomas Scherer
Das mit der fehlenden Diode habe ich auch schon bemerkt (siehe Nachlese) und ist passiert, weil ich Ladeteil und Spannungswandler getrennt betreibe, was man ja auch am Foto sieht.
Die Ersatz-Zenerdiode ist KEIN Witz, sondern hier genau richtig. Sie muss ja nur genauer sein als eine Batterie. Außerdem passt es gut zum Charakter der Miniprojekte, denn ein Transistor liegt bei jedem herum, die passende Z-Diode nicht. Ich habe mit dieser Verwendung eines Transistors bisher nur gute Erfahrung. Die Toleranz der Zenerspannung schätze ich auf 10 %.
Den Kurzschlussstrom eines Goldcap habe ich mit 6 A gemessen. Da würde eine größere Diode auch nichts helfen, da müsste schon eine Sicherung her. Aber eine Alkalibatterie hat auch keine und bringt Ähnliches zustande. Ich persönlich finde es besser, wenn beim Kurzschluss die Diode abfackelt und nicht die Drossel. Dann hat man wieder was gelernt und lötet eine neue ein.
Man kann natürlich jedes Projekt noch perfekter machen, aber hier liegt der Schwerpunkt auf möglichst einfacher Technik. Das hat zumindest einen Leser schon dazu animiert, aus dem Wandler etwas Anderes zu bauen. Es muss nicht immer alles bis zum Letzten ausgefeilt sein ;-)
Burkhard Kainka
Update:
Der Kondensator-Akku aus Heft 9/03 leidet unter einer Schwäche, wenn man, wie im Schaltbild gezeigt, Laderegler und Spannungswandler zusammenschaltet. Der Entladestrom durch en Laderegler ist nämlich mit ca. 5 mA relativ groß. Man kann entweder eine zusätzliche Diode zwischen LM317T und Supercap einbauen oder beides durch einen Jumper, Schalter oder Stecker trennen.
Das Mini-Projekt "Kondensator-Akku" (Elektor 9/2003) hat aber gleich ein paar Bugs. Der Wichtigste (und der Rest in absteigender Reihenfolge):
Der Gold-Cap wird schön über R1 und R2 entladen. Da hätte noch eine Diode nach der Ladeschaltung hingehört. Demgemäß kann die Angabe von 2 mA Leerlaufstrom so nicht stimmen, da R1 in Serie mit R2 schon mehr ziehen bei 2,3 V. Außerdem belastet der Spannungsregler auch nochmal, weil Strom in seinen Ausgang "hineinläuft".
Die falsch gepolte BE-Strecke eines Tansistors als Z-Diode zu missbrauchen ist ja wohl ein Witz für eine Nachbauschaltung. Die Z-Spannung streut viel zu stark hierfür. Weiter wäre ein Transistortyp mit hoher Stromverstärkung (C-Typ) besser für den Leerlaufstrom. Dann hätte R3 höher (ca. 4,7 k) gewählt werden können. Zum Schluss ist D2 eindeutig unterdimensioniert. Im Belastungsfall nämlich wird die Spannung des Goldcaps voll über die Spule und die Diode an die Last gelegt und dementsprechend hohe Ströme sind zu erwarten. Besser wäre also eine übliche Schottky-Diode > 1A oder zur Not auch eine 1N4002.
Es stimmt auch nicht, dass der Innenwiderstand der Spule unter 1 Ohm sein soll - nur der Wirkungsgrad sinkt natürlich mit seiner Höhe. Der Hinweis wäre besser gewesen. Und: Eine kleine Info über den maximalen Ausgangsstrom oder eine Grafik Wirkungsgrad X Strom wäre auch wissenswert gewesen.
Dr. Thomas Scherer
Das mit der fehlenden Diode habe ich auch schon bemerkt (siehe Nachlese) und ist passiert, weil ich Ladeteil und Spannungswandler getrennt betreibe, was man ja auch am Foto sieht.
Die Ersatz-Zenerdiode ist KEIN Witz, sondern hier genau richtig. Sie muss ja nur genauer sein als eine Batterie. Außerdem passt es gut zum Charakter der Miniprojekte, denn ein Transistor liegt bei jedem herum, die passende Z-Diode nicht. Ich habe mit dieser Verwendung eines Transistors bisher nur gute Erfahrung. Die Toleranz der Zenerspannung schätze ich auf 10 %.
Den Kurzschlussstrom eines Goldcap habe ich mit 6 A gemessen. Da würde eine größere Diode auch nichts helfen, da müsste schon eine Sicherung her. Aber eine Alkalibatterie hat auch keine und bringt Ähnliches zustande. Ich persönlich finde es besser, wenn beim Kurzschluss die Diode abfackelt und nicht die Drossel. Dann hat man wieder was gelernt und lötet eine neue ein.
Man kann natürlich jedes Projekt noch perfekter machen, aber hier liegt der Schwerpunkt auf möglichst einfacher Technik. Das hat zumindest einen Leser schon dazu animiert, aus dem Wandler etwas Anderes zu bauen. Es muss nicht immer alles bis zum Letzten ausgefeilt sein ;-)
Burkhard Kainka
Update:
Der Kondensator-Akku aus Heft 9/03 leidet unter einer Schwäche, wenn man, wie im Schaltbild gezeigt, Laderegler und Spannungswandler zusammenschaltet. Der Entladestrom durch en Laderegler ist nämlich mit ca. 5 mA relativ groß. Man kann entweder eine zusätzliche Diode zwischen LM317T und Supercap einbauen oder beides durch einen Jumper, Schalter oder Stecker trennen.
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