Mit Uran, Glas und und Eisendraht- Ladegerät mit dem historischen Bauelement Eisen- Urdox- Widerstand

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Mit Uran, Glas und und Eisendraht: Li- Ion- Ladegerät mit dem historischen Bauelement "Eisen- Urdox- Widerstand"
(Fotoserie unten)



Hier mal eine nicht- alltägliche Lösung Lösung für ein Akkuladegerät für
Li- Ion- Akkus, und zwar mit einem sehr alten (-Vorkriegs-) Bauelement,
dem "Eisen- Urdox- Widerstand", die Lösung ersetzt eine Menge moderner
Teile, nebst eventueller Anfertigung von Leiterplatten, das Bauelement
hat nur zwei Anschlüsse.
Die ganze Schaltung kann mit 3- 6 Bauteilen realisiert werden.

Ich kam darauf, weil diese BAuelemente oft nutzlos herumliegen, dabei
sind es durchaus gute Bauelemente mit speziellen Eigenschaften, die sich
geradezu für den Zweck anbieten- eine Konstantstromquelle.

Ich habe das Problem, daß ich mehrere Maschinen (Akkuschrauber,
Akkuhammer, Scheinwerfer, u. a.) täglich in Gebrauch habe, die Maschinen
sind nicht mehr neu, aber Markengeräte, gut und zuverlässig, ich habe
manche mehrmals- aber die Akkus sind down, es sind meist NK- Akkus.

So habe ich Li- Ion- Akkuzellen besorgt, um die Maschinen betreiben zu
können, die bekannte Form 18650, mit 3,6 V, meist 1800 mAh.
Ich habe ein Ladegerät für solche Akus, das kann ich aber nicht
verwenden.
Ich habe z. Z. 14,4V- und 24V- Akkupacks in Verwendung.

Die Ladezeit kann recht hoch sein- Schnelladung ist nicht nötig.

Meine Ladetechnik darf kein Schaltnetzteil enthalten, wo ich lade,
stehen Radios, die auf AM empfangen.
Ich habe nur noch wenige Schaltnetzteile in Gebrauch.

Für die 1800mA- Zellen werden 0,2C Ladestärke empfohlen, also 360 mA
Ladestrom.
Schnelladung 0,5C bis 1C soll möglich sein.
Für stark entladene Zellen wird 0,1C empfohlen.
Bedeutet also Ladestrom 180 mA.
Beschreibungen geben eine Konstantstrom- Konstantspannungs- Ladung an,
jedoch keinen Umschaltpunkt.
Es kann mit Konstantspannung geladen werden, dann ist der Lade- Endstrom
0,1C.

Alle Quellen nennen jedoch eine Lade- Endspannung von 4,1V/ Zelle, bei
der die Zelle als geladen anzusehen ist.
Wenn diese mit Konstantstrom bereits ereichbar ist, sollte das
eigentlich auch genügen.
Wenn die Endspannung darunter liegt, reicht es für meine Zwecke auch.

Ich habe gute Erfahrungen mit "weichen Kennlinien" von Gleichrichtern
gemacht,
die einen höheren Innenwiderstand haben- Röhren und Selengleichrichter
sind dazu geeignet. Das ergibt ein schonendes Ladeverfahren
(im Gegensatz zu Impulsladung mit extrem starken, aber kurzen Ladestrom-
Impulsen).
Dieses Projekt- Gerät arbeitet bei mir damit:
http://edi.bplaced.net/?Projekte___Edi-_Roehren-_A...
Alternativ wäre langsames Anlaufen ebenfalls ein gutes Mittel.

Daraus ergaben sich die Eckwerte und Forderungen:
1. Ladung mit Konstantstrom 0,1C = 180 mA.
2, Kein Schaltnetzteil.
3. "Weiche Gleichrichterkennlinie" oder langsames Anlaufen.
4. Bei Lade- ENdstpannung 4,1V pro Zelle: Umschaltung oder ABschaltung
nach Ladung, wenn nötig,
d. h. wenn die Lade- Endspannung überschritten werden kann.
5. Evtl. asymmetrische Wechselstrom- Ladung nach dem Patent von Beer,
1956 (nur vorgesehen).
http://edi.bplaced.net/?Projekte___Edi-_Roehren-_A...

Für die genannten Forderungen gab es in den 30er Jahren ein Bauelement:
den Eisen- Urdox- Widerstand.
In einem Glaskolben wurden dazu ein Eisendraht- Glühfaden und ein
Urandioxyd- Widerstand, Handelsname der Erfinderfirma Osram: "Urdox"
verwendet.

Das ist eine Reihenschaltungs- Kombination eines Kaltleiter- Widerstands
(Eisendraht- Wendel im Wasserstoff- gefülltem Kolben) mit einem
Heißleiter- Widerstand Urandioxyd- Widerstand).
Beides zusammen ergibt ein Bauelement, welches eine Strombegrenzung UND
ein langsames Anlaufen realisiert.

Eisen- Urdoxe wurden meist in Radios zur Bereitstellung und
Stabilisierung der Röhrenheizung und langsamen Anlauf zwecks Schonung
der Heizfäden und Skalenbeleuchtung verwendet.

Die beiden Bauteile befinden sich in einem wasserstoffgefüllten Kolben,
der auf einen übliche Glühlampen- Schraubsockel, Glühlmpen- Stecksockel
oder einen Radioröhren- Stecksockel
geklebt ist, das Bauteil ähnelt also, je nach Ausführung, einer
Glühlampe oder einer Radioröhre.

Von diesen Bauteilen habe ich einige, die oxydieren schon lange im Lager
vor sich hin, und bei Ebay werden solche Bauteile auch ständig
angeboten... warum eigentlich nicht nutzbringend anwenden ?

Ich verwendete einen OSRAM "EU II", Regelbereich 55-110 V.
Ich fand einen Trenntrafo mit 2 x 110 V sekundär, eingebaut in einem
ehemaligen Eigenbau- Stromversorgungsgerät
aus einer Schule, das dürfte genau richtig sein.

Die Spannung an einem Eisen- Urdox steigt erst linear an, dnn geht sie
in eine sehr flache Linie über, dann steigt dioe Spannung wieder linear.
Die flache Kennlinie ist als Konstantstromquelle nutzbar.
Bei meinem gemessenen Typ EU II (EU 2) ist der Strom im Spannungsbereich
von 55- 110 V nahezu konstant- bei 55V 180 mA, bei 110 V 192 mA.
Der Urdox bewirkt ein langsames Anlaufen/ Nachregeln des Stroms.
Das ist der maximale Spannungsbereich, bei üblichen
Netzspannungsschwankungen ist der Spannungsbereich viel geringer, der
Strom ist nahezu konstant.

Der Aufbau war damit sehr einfach- Trafo versetzt, Röhrenfassung mit
Halterung, eine Lötösen- Bauteilplatte nebst Haltewinkeln,
bestückt mit Dioden und Lade- Elko, sowie etwas Draht... fertig. Die
Röhrenfassung ist zum Schutz des dünnen Glühdrahts gegen Erschütterungen
mit Gummischeiben flexibel montiert.

Benötigt wird ein Trafo, ein Gleichrichter, ein Vorwiderstand, der
Eisen- Urdox und ein Ladeelko.
Der Vorwiderstand ist nötig, weil die Gleichspannung hinter
Gleichrichter/ Ladeelko höher ist als 110 V.
Der Ladeelko ist für eine genaue Strommessung nötig, kann aber
entfallen, wenn das Meßgerät pulsierenden Gleichstrom genau anzeigen
kann.

Im Prinzip kann eine kleine Anzeige- Glühlampe 6V, 0,2 A noch in Reihe
geschaltet werden.
Diese leuchtet nur bei angeschlossenem Akku, wenn also Strom fleißt5,
und man kann das langsame Hochlaufen zum Nennstrom beobachten,
bei meinem Eisen- Urdox geht das allerdings recht schnell, etwa 1
Sekunde, danach geht es aber im Zehntel- Volt- Bereich nioch weiter,
etwa 20 Sekunden.

Ich habe mehrere Akus geladen- ich entschied mich bei Akkupacks mit
14,4V Nennspannung (4 Li- Ion- Akkuzellen)
für 12V als Kriterium für Akku leer, sowie 16V als Lade- Endspannung,
eine absolute 100,0 %- Volladung ist auch nicht nötig,
da die Maschinen nur in Reserve bereitgehalten werden.

Die Ladezeit ist erwartungsgemäß lang, etwa 8 Stunden, das ist ok, da
ich keine Schnelladung benötige.
Die Lade- Endspannung kann aber auch bei geringem Ladestrom von 0,1C
noch weiter steigen- dies habe ich nicht getestet, weil die Akkus nicht
solange geladen weren.
Ich überlege noch, ob eine Abschaltung auf Erhaltungsladung sinnvoll
ist, oder evtl. eine Begrenzung, vllt. mit einer ausgesuchten Z- Diode.
In beiden Fällen muß natürlich eine Umschaltung erfolgen, wenn ein
Akkupack mit einer enderen Spannung angeschlossen werden soll.
Auch ein 4000mAh- Akkupack eines anderen Akkuschraubers konnte ich
nahezu voll laden, auch hier habe ich es nicht versucht, auf 100% zu
laden, die vorhandene Ladeanzeige zeigte aber bereits volladung bei 16V
an.

Änderungen der Netzspannung werden ausgeregelt, durch die Wärmeträgheit
dauert es etwa 20 Sekunden- für die Akkuladung unerheblich.

Ich habe noch einen Eisen- Urdox (OSRAM "EU IV"), der sogar mit voller
Netzspannung arbeiten kann, ein Vorwiderstand kann entfallen.
Damit wäre ein einfachstes Ladegerät sogar mit nur 2 Bauteilen
-Gleichrichter un Eisen- Urdox- möglich ! Dann allerdings muß das
Ladegerät
berührungssicher gebaut werden, es gibt dann keine Netztrennung.
geht.

Anmerkung:
Urandioxyd- Widerstände sind sehr alte Bauelemente mit speziellen
Eigenschaften, die in großen Stückzahlen in Radios in Gebrauch waren.

Ich weiß, daß die Urandioxid- Widerstände radioaktiv sein können. Die
Strahlung ist m Kolben nachweisbar, aber extrem gering. Ein Schaden
durch solche Bauelemente ist nie bekannt geworden, da die Teile immer in
ihren Geräten verblieben.
Ich habe nicht vor, den Urdox zu pulverisieren und uzu verzehren.

In Fernsehern der 60er bis 80er Jahre gab es noch lange Widerstände, die
dem Urdoxwiderstand ähnlich sehen- diese sind aber nicht aus Urandioxyd,
und darum auch ohne Glaskolben. Diese dienten meuist zum langsamen
Anlauf von Röhrenheizkreisen.

Ich weiß, daß ein Kostantstrom- Ladegerät auch problemlos mit einem IC
("Dreibeinige Spannungsregler") geht,
ich verwende eben gern die alten Teile, die sonst nur Staub fangen-
immerhin sind es auch fähige Bauelemente.
Die Lebensdauer- Erwartung eines Eisen- Urdox ist übrigens auch sehr
hoch, da der Faden kaum sichtbar glüht.
Das Ladegerät ist bereits in Benutzung, und funktioniert problemlos.
Die Lade- Endspannungs- Begrenzung oder Umschaltung auf Erhaltungsladung
habe ich noch auf dem Radar.

Evtl. werde ich später die Gegenstromladung probieren, dazu reicht eine
Einweggleichrichtung.

Aufgrund von Hinweisen (Danke an die Hinweisgeber !):
Achtung: Dies ist keine Bauanleitung, sondern eine Anregung zur Verwendung eines alten Bauteils.

Eine Begrenzung oder Endabschaltung muß/ wird folgen.
Aufgrund der hohen Ausgangsspannung an den Ausgangs-/ Akku- Klemmen ohne Last ist Berührungsschutz sinnvoll- ich verwende die Akkufassungen der alten, vorherigen Ladegerät der auf Li- Ion umgerüsteten Akkupacks..
Von der Verwendung von Zellen mit eingebauter Elektronik ist wegen der hohen Leerlaufspannung abzuraten.

Fotoserie















        










Versuchsschaltung Ladeendabschaltung, Differenzverstärker- Komparator mit Doppeltriode.       
       

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