Vertiefung Akku Laden#

Akkus speichern Energie und werden je nach Chemie unterschiedlich geladen. In dieser Übung beantwortest du Fragen zu den gängigsten Akkutypen und baust ein einfaches USB-Ladegerät für zwei AA-NiMH-Akkus.

Erstelle ein Dokument zu diesem Auftrag. Schreibe die Lösungen zum Quiz und die Dokumentation der Messungen in dieses Dokument.

  • Schwierigkeit: Mittel

  • Semester: 4-6

  • Material: 2 AA-NiMH-Akkus (z. B. Ikea Ladda), USB-Spannungsquelle, diverse Elektronikkomponenten, Multimeter, Steckbrett

  • Abgabe: Dokument (PDF oder Markdown) mit Quiz-Antworten und Schaltung

Quiz#

  1. Welches sind die drei am meisten verwendeten Akkutypen?

  2. In deinem Auto ist der Alternator defekt und die Batterie leer. Du willst die Batterie mit einem Labornetzteil aufladen.

    1. Wie stellst du das Netzteil ein?

    2. Wie lange dauert es, bis die Batterie wieder voll ist?

    3. Wie sieht die Ladekurve ungefähr aus?

  3. Bleiakkus sind sehr robust. Was macht einen Bleiakku dennoch kaputt oder reduziert seine Lebensdauer?

  4. Für elektronische Geräte werden meistens Lithium-Ionen-Akkus oder Nickel-Metallhydrid-Akkus verwendet. Mach eine Gegenüberstellung:

    1. Wie schnell werden die Akkus geladen, wenn sie möglichst lange leben sollen?

    2. Wie schnell können Akkus maximal geladen werden?

    3. Wie stellt ein Ladegerät fest, ob der Akku voll ist?

Übung#

Baue ein einfaches Ladegerät für AA-NiMH-Akkus (z. B. für Ikea Ladda). Es soll per USB mit Strom versorgt werden und 2 Akkus laden können.

Baue die Schaltung auf einem Steckbrett auf. Achte darauf, dass es nicht zu komplex wird, du solltest für die Übung höchstens ein paar Stunden brauchen – wähle die Schaltung dementsprechend (Ladegeräte können auch sehr komplex sein).

Referenzen zum Lehrplan

Die folgenden Leistungskriterien (LK) und Lernziele (LZ) aus dem Bildungsplan FutureMEM stehen in Bezug zu dieser Aufgabe.

  • HKB 9999 a – Entwickeln von Ideen und Konzepten

    • HK 9999 a.02 – Ideen, Konzepte und Lösungen für elektronische Hard- oder Softwareproblemstellungen entwickeln

      • LK MEM 08 02 – Sie planen ihre Arbeit unter Einbezug naturwissenschaftlicher Aspekte und führen sie aus. (BFS · Semester 1, 2, 3, 4, 8)

        • LZ_9497 – Sie unterscheiden die Begriffe Arbeit, Energie und Leistung. (Semester 3)

        • LZ_9498 – Sie zählen die verschiedenen Energieformen auf. (Semester 3)

        • LZ_9499 – Sie nennen die Einheiten für die Leistung und für die Energieformen. (Semester 3)

        • LZ_9502 – Sie erklären den Begriff Wirkungsgrad anhand eines praktischen Beispiels. (Semester 3)

      • LK MEM 08 03 – Sie wenden bei der Bearbeitung technischer Problemstellungen mathematische Konzepte an. (BFS · Semester 1, 2, 3, 4, 8)

        • LZ_11359 – Sie berechnen die elektrische Leistung verschiedener Verbraucher. (Semester 1)

        • LZ_11360 – Sie berechnen die Energiekosten verschiedener Verbraucher. (Semester 1)

  • HKB 9999 b – Entwickeln und Fertigen von elektronischer Hardware

    • HK 9999 b.01 – elektronische Schaltungen dimensionieren und das Schema entwickeln

      • LK ET b1 07 – Sie erarbeiten klassische Grundschaltungen. (BFS · Semester 1, 2, 3, 4, 5, 8)

        • LZ_9029 – Sie dimensionieren Grundschaltungen mit Dioden, LEDs, Optokopplern, Feldeffekttransistoren und Bipolartransistoren. (Semester 2)

        • LZ_9032 – Sie erklären die Funktion von unterschiedlichen Stabilisierungsschaltungen für Spannung und Strom. (Semester 8)

        • LZ_9033 – Sie unterscheiden verschiedene Arten von Spannungswandlerschaltungen. (Semester 8)