Akku-Rasenmäher von Black&Decker defekt

[Reiner B.]

Hallo ich bin neu in diesem Forum und habe gleich eine Frage.
Evtl. ist der Beitrag hier auch falsch und gehört ins Gartengeräte-Forum?
Ich hab schon einige Jahre einen Rasenmäher von Black&Decker (GRC 820). Der hat einen Bleigel-Akku und bis vor kurzem auch tadellos funktioniert. Der Mäher hat noch einen Schutzschalter der bei Überlast den Motor abschaltet und nach einer Abkühlungsphase den Stromkreis wieder schließt. Sozusagen automatisch ohne Reset-Betätigung.
Diese Schutzeinrichtung befindet sich auf einer Platine welche gleichzeitig den Ladevorgang steuert und ist nun defekt.
Leider kann kann man die Platine bei Black&Decker nicht mehr bestellen. Damit ich den Mäher weiter benutzen kann habe ich ihn anders verkabelt und lade ihn nun mit einem Automatikladegerät.
Als Schutzvorrichtung für den Motor habe ich momentan eine Kfz-Maxisicherung (40A) zwischen geschaltet. Ich bin auch nach langem "googeln" noch zu keinem brauchbaren Ergebnis bei der Suche nach einer rückstellenden Sicherung in dieser Größe gekommen, die man dazischen schalten kann. Denn beim mähen von feuchten Gras kommt es gelegentlich zum auslösen der Sicherung. So dass ich doch wieder eine selbsttätige Variante einbauen möchte.
Das von mir gesuchte Teil von der Platine besitzt keine Bezeichnung und hat die Bauform eines Kfz-Relais mit Metallgehäuse.
Kann mir von euch evtl. jemand einen Tipp geben woher ich eine solche Bimetallsicherung bekomme?

 

[Dirk]

Na ja, nimm einen Leitungsschutzschalter für 40A aus dem normalen Elektrobereich. Oder nochmal genauer suchen, rückstellbare Sicherungsautomaten gibts auch für den KFZ-Bereich, ich weiss nur nicht, bis zu welcher Ampere-Zahl. Aber in Anbetracht der doch nicht kleinen Kfz-HiFi-Gemeinde kann ich mir durchaus vorstellen, dass es die Teile auch mit 40A gibt.

 

[Reiner B.]

Die normalen selbstrückstellenden Sicherungen gibts für den KFZ-Bereich nur bis 30A. Maxi-Sicherungen (ab 40A) als selbstrückstellend habe ich noch keine gefunden. Die aus dem HiFi-Bereich gibt es in 40 A, sie sind aber nicht selbstrückstellend, man muß sie werden von Hand zurücksetzen.
Multifuse habe ich bei CONRAD bestellt und eingebaut. Laut Datenblatt max. Auslösestrom 40 A. Da sind mir 2 weggebrannt.
Hätte ich auch von selbst drauf kommen können, denn wie soll das Teil die 40A leiten bei einem Anschlußquerschnitt von 1,5 mm.
Schutzschalter vom Haus sind zu groß und 40 A ist auch eine seltene Größe. Unser Elektriker bekommt so etwas nur als Sonderbestellung und muss da einen ganzen Karton von nehmen.

 

[Thomas.B]

@ Reiner B.:
Was spricht dagegen, die Elektronikbaugruppe zu reparieren? Eine elektronische Lösung ist an dieser Stelle m.E. das Mittel der Wahl.
Wenn die Elektronikbaugruppe nicht regelrecht abgebrannt ist, kann man sie wahrscheinlich auch reparieren. Schwer beschaffbare Spezialteile sind darauf auch eher nicht zu erwarten. Setz doch mal ein Bild von der Platine rein.

Bei Leitungsschutzschaltern für AC muß Du aufpassen, wenn Du sie für DC verwenden möchtest - zumindest, was den magnetischen Auslösebereich betrifft. Das geht grundsätzlich zwar schon, aber es ist einiges zu beachten. Die magnetischen Auslöseströme liegen i.d.R. um ca. den Faktor 1,5 über denen bei 50Hz AC. Überhaupt liegen die magnetischen Auslöseströme sehr hoch über den thermischen - so ca. 7*IN aufwärts. Damit ist der magnetische Teil kaum noch nutzbar. Da kommst man wahrscheinlich gar nicht hin bzw. wenn ist es für den Motor lange zu spät.
Überhaupt handelst Du Dir einige Nachteile ein, die mit der Frage des Platzbedarfes anfangen. Vielmehr wäre eine thermische Überwachung des Motor sinnvoll.
Speziell für DC-Niederspannung ausgelegte Leitungsschutzschalter gibt es - in Einzelstückzahlen vermutlich schwer zu kriegen oder eben sehr teuer. Die werden z.B. in der Telekommunikationstechnik eingesetzt. Wenn Du einen Telekom-Techniker kennst... Trotzdem - es bleibt bei der fehlenden Motortemperaturüberwachung und damit riskant. Alles, was mir dazu auf die Schnelle einfällt, ist elektronisch oder teuer. Die großen Clixon-Thermoschutzschalter werden auch nicht billig sein.

Ladegerät:
Ist das explizit für Bleigel-Akkus geeignet? Irgendein Automatiklader für offene Starterakkus ist u.U. nicht wirklich geeignet und setzt den Akkus über Gebühr zu.

Gruß
Thomas

 

[Dirk]

Bei Leitungsschutzschaltern für AC muß Du aufpassen, wenn Du sie für DC verwenden möchtest

Stimmt, habe ich völlig übersehen. Danke für den Hinweis!

 

[hs]

Hi,

es gibt 40A-KFZ-Sicherungsautomaten - z.B. sind sie hier gelistet : klick (die größeren HiFi-Teile beginnen scheinbar erst bei 70A) ... wobei dieser sicher kaum preisl. Vorteile gegenüber Einzelsicherungen besitzt. Dort wird nämlich erwähnt, das die kleinen Automaten eine 'Lebensdauer: ca. 50 Kurzschlüsse' besitzen. Bei Conrad kostet so ein 30A-Automat ~ €6
Und hier klick eine kleine 40A-Sicherung 13ct (zzgl. unvers. Versandkosten € 3,-)

Sofern Du die ursprünglich elektr. Variante nicht mehr hinbekommst und das mit den Flachsicherungen gut klappt, würde ich mir einen Schwung 40A-Sicherungen kaufen.

Gruß, hs

 

[Reiner B.]

Die Platine hattte unter der "nennen wir es mal Thermosicherung" verbrannte Leiterbahnen. Ich hab sie damals zu der Werstatt mitgenommen bei der man hier für Black&Decker Ersatzteile bestellen kann. Leider ist der Chef zwischenzeitlich verstorben und die Chefin arbeitet nur mit einem Angestellten weiter. Und die beiden finden die Platine nicht wieder. Aus Sicht meines Bekannten eines alten Radiobastlers war das Teil nicht reparabel.

@hs
Die Automaten von Förch kenne ich, sie sind mit einem mechanischen Rückstellmechanismus versehen. D. h. nicht selbst rückstellend.
Die ganze Elektrik und Elektronik des Rasenmähers ist spritzwassergeschützt im Gehäuse untergebracht und erst nach lösen von 2 Schrauben zugänglich. Deshalb stellt die Lösung mit der Schmelzsicherung nur einen Übergang dar.

Das Ladegerät ist kein Kfz-Ladegerät, sondern ein Erhaltungslader mit sehr geringer Stromstärke und Abschaltung, für Solaranlagen in denen Bleigelakkus verwendet werden.
Das Teil wird im Winterhalbjahr verwendet um die Spannung im Akku zu halten.
Ein Ladevorgang mit diesem Gerät dauert bei dem im Mäher verwendeten 28 Ah Akku ca. 48 h.

 

[Alfred]

bei www.schuricht.de gibt es welche bis 40 A
Best. Nr. 273013
Schuricht

 

[Thomas.B]

@ Reiner B.
Wenn der Rasenmäher noch längere Zeit genutzt werden soll und eine Reparatur der originalen Schutzschaltung nun leider nicht mehr möglich ist, würde ich das wahrscheinlich nach eigenem Gutdünken elektronisch machen.
Falls Du die Lizenz zum löten hast und wenigstens etwas elektronisches Grundverständnis mitbringst, ist das keine Hexerei. Mal ein paar grobe Vorschläge:

Einfache Version:
- einige preiswerte TO-220-Niederspannungs-MOSFET's parallel geschalten (ist günstiger als ein "Monster")
- LM339 (4-fach Komparator)
- der überwacht: Temp.-Motor, Temp.-MOSFET's, Unterspannung, Strom-Motor
- die Motorstrommessung wird einen zusätzlichen OPV erfordern, um wirklich niederohmigst werden zu können
- ein paar bipolare Universaltransistoren, Widerstände, Kondensatoren, Z-Dioden

Das kann man in 1...2h auf einem Stück Lochraster zusammenbraten. Es ist eine übersichtliche Technik, die auch Elektronik-Anfänger hinbekommen sollten. Man kann Stück für Stück prüfen und ein einfaches DMM reicht als Meßgerät aus. Die Bauteile sind preiswert und wenn man nicht will, braucht man dafür gar kein Geld auszugeben (Elektronikschrott). Es braucht auch nicht programmiert zu werden. Wenn Dich das interessiert, kann ich Dir noch ein paar Tips geben.

Oder die digitale Version:
- ein kleiner Controller kommt dazu und eröffnet einige nette Möglichkeiten bis hin zur PWM-Ansteuerung. Das ist dann vielleicht zuviel des Guten, um den reinen Zweck zu erreichen, aber es macht mehr Spaß, wenn man die Sache als Projekt zur Wissenserweiterung sieht...

Oder:
Man kauft sich im Modellbaubereich einen geeigneten unidirektionalen Fahrtregler mit ausreichend Bums. Der hat dann einen Controller und kann gut auf sich selbst, den Motor und den Akku (Unterspannung) aufpassen. Viele lassen sich auch konfigurieren. Normalerweise wird eine Ansteuerung mit einem Funkfernsteuer-Impulssignal erforderlich sein, aber das ist auch kein Problem. Ganz ohne löten wird aber wohl auch nicht abgehen...

Es gibt zudem im Web auch eine Menge freier Projekte für Fahrtregler, die man nur noch an seine Bedürfnisse anzupassen braucht - auch die Software ist Freeware und gut dokumentiert.

Ladegerät:
Das Ding würde mich in den Wahnsinn treiben, aber wenn Du selten mähst, geht es vielleicht. Aber auch Bleiakkus freuen sich weit unterhalb der Gasspannung über einen strafen Ladestrom. Das ist das beste Mittel gegen Sulfatierung. Ich würde ein PC-SNT umbauen und bis ca. 0,5V unterhalb der Gasungsspannung mit 10...20A anblasen und es dann etwas ruhiger zu Ende bringen. Wenn man sich noch dazu durchringen kann, eine Temperaturkompensation der Ladeschlußspannung zu bauen (wirklich keine große Sache), dann kann man den Akku in 2h wieder voll haben und das so, daß es ihm nicht schadet bzw. sogar vorteilhaft ist.

Gruß
Thomas

 

[Reiner B.]

@ Thomas B

Ich würde dann die einfache Version mit den Niederspannungs-MOSFETs bevorzugen. Diese Schaltung könnte mit Kühlkörper versehen evtl. sogar in einem Gehäuse vergossen, also wasserdicht untergebracht werden.
Wenn du dafür noch einen passenden Schaltplan hättest (ich bin kein Elektroniker) würde ich es selbst zusammenlöten. Sonst müsste ich halt meinen Bekannten bemühen, aber dessen Zeit ist momentan auch sehr begrenzt.
Wenn das dann funktioniert wende ich mich dem Ladegerät zu.

 

[Thomas.B]

@ Reiner B.:
Wenn Du die Schaltung nicht verstehst, hat es mit dem "zusammenlöten" nicht allzuviel Aussicht auf Erfolg. Einen passenden Schaltplan habe ich natürlich nicht parat. Grundsätzlich führen da viele Wege nach Rom und jeder hat so seinen Stil, solche Dinge anzugehen. Ich hatte mir eben auf die Schnelle etwas überlegt, was mit sehr übersichtlicher Technik Stück für Stück in Betrieb genommen werden kann und einen Anfänger nicht vor allzu große Rätsel stellt. Ich hatte den Eindruck, daß Du zumindest elektrotechnisch vorgebildet bist. Zu berechnen sind kaum mehr als ein paar Spannungsteiler und RC-Glieder. Alles erfolgt quasi statisch und kann mit billiger Meßtechnik geprüft werden.

Was ich Dir anbieten kann, ist folgendes: Wenn Du einen Schaltplan erstellt hast, schaue ich mal drüber und gebe bei Bedarf noch einige Tips. Du muß die Sache aber im Großen und Ganzen verstehen, sonst wird es sehr langwierig und klappt ggf. gar nicht. Ohne Lernen und Einarbeitung in die Materie wird es also nicht abgehen.

Ein paar weitere grundsätzliche Tips:
In der Entwiclungsphase solltest Du mit geringeren Strömen arbeiten und nicht gleich den Rasenmähermotor dranhängen. Der Unterschied besteht dann nur im Meßshunt.
Als Meßshunt verwendet man idealerweise die ohnehin unvermeidliche Verkabelung zwischen Akku. Bei ausreichender Verstärkung reichen ein paar Milliohm. Den Ron der MOSFET's dafür heranzuziehen ist zumindest ohne Controller nicht so einfach - mach das mal lieber getrennt.
LM339 (4-fach) oder LM393 (2-fach) haben open-collector-Ausgänge, was das verodern der Ausgangssignale erleichtert: einfach alle zusammen an einen gemeinsamen pull up. Wenn irgendein unerfreuliches Ereignis vorliegt, ist "LICHT AUS".
Für die Strommessung - wenn man sie denn überhaupt realisiert - braucht man einen "richtigen" OPV. Das macht sich mit einem rail-to-rail-Typ am einfachsten. Den Shunt würde ich in den Massestrang zum Motor legen, wenn das rein mechanisch günstig erscheint. Den OPV solltest Du analog betreiben und das schalten den nachgeschalteten Komparator überlassen. Damit umgeht man verschiedene Probleme und kann Schritt für Schritt testen. An dieser Stelle muß man auch ein Zeitverhalten realisieren, damit kurze Lastspitzen bis zu einem gewissen Grad toleriert werden - gleiches gilt übrigens auch für die Spannungsüberwachung.

Bei den MOSFET's fährt man mit N-MOSFET's am besten: Riesige Auswahl, preiswert relativ zu den technischen Daten. Einer reicht theoretisch - müßte dann aber ein sehr leistungsstarker Typ sein und/oder gekühlt werden. Einfacher und billiger geht es mit einigen mittelmäßigen und sehr verbreiteten Typen a la BUZ11, die parallel geschalten werden. Wenn gut machbar, würde ich sie auch in den Minusstrang einschleifen. Plusseitig geht das auch, aber man braucht eine positive Hilfsspannung oberhalb der Betriebsspannung, was einen gewissen Aufwand bedeutet.

Bei richtiger Auslegung brauchst Du nur einen recht kleinen Kühlkörper weil der Spannungsabfall sehr gering bleibt. Oft reich dafür schon ein Kühlblech oder das ohnehin erforderliche Gehäuse. Das ist ja gerade der entscheidende Vorteil gegenüber konventionellen Methoden: Wenig Spannungs- und damit Leistungsverlust. Voraussetzung ist eine thermische Überwachung auch der Transistoren für besondere Problemfälle.
Als Thermosensoren nimmst Du NTC's: billig und schön steil in der Kennlinie, so daß ein Abgleich entfallen kann. Die schlechte Genauigkeit stört an dieser Stelle nicht.
Ein Thema sind Schutzschaltungen gegen Spannungsspitzen vom Motor. Hat der Mäher 12V oder 24V?
Wie erfolgt original die Leistungsschaltung - mit einem Relais oder einem Hochstromschalter am Schiebeholm? Das könnte normalerweise alles weg, um die Energiebillanz zu verbessern. Die MOSFET's können das übernehmen und damit die Verluste minimieren. Ein elektromechanischer Sicherheitsschalter unmittelbar am Akku sollte aber bleiben - vielleicht ein Batteriehauptschalter aus dem KFZ-Bereich.

Zum Ladegerät kann ich Dir hier nichts detailliertes sagen. Basteltips mit Netzspannung werden hier aus Haftungsgründen nicht gern gesehen. Ggf. müßte ich Dich dann in ein anderes Forum überweisen. Der Umbau eines SNT setzt aber wirklich fundierte Kenntnisse in diesem Bereich voraus - weniger, weil es so schwierig wäre, sondern weil es wirklich gefährlich ist. BTW: Auch die hohen Ströme bei Niederspannung sind nicht ganz ohne. Ein fette Brandblase ist allemal drin und im Ernstfall kann es ein Auge kosten. Nimm das nicht auf die leichte Schulter und laß immer eine Schmelzsicherung angemessener Größe im Stromkreis.

Gruß
Thomas