Guten Tag, nach langer Überlegung was ich mit meiner Freizeit anstellen soll bin ich auf die Idee gekommen mir ein kleines Roboter Raupenfahrzeug zu bauen. Als Fahrgestell benutze ich das RP5 Fahrgestell von Conrad. Auf diesem befindet sich ein ATMega1284P der die Steuersignale per RFM12 Funkmodul von einem weiteren µC bekommt und weiterverarbeitet. Gesteuert wird der kleine Roboter per Xbox360 Gamepad. Dieses ist mit einem Laptop verbunden, der PC schickt die Befehle per RS232 weiter an einen SenderµC. Genug vorgeplänkel.... Zum Thema: Da ich jetzt die Schnautze voll von Batterien habe. Habe ich mir kurzer Hand beim Modellbauhändler meines Vertrauens einen 3Zellen 2200mAh 11,1V LiPo Akku samt Ladegerät gekauft. Nun muss ich noch einen Tiefentladeschutz für diesen verwirklichen. Da es diese LiPo's gar nicht mögen wenn sie unter eine gewisse Zellenspannung entladen werden. Ich dachte da an einen kleinen µC (zb. ATMega48 hab ich hier noch rumliegen) bei dem ich 3 ADC Kanäle verwende und über den Balancerstecker des Akkus die Zellenspannungen messe. Fällt diese Zellensapnnung in einer der Zellen unter den vorgeschriebenen Wert wird der Akku per MOSFET von den Verbrauchern getrennt. Vorher wird vllt noch per LED gewarnt das es gleich soweit sein wird. (theoretisch ist es so auch im wieteren möglich Informationen per SPI oder I2C an den "Haupt"µC auf dem Roboter zu schicken) Die mindestzellen Spannung ist mir noch nicht bekannt. Der Verkäufer meinte aber nicht unter 3,3 - 3,4V. Soviel ich noch weiß ;-) Das Balancerstecker Pinout ist mir ebenfalls noch nicht bekannt. Da werde ich im Laufe des Tages die allwissende Suchmaschine dazu befragen. Nun wollte ich nur Wissen ob ich den Tiefentladeschutz prinzipiell so bauen kann oder ob einer von euch Vorschläge dazu hat oder gar schonmal vor dem selben Problem stand. mfg Patrick
Man kann den prinzipiell so bauen, allerding ist die Spannungsreferenz im uC nicht so besonders genau. Bei der Entladeschlussspannung muß es aber auch nicht genau sein, irgendwo zwischen 2.5 und 3 pro Zelle reicht schon. Es gibt 2 Schaltungsvarianten. Bei einer trennt sich der uC selber ab, kann also auch nicht mehr einschalten wenn der Akku geladen wird. Da braucht man keinen eigenen uC, das kann der Haupt-uC des Roboters tun. Bei der anderen bleibt der uC am Akku, er sollte dann in sleep möglichst wenig Strom verbrauchen (unter 100uA) damit der Akku nicht weiter entladen wird. Man kann ihn per Watchdog regelmässig aufwecken um nachzugucken ob der Akku inzwischen wieder voller wurde. Insgesamt verbaust du ein bischen viele Prozessoren.
Danke für deine Antwort. Ja ich hatte auch schon überlegt den Tiefentladeschutz mit dem Haupt-µC zu verwirklichen doch ich brauche den ADC im Haupt-µC noch für Ultraschall Abstandsmessungen. Die zweite Variante hört sich gut an. Bei der der µC in den Sleepmodus wechselt. Ich werde jetzt mal einen Code Prototyp schreiben und erste Versuche unternehmen. Viele Prozessoren sind relativ ;-) einer auf dem Roboter der diesen steuert. und einer auf der Senderplatine der mir die Steuersignale schickt und vllt bald auch Daten vom Roboter empfängt und diese auf einen LCD ausgibt oder an den PC weiter schickt. Den PC brauche ich weil ich das Xbox-Gamepad verwende. Mir hat sich keine Möglichkeit eröffnet dieses Gamepad direkt per µC auszulesen. Vllt steige ich blad noch auf ein Wii Classic Gamepad um. Dann würde ich kein PC mehr benötigen.
Also ich habe mich jetzt über den Balancerstecker schlau gemacht nun stellt sich mir die Frage wie ich am besten die einzelnen Zellenspannungen heruas bekomme. Da am Balancerstecker 4 PINs zu Verfügung stehn, und zwar: Minus Zelle1 ; Puls Zelle1 - Minus Zelle2; Puls Zelle2 - Minus Zelle3 ; Puls Zelle 3 das heißt: Spannungen gegen Masse gemessen: - 3,7V - 7,4V - 11,1V Nun stellt sich mir die Frage welches die beste Lösung ist diese Spannungen für den ADC des µC aufzubereiten. Zwei Möglichkeiten kommen mir in den Sinn: 1. Über einfache Spannungsteiler die zwei letzteren Spannungen zu halbieren bzw. zu dritteln und den µC die richtigen Spannungen ausrechnen zu lassen. 2. Über 2 Operationsverstärker die als Differenzverstärker (Subtrahierer) betrieben werden die Spannungen voneinander abzuziehen und fertig aufbereitet dem µC zur verfügung zu stellen. Welches wäre eurer Meinung die bessere Lösung?
da 0,1V Auflösung reichen würde ich einfach Spannungsteiler nehmen. Entladeschluss würde ich aber auf 3,0-3,2 legen drunter ist eh keine Kapazität mehr vorhanden und der Akku wird geschont Kommt aber auch auf Entladestrom/Temperatur an
Ich würde den Operationsverstärker vorziehen. Damit erhälst Du die maximale Auflösung.
Überlege, was passiert, wenn du abschaltest. Die Spannungsteiler liegen immer am Akku und ziehen Strom, können aber mit 1 MOhm hochohmig werden, wenn man den A/D-Wandlereingang mit 10nF puffert. Die OpAmp ziehen eventuell Strom über die Eingangsschutzdioden wenn man ihnen die Versorgungsspannugn wegnimmt, und belässt man sie an der Versorgung, brauchen sie Strom. Differenzverstärker sind beides: OpAmps und Spannungsteiler, haben also beide Probleme. Alle Probleme sind lösbar, aber müssen beachtet werden.
Für einen Roboter wäre so etwas bestimmt geeignet: http://www.aliexpress.com/item/2-4S-2-in-1-2in1-RC-Lipo-Battery-low-voltage-Buzzer-Alarm-Indicator/679332890.html Für 2,69$ muss man das doch nicht selbst bauen :-) Oder auch noch mit Anzeige der Spannungen: http://www.aliexpress.com/item/RC-Lipo-Battery-Low-Voltage-Tester-1S-8S-Buzzer-Alarm-Checker-Test-LED-Indicator/621942377.html
Mir ist schon bewusst das die Überwchung direkt am Akku immer ein wenig Strom zieht. Das ist auch nicht weiter schlimm weil der Akku zum laden und zum lagern sowieso vom Roboter getrennt wird. Ich werde es jetzt so machen: Akkuüberwachung übernimmt erstmal der Haupt-µC. Die Spannungen werden per Spannungsteiler dem µC bereitgestellt. Die Teiler werden mit je 1Mohm Widerständen versehn. Wenn eine der Zellenspannungen in den Bereich 3,4V - 3,2V fällt wird gewarnt. Zum Beispiel mit ner einfachen roten LED. Fällt die Zellenspannung unter 3,2V werden die Antriebe, Servos, Beleuchtungsleds und das Funkmodul vom Akku getrennt und der µC geht in den Sleepmodus. I2 = U/R : 7,4V / 2000000Ohm = 0,0000037A = 0,0037mA = 3,7µA I3 = U/R : 11,1V / 3000000Ohm = 0,0000037A = 0,0037mA = 3,7µA Diese Ströme sind verkraftbar. Da sowieso spätestens nach dem Abschalten der Akku herausgenommen wird. Im µC werden dann die einzelnen Zellenspannungen herausgerechnet zb. Uz2 = (U2*2) - Uz1 Uz3 = (U3*3) - (Uz1+Uz2) Wobei U2 die halbierte gemessene Spannung 7,4V und U3 die gedrittelte Spannung 11,1V ist. Danke für eure Antworten. Ich bin natürlich für weitere Anmerkungen und konstruktive Kritik offen.
Kann mir jemand noch eine passende Sicherung (Auslösegeschwindigkeit) für den Akku empfehlen? Diese soll Kurzschlüsse und Überstrom vermeiden. Ich denke dass die Antriebe + Logik mit allem drum und dran nicht mehr wie 1A-1,5A ziehen. Aber ich werde es nochmal nachmessen.
Patrick P. schrieb: > Mir ist schon bewusst das die Überwchung direkt am Akku immer ein wenig > Strom zieht. Das kann man auch minimieren indem man den Spannungsteiler nur dann einschaltet wenn man auch mit dem ADC mißt. Siehe T2 aus meinem Batteriewächter. http://www.mikrocontroller.net/articles/Batteriew%C3%A4chter#Prozessorteil http://www.mikrocontroller.net/articles/Datei:BMON_1048_PIC.PNG Allerdings ist zu beachten daß am Source des Transistors maximal ca. Versorgungsspannung - 1.5V verfügbar sind. Aber das paßt ja gut zu der internen 1.1V Referenz eines ATMega oder einer externen 1.235V Referenz. Gruß Anja
Patrick P. schrieb: > Kann mir jemand noch eine passende Sicherung (Auslösegeschwindigkeit) > für den Akku empfehlen? Bei 9-11V Gesamtspannung würde ich einen High-Side Pro-FET verwenden. Z.B. BTS432F2 (38mOhm) oder BTS6143D (10mOhm) für höhere Ströme. Gruß Anja
>da 0,1V Auflösung reichen würde ich einfach Spannungsteiler nehmen. >Entladeschluss würde ich aber auf 3,0-3,2 legen Bei einem Entladestrom <1C wie du ihn hast würde ich dir eine Abschaltschwelle bei etwa 3,3-3,5V empfehlen. Die LiPo Zellen die ich mit 1C entladen habe, brechen ab etwa 3,6V zusammen wenn sie leer sind. Damit erhöhst du die Lebensdauer und ich gehe nicht davon aus, dass du die maximale Betriebsdauer herauskitzeln willst. Grüsse Martin
Patrick P. schrieb: > Ja ich hatte auch schon überlegt den Tiefentladeschutz mit dem Haupt-µC > zu verwirklichen doch ich brauche den ADC im Haupt-µC noch für > Ultraschall Abstandsmessungen. Solang du noch irgendwie 3 ADC über hast würde ich an den Haupt Prozessor gehen. Akkuspannung in 10 Sekunden abständen messen sollte vollkommen ausreichen.
Martin Haag schrieb: > Bei einem Entladestrom <1C wie du ihn hast würde ich dir eine > Abschaltschwelle bei etwa 3,3-3,5V empfehlen. Danke für die Empfehlung :-) B-loch schrieb: > Akkuspannung in 10 Sekunden abständen messen sollte > vollkommen ausreichen. So habe ich mir das auch gedacht. Nur stellen sich mir jetzt noch fragen wie: Soll ich die Spannungsteiler nur zuschalten bei Messungen oder ist das nicht nötig? Und zur Absicherung gegen Kurzschluss und Überstrom welche Sicherungen ich da am besten verwende Anja schrieb: > Z.B. BTS432F2 (38mOhm) oder BTS6143D (10mOhm) für höhere Ströme. Diese FET´s sind mir nicht bekannt. Ich dachte da am Anfang eher an eine Feinsicherung. oder sind diese zu Träge? Und ob ich die einzelnen Balancerabgriffe auch absichern sollte zb. mit 100mA. Sodass jeder Akkuabgriff abgesichert ist.
Patrick P. schrieb: > Diese FET´s sind mir nicht bekannt. Ich dachte da am Anfang eher an eine > Feinsicherung. oder sind diese zu Träge? Du kannst natürlich auch eine Sicherung nehmen: 2 A träge = 150mV Spannungsabfall bei Nennstrom. 2 A flink = 170mV Spannungsabfall Gruß Anja
...und somit kann Anja über den aktuellen Spannungsabfall an der Sicherung den fliessenden Strom messen :)
Sooo habe mir jetzt Sicherungen und MOSFET´s besorgt. Und zwar flinke 2A Feinsicherungen und 125mA Pico-Fuses, dazu BS170 N-MOSFET´s und IRLZ34N Logic Level FET´s was anderes hatte der Elektronikhändler bei mir in der Nähe nicht auf Lager. Ich werde mich jetzt an die erste Versuchsschaltung machen. Habe das µC Programm soweit das jede 10 Sekunden eine ADC Messung angestroßen wird. Bei dieser Messung werden alle 3 Kanäle einmal durchgemessen. Und falls einer der Kanäle unter einen festgelegten Wert fällt (3,4V) wird abgeschalten. Werde jetzt noch weiter dran basteln sodass die Spannungsteiler kurz vor dem Messzeitpunkt zugeschalten werden. Und jeder Abgriff vom Akku wird mit einer Sicherung versehen. Bei der Messung werden natürlich alle eventuellen Spannungsabfälle von Sicherungen oder Dioden berücksichtigt.
Hallo, ich hab das Thema mal nochmal hochgeholt, weil ich ähnliche Pläne hab. Ich habe auch vor einen LiPo-Warner mit einem µC zu realisieren ... er hat noch andere Aufgaben und soll die Daten auch weitergeben, deshalb fällt eine Fertiglösung aus ... Der Unterschied zum Projekt des Themenerstellers ist, das ich hier 8 LiPo-Zellen hab und deshalb die naheliegende Lösung mit dem Spannungsteiler nicht unbedingt die "schönste" ist. Der Spannungsteiler wird einfach mal recht groß (8+7+6+5+4+3+2= 35 Widerstände) und ich möchte auch nicht so viele Ports verschwenden. Die benötigte Portanzahl kann ich ja mit nem Multiplexer verringern, bleibt aber immernoch der große SpgT ... Meine Überlegung ist mit dem µC mit Multiplexern die jeweilige Spannung nacheinander zu präsentieren, also nicht nur ein Potential, sondern beide jeweils passend anzulegen ... Ein Messmultiplexer quasi ... Mir ist bis jetzt allerdings keine funktionierende Schaltung eingefallen bei der nicht bei irgendeiner Kombination doch mal zuviel Spannung am µC oder Muxer anliegt ... Gibts sowas vielleicht sogar als IC? Wäre ja nicht unbedingt abwegig ... Ich habe hier auch ne Fertiglösung, einen handelsüblichen LiPo-Warner. Da ist auch nur nen Atmel256 und nen weiter IC drauf. Er heißt TG71608 1351 und ich geh mal davon aus, das es ein 8Port-Muxer ist. Ein Reihe von Widerständen (8 mal (820k + 15k)) ist auch drauf, aber mehr seh ich nicht. Müsste ich kaputt machen, um die ganze Schaltung zu ergründen. Oder fällt jemandem vielleicht eine ganz andere Lösung ein?
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