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Samstag, 24. März 2007, 11:57

LiPo Voltmeter Entwicklung - Braucht man sowas ? Welche Features ?

Hallo Forumsteilnehmer.

Im Logview Forum hat jemand den Wunsch nach einem LiPo Voltmeter geäussert.
Das Gerät soll die Spannung von maximal 5...6 zusammengeschalteten LiPo Zellen für jede Zelle einzeln anzeigen können.
Der Anschluß wird über die Balancerstecker des Akkupacks erfolgen.
Die werden durchgeschleift um die Akkus auch während der Ladung messen zu können.

Zusätzlich wird ein 50V Meßbereich auf ganz normale Meßbuchsen herausgeführt werden.

Als Display ist ein 4x16 Dot Matrix Display geplant das die gemessenen Spannungen alle direkt anzeigt.

Zusätzlich soll noch eine serielle Schnittstelle dazukommen, die zum neuen Logview Standard Format kompatibel ist.
Damit kann dann ein kompletter Ladevorgang für jede Einzelzelle mitgeloggt werden.
Speicher in der Schaltung ist vorerst aber nicht geplant.

Einzelne freie Ports des Controllers (A/D Wandler, ICP, INT 0), es wird wohl ein ATMEGA 8 oder 16 werden, sollen für künftige Erweiterungen (Drehzahlmesser, Stromsensoren, Temperatursensoren) an den Platinenrand kommen.

Wird so ein Gerät gebraucht ?
Zur Zeit haben nur mein Co. Entwickler und ich Interesse an so einem Gerät angemeldet.
Der Preis für die Bauteile und die Platine schätze ich insgesamt auf 50,- ... 60,-€.
Potentiale zur Einsparung würde ich nur unter Verzicht auf Genauigkeit (zur Zeit 16Bit), - die internen 10 Bit A/D der AVR Controller sind mir zu ungenau - , Umstieg auf ein anderes Display, oder günstigere Einkaufsquellen sehen.

Wenn das Projekt was wird, wird die Software Open Source (in C!) sein, auch das Platinenlayout wird frei verfügbar sein.
BASCOM ? - Bei mir leider Fehlanzeige und ich fang auch nicht damit an.
Wenn sich Torsten dafür opfert wär das super

Fertige zusammengebaute Geräte wird es vermutlich nicht geben.
Platine? - kommt auf die Anzahl der Nachbauer an.

Die Entwicklung steht noch ziemlich am Anfang, zur Zeit sind wir bei der Bauteileauswahl.
Als konkreter Entwicklungsbeginn! schwebt mir so mitte Mai vor.
Vorher bin ich ausgelastet.

Wenn es sowas zu einem vernünftigen Preis schon gibt, könnte man sich natürlich die Arbeit sparen.
Auch diesen Zweck soll dieser Threat erfüllen.

Welche zusätzlichen Features soll das Gerät noch haben ?
Dabei aber bitte die Kosten im Blick haben.

Wenn sich noch jemand an der Entwicklung beteiligen will - hier posten oder PN an mich.

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »wkrug« (24. März 2007, 12:00)


wurpfel1

RCLine User

Wohnort: CH-rheintal

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2

Mittwoch, 28. März 2007, 11:52

Hi Wilhelm

dein projekt hört sich gut an :ok:


bitte verstehe meinen kommentar nicht falsch, ich gehe vermutlich von anderen voraussetzungen aus :shy:

mir reicht eigentlich der 10bitADwandler um den bereich 2.7-4.2V abzudecken, sind dann 1.5mV schritte :w mit einer passenden Vref geht das problemlos..


da ich anfänger bin kaufe ich gerne komplette lösungen:
akkuüberwachungskäfer gibt einige, mir gefallen die 1wire-dinger von dallas.
dort ist alles was du haben möchtest direkt in HW realisiert :D

lipo-monitor DS2760

com-adapter

du kannst auch einen der vierfachADwandler nutzen


in den bascom-samples gibts einige 1wire-konverter..
bin schon zu alt zum spielen.. macht aber gleichwohl spass ;-)

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Mittwoch, 28. März 2007, 19:25

Ahhhh endlich rührt sich mal jemand.

Die 10 Bit reichen schon, wenn man wirklich nur den Spannungsbereich bis 5V abdecken muß.
Die Lipo Zellen sind aber in Reihe geschaltet, also muß ich entweder einen Multiplexer einbauen, einzelne Microcontroller einsetzen, für eine galvanische Trennung sorgen, oder einen Mehrkanaligen A/D Wandler mit entsprechender Auflösung verwenden.
Dabei kann die Messung der Kanäle dann gegen Masse erfolgen.
Der letzte Vorschlag ist das was ich machen will.
Ich hab vor einen Spannungsbereich von 50V abzudecken, obwohl 30V auch ausreichen würden. Wenn der Wunsch besteht kann man dann ja auch 2 A/D Wandlerbausteine kaskadieren.
Mein Wunsch wäre auch die Spannungsteiler vor dem A/D mit gleichen Widerständen (0,1%) zu bestücken um nicht jeden Kanal einzeln kalibrieren zu müssen.
Ich möchte auch einen Kanal als normalen Voltmeter Ausgang zusätzlich herausführen.
Bei einem 10 Bit A/D Wandler und einem Spannungsbereich von 30V krieg ich eine Auflösung von 30mV. Aber das ist mir für ein Voltmeter zu wenig ( nie genug krieg! ).

Der DS2450 ist ein sehr interessanter Baustein, allerdings hat er halt nur 4 Kanäle und Kostet um die 9,-€, somit ist er für mich eigentlich schon aus dem Rennen.

Ich hab mir mal den AD7795 ausgeschaut.
Der hat 6 Kanäle und auch sonst noch ein paar interessante Features und kostet auch um die 9,-€. Blöd ist nur das der Chip nur in SMD zu kriegen ist.

Als Controller wird vermutlich ein ATMEGA 16 zum Zug kommen.
In der Zwischenzeit ist auch ein Wunsch nach einem Amperemeter bei mir laut geworden.
Der Einfachheit halber möchte ich hier einen galvanisch getrennten Baustein haben.
Der ACS750 oder 755 sind in der engeren Auswahl.
Welcher Strombereich wäre sinnvoll ? 0...50A? 0...75A? 0...100A?

Ausserdem hab ich mir gedacht noch einen Drehzahlmesser zu integrieren.
Die Bauteile für diese Features kann mach einfach weglassen, wenn man Kosten sparen will.

Wenn man die Teile einbaut kann man komplette Antriebe vermessen und dabei die Reaktion jeder einzelnen LiPo Zelle verfolgen.

Auf der Wunschliste stehen auch noch Temperaturfühler, aber dazu möchte ich vorerst nur die A/D Wandlereingänge des ATMEGA 16 auf Pfostenfeldstifte legen.

Ausserdem hab ich vor die beiden Interrupts 0+1 auch mal auf Stifte rauszuführen.

Der LiPo Monitor ist zwar auch sehr interessant, bringt mir aber für das was ich hier vorhabe wenig.

Ich bin froh für jede Anregung - ist mir jedenfalls 100% lieber als das rumgeunke wenn das Teil dann fertig ist, was man da hätte besser machen können.

mosi

RCLine User

Wohnort: Berlin

Beruf: Cutter, Kameramann

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4

Mittwoch, 28. März 2007, 21:52

Zitat

Original von wkrug

Die Lipo Zellen sind aber in Reihe geschaltet, also muß ich entweder einen Multiplexer einbauen, einzelne Microcontroller einsetzen, für eine galvanische Trennung sorgen, oder einen Mehrkanaligen A/D Wandler mit entsprechender Auflösung verwenden.
Dabei kann die Messung der Kanäle dann gegen Masse erfolgen.


Die vermutlich einfachste Lösung dürfte sein, für jede Zelle einen Differenzverstärker zu verwenden, so hast du an jedem Ausgang die Spannung einer Zelle gegen Masse, 10bit reichen da aus. Mittels Software-oversampling kann man außerdem die Auflösung nochmal ohne wesentlichen Hardware-Aufwand beliebig steigern, bei 12bit wären das fast 1mV Auflösung pro Zelle. Nur die Abtastrate wird entsprechend langsamer. Ist aber für diesen Zweck völlig nebensächlich.
Gruß, Rene

5

Donnerstag, 29. März 2007, 08:30

Zitat

Die vermutlich einfachste Lösung dürfte sein, für jede Zelle einen Differenzverstärker zu verwenden

Im Prinzip ist das schon richtig.
Ein vernünftiger differenz Instrumentenverstärker besteht normalerweise aus 3 Op Amp's inklusive einigen Widerständen.
Um einigermassen reproduzierbare Ergebnisse zu produzieren sollten schon höherwertige Op Amps eingesetzt werden und auch niedrig Tolerierte Widerstände.
Da auch Ausgangsspannungen bis 0V entstehen können braucht man zumindest im Ausgang Rail to Rail Op Amps
Das Ganze dann mal 6 (6 Zellen).
Ausserdem muß die Spannungsversorgung der Instrumentenverstärker so hoch wie die höchste vorkommende Akkuspannung sein, mindestens aber 50% davon.
Dazu müsste man dann die Versorgungsspannung der Op Amps aus dem Meßakku abzweigen, oder eine Ladungspumpe installieren.
Also alles insgesamt ein doch sehr hoher Aufwand.
Und das alles um sich ein Bauteil zu sparen, das 9,-€ kostet und bis auf die Spannungsteilerwiderstände alles an Bord hat ?

Ich hab vor dem A/D Wandler (AD 7795) einen 1MOhm / 22 kOhm (x6 Stück) Spannungsteiler vorzuschalten. Der A/D kann dann mit 5V versorgt werden.

Ausserdem bleiben dann die internen A/D Wandler des ATMEGA frei !
3 Stück von denen sind bei meinem jetzigen Gedankenentwurf schon verplant (1x interner Akku, 2x Strom Meßbereich).
Ein paar sollten auch noch für Temperatursensoren frei bleiben.