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Little Tom

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1

Donnerstag, 24. März 2005, 23:16

Selbstbau Lader - Fragen zum NiXX-Programm

Hallo Leute!

Ich habe die Wintermonate genutzt, um mir ein Ladegerät, ursprünglich gedacht für LiPo-Akkus, zusammenzubasteln. Hier ein kleiner Bericht.



Ich habe das Gerät für das Laden von NiCd- bzw. NiMH-Akkus erweitert und ein paar Fragen an die Experten:

1. Wie sollte am Besten Messung der Akkuspannung erfolgen? Momentan unterbreche ich den Ladevorgang bei NiXX-Akkus, warte etwa 300ms und bestimme dann die Klemmspannung. Das scheint auch gut zu funktionieren. Andererseits könnte es günstiger sein, die Zeit zwischen Ladeunterbrechung und Messung der Klemmspannung kürzer zu wählen (z. B. 10ms), um nur die Leitungswiderstände und den Innenwiderstand des Akkus zu eliminieren. Was meint Ihr?
2. „Lohnt“ die Integration eines Reflex-Entladers? Technisch wäre das wohl kein Problem.

Bin auf Eure Meinungen gespannt.

Bis dahin

Thomas

2

Freitag, 25. März 2005, 18:39

hi,
also mein selbstbaulader unterbricht nicht zur messung.
warum auch ?
die leitungswiderstände sind konstant und der strom auch, also auch die an den leitungen abfallende spannung.
zwar erhöht sich das delta U etwas, aber das ist mehr als minimal.
grüsse
Klang ?

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3

Dienstag, 29. März 2005, 12:54

nettes Projekt, vor allem die Tatsache, dass der Spannungsregler vollständig über den Mikroprozessor geht. Mir wäre das etwas zu kritisch, zumal bei selbstgeschriebener Software. Schnell ist der uC mal im Nirwana und der Regler voll aufgeschaltet. :evil:

Wie siehts da eigentlich mit der Messgenauigkeit bei LiXX aus, reicht das oder muss dies kalibriert werden?

Die Sache mit der Leerlaufmessung ist sicher besser als die Messung unter Spannung, allerdings hat so ein Schaltregler dann ja auch wieder Anlaufphasen, welche die Kapazitätsmessung (Konstantstrom über die Zeit integriert...) wieder ungenauer werden lassen.

Little Tom

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4

Mittwoch, 30. März 2005, 22:16

Du hast Recht, etwas Vertraue in die Technik und der eigenen Programmier-„Kunst“ gehören schon dazu. Sollte der µC doch einmal „spinnen“, dann ist zu hoffen, dass die Sicherungen vor dem großen Knall ansprechen.
Bezüglich eines Softwarefehlers mache ich mir aber weniger Sorgen. So komplex ist das Programm nicht und zum Glück ist der AVR kein WINDOWS-PC. Jedenfalls habe ich noch keinen Blue-Screen bei Lader gesehen. :O
Natürlich sind trotzdem Fehler möglich. Aber schließlich kann auch in einem gekauften Lader der Längstransistor kaputt gehen und die Spannung durchschalten.

Zur Messgenauigkeit: Durch die Verwendung der Referenzdiode LM385-Z2,5 und von Widerständen mit einer Toleranz von 1% konnte auch eine Grundgenauigkeit der Spannungsmessung von 1% OHNE Abgleich erreicht werden (Referenz war dabei mein DMM mit 0,3% Genauigkeit bei der Gleichspannungsmessung). Damit dürfte der Lader auch ohne Abgleich zum Laden von LiXX-Akkus geeignet sein (irgendwo habe ich mal gelesen: Ladeschlussspannung 4,20 V +/- 0,05 V = 1,2% Toleranz). Die Genauigkeit kann durch einen softwäremäßigen Abgleich verbessert werden (Dieser Abgleich ist nur bei geöffneten Gerät möglich, so dass eine versehentliche Verstellung nicht möglich ist). Über Langzeitkonstanz kann ich noch nichts sagen.

Die Messung der ein- bzw. entladenen Kapazität ist aus verschiedenen Gründen nicht so genau. Der Strom, der durch die kurzen Ladepausen „verloren“ geht, spielt m.E. aber eine untergeordnete Rolle. Bei einer Messpause von 20 ms wäre das ein „Verlust“ von 2%. Jetzt könnte man das Ganze wieder herausrechnen, doch dann müsste man auch den Entladestrom beim Reflex-Entladen herausrechnen und so weiter. Ich glaube nicht, dass der Aufwand lohnt.

Wie bereits auf der Laderseite geschrieben, habe ich bis dato noch keinen Lipo-Akkupack. Beim Testlauf mit einem NiMH-Akkupack (8 Zellen) wurde die Spannung bei Erreichen von 12,59 V (Soll 12,60, die ..,59 entsteht durch Rundung auf Integer-Werte) konstant gehalten und der Strom (max. 4 A) zurückgeregelt. Allerdings musste ich das Experiment bei einem Strom von etwa 3,5 A abbrechen, da der Akku beängstigend heiß wurde.

Also, Alles in Allem halte ich den Lader für praxistauglich.

Gruß Thomas

5

Mittwoch, 30. März 2005, 22:33

hi,
also eigentlich sollte die messung genau sein, egal wieviel lücke ist.
ich gehe doch davon aus, das der gemessene strom intergriert wird und nicht der eingestellte.
wenn der gemessene strom integriert wird, dann kann der doch auch schwanken und es kommt der richtig wert bei raus.
grüsse
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Little Tom

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6

Mittwoch, 30. März 2005, 23:29

Natürlich wird der GEMESSENE Strom integriert. Doch während der Messpause erfolgt ja keine Strommessung (warum auch - ist ja 0) und die Ladepause ist kürzer als die Messintervalle. Man müsste das Ganze also eher herausrechnen.
Doch wollen wir uns nichts vormachen. Selbst bei einem höherwertigeren DMM liegt die Messtoleranz im Hochstrombereich (z. B. 20 A) im Allgemeinen über einem Prozent. Mein DMM hat im 20-A-Messbereich eine Genauigkeit von 1,5%. Also besser wird man nicht bzw. nur mit hohem Aufwand kommen. Und selbst wenn man besser wäre, was hat es für einen Sinn? Die einladbare Kapazität ist von so vielen Parametern (Entladezustand, Temperatur, Ladestrom etc.) abhängig, so dass einer Differenz von beispielsweise 2% zwischen zwei Ladezyklen keine Relevanz zukommt.

Gruß Thomas

7

Donnerstag, 31. März 2005, 01:57

hi,
das ist mir gerade auch eingefallen, das die messintervalle möglichweise viel grösser ist als die ladepause.
grüsse
Klang ?

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8

Freitag, 1. April 2005, 16:17

das mit der Spannungsgenauigkeit bei LiXX ist sicher ein Punkt, der noch genauer im Betrieb zu überprüfen wäre. Schließlich wird der Lader ja während des Betriebs warm und damit veränden sich auch Widerstands- und Kapazitätswerte der Bauteile.

Und von Genauigkeit zu reden, wenn das Messgerät nicht mal ne Zehnerpotenz besse ist, als der Prüfling, ist auch recht gewagt. Zur Kontrolle der Spezifikation 4,2+/-0,05V lass ichs nochmals gelten, aber nicht, wenn die 0,3% nur die Grundgenauigkeit (imm 200mV-Bereich) sind, auf die dann noch ein paar Digits draufaddiert werden müssen...

Little Tom

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9

Freitag, 1. April 2005, 23:55

Man Stefan, du bist ja ein Zweifler. ;)

Also die Genauigkeit meines DMM ist bis in den 400-V-DC-Bereich 0,3%+1 Digit. Ich denke, dass das für den Abgleich des Laders ausreicht.

Zum Thema Temperaturkonstanz:

Die für die Spannungsmessung relevanten Bauelemente (Widerstände des Spannungsteilers = Metallschicht-Typen, Referenzdiode) haben quasi keine Eigenerwärmung und die Eigenerwärmung des gesamten Gerätes ist durch die Schaltregler gering. Da ist eher die Erwärmung aus der Umgebung relevant (z.B. Sonne). Der Temperaturkoeffizient der genannten Bauteile liegt bei 50ppm/K. Bei einer Erwärmung um 50K entspricht das dann 0,25% Abweichung.

Aber Du sollst Dir ja auch kein Lader selber bauen. Kauf Dir einen und glaub daran, dass er im Inneren eine aufwändige Schaltung zur Temperaturstabilisierung hat und dass er mit hochgenauen Messgeräten abgeglichen wurde. Ach ja, und dass das Gerät keiner Alterung unterliegt. (Äh - wann wurde denn mein DMM des letzte mal kalibriert? 8( Und gibt es für Ladegeräte auch einen Kalibrierservice? ??? )

Ich kann mit meinen Werten leben und ich denke, mein imaginärer LiPo-Akku auch.


Tschüss

Thomas

10

Montag, 4. April 2005, 15:27

zweifeln ist besser als feuerlöschen...

Zitat

liegt bei 50ppm/K. Bei einer Erwärmung um 50K entspricht das dann 0,25% Abweichung


ok, das klingt nach etwas mehr Erfahrung als der übliche Modellbauerdurchschnitt, der seine hochgenauen Messgeräte entweder bei Graupner bestellt oder im Baumarkt kauft.

Der Abgleich der käuflichen Geräte geht wohl dahin, dass bei Einhaltung der Bedienungsanleitung keine Wahl der 112 notwendig ist. Ob der Akku dann ganz voll wird, interessiert die Hersteller weniger. Aber auch da wird vorher eine Worst-Case Analyse bzw. FMEA durchgeführt.

Meine LiPo-Lader hab ich auch schon selber gebaut (L200...), die Messgeräte werden ab und an mit kalibrierten Geräten verglichen (so was steht am Arbeitsplatz rum). Abgleichen kann ich die aber nicht, da ich kein Eichnormal habe...

Zitat

mein imaginärer LiPo-Akku

solange noch keiner da ist, muss man auch keinen löschen...