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 Betreff des Beitrags: Lipo-Einzelzellensensor für FrSky
BeitragVerfasst: Fr 31. Mär 2017, 15:27 
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Ich möchte mir mal einen OpenXSensor bauen, um die Einzelzellen eines 3S-Lipo-Akkus zu überwachen. Nachdem ich das ganze auf einem Breadboard getestet und auf Lochraster verlötet hatte, habe ich leider beim Einbau ins Modell den Spannungsregler des Arduino getötet.

Ich habe noch nie eine eigene Platine entwickelt und wollte das auch mal probieren. Momentan habe ich nur Fritzing dafür, mit dem ich einigermaßen klar komme. Eagle habe ich mal installiert, aber da fehlt mir einfach der Einstieg.
Jetzt habe ich eine Platine entwickelt, mit der man drei verschiedene Möglichkeiten der Stromversorgung hat, je nachdem ob R7, R8 oder R9 eine Brücke haben:
Dateianhang:
Schaltplan.jpg
Schaltplan.jpg [ 155.63 KiB | 1750-mal betrachtet ]

1. Versorgung über die dritte Lipozelle (9-12,6V): R8 ist mit 0 Ohm verlötet, die Diode D1 sorgt für einen Spannungsabfall bis unter 12V und C1 ist ein Low-ESR-Elko mit 47uF/16V, um Spannungsspitzen beim Anschließen zu blocken.
2. Versorgung über die zweite Lipozelle (6-8,4V): R7 ist mit 0 Ohm verlötet und C1 ist ein Low-ESR-Elko mit 47uF/16V, um Spannungsspitzen beim Anschließen zu blocken. Da bei 6V vom Akku die Spannung hinter dem Spannungsregler auf 4,5V sinkt, muss hier die internen 1,1V als Referenz benutzt werden.
3. Versorgung über die 5V vom Empfänger: R) ist mit 0 Ohm verlötet.

Bei Variante 1 ist die Referenzspannung VCC mit 5V.
Bei Variante 2 und 3 ist die Referenzspannung intern mit 1,1V.
Je nach Referenzspannung müssen die Spannungsteiler R1/R2, R3/R4 und R5/R6 dimensioniert werden. Hier eine Liste von Werten, die man verwenden kann:

Variante 1:
R1: nicht vorhanden
R2: 0 Ω
R3: 5,6 kΩ
R4: 3,9 kΩ
R5: 4,7 kΩ
R6: 8,5 kΩ

Variante 2 und 3:
R1: 3,3 kΩ
R2: 10,0 kΩ
R3: 1,0 kΩ
R4: 6,8 kΩ
R5: 680 Ω
R6: 7,5 kΩ


Bei Variante 1 und 2 wird nur der Anschluss SPort zum Empfänger geführt.
Bei Variante 3 werden die Anschlüsse SPort und 5V zum Empfänger geführt.

Als Arduino benutze ich einen Arduino Pro Mini 5V/16MHz, der von unten an die Platine gesetzt wird.

Die Platine habe ich bei OSH-Park hochgeladen und bestellt:
https://oshpark.com/shared_projects/crfgIkwx

Zur Berechnung der Spannungsteiler habe ich mir eine Hilfe mittels Tabellenkalkulation (für OpenOffice) gemacht, die ich hier anhänge. Das kann man immer verwenden, wenn man einen Spannungsteiler dimensionieren will, unabhängig von diesem Projekt:
Dateianhang:
Dateikommentar: Berechnung von Spannungsteilern
Spannungsteiler.ods.zip [25.94 KiB]
119-mal heruntergeladen

Auf der ersten Seite muss man die gewünschten Daten eingeben:
- die Gesamtspannung, die an dem Spannungsteiler maximal angelegt wird (z.B. 12,6V für 3S).
- die Messspannung, die maximal an dem Spannungsteiler dann erzeugt wird (z.B. 5V für den Eingang des Arduino).
- den Gesamtwiderstand, den die beiden Widerstände ungefähr haben sollen (z.B. 10.000 Ω).
Darunter bekommt man dann vier Vorschläge ausgegeben:
- die Werte R1 und R2 für den Spannungsteiler
- den resultierenden Gesamtwiderstand
- die maximale auftretende Messspannung
- den effektiv genutzten Messbereich.
Auf der zweiten Seite finden die Berechnungen statt, da muss nichts geändert oder angeschaut werden.
Auf der dritten Seite ist eine Liste der verfügbaren Widerstände und drei Hilfsspalten in grau. Hier habe ich in der ersten Spalte die vorhandenen Widerstände als sortierte Liste eingegeben. Hat man andere Widerstände zur Hand, dann kann man diese Liste ändern. Wichtig ist dabei, dass die Werte aufsteigend sortiert eingegeben und die anderen Spalten nicht verändert werden. Die Vorschläge auf der ersten Seite verwenden nur Widerstände in dieser Liste.


Zuletzt geändert von Wowbagger am Mi 3. Mai 2017, 16:00, insgesamt 2-mal geändert.

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BeitragVerfasst: So 23. Apr 2017, 12:31 
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Die Platinen von OSH-Park und die Arduino von BG sind angekommen.
Dateianhang:
Dateikommentar: Platinen und Arduino
IMG_6508.JPG
IMG_6508.JPG [ 171.13 KiB | 1644-mal betrachtet ]


Jetzt kann ich wieder löten.

Im Eingangsposting habe ich den Link zu OSH-Park, Vorschläge für die Spannungsteiler und ein Tool zur Berechnung von Spannungsteilern ergänzt.


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BeitragVerfasst: Mi 3. Mai 2017, 15:56 
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Ich habe die Platine nun verlötet und die Software drauf gepackt. Funktioniert nun.
Dateianhang:
IMG_6509.JPG
IMG_6509.JPG [ 228.49 KiB | 1582-mal betrachtet ]

In der Software habe ich die gemessenen(!) Werte der eingelöteten Widerstände (nicht die Nennwerte) und die gemessene Spannung hinter dem Spannungsregler eingegeben. In dem Fall sind die vom Sensor gemeldeten Einzelspannungen gleich richtig und man muss nicht nachträglich kalibrieren.

Vorher habe ich auch Messungen bei verschiedenen Spannungen gemacht und festgestellt, dass dieser Arduino-Clone einen besseren Spannungsregler hat. Da er auch bei 12,6V funktiomniert und nicht zu heiß wird, könnte man evtl. auch auf die Diode verzichten.

Folgendes habe ich bei den Messungen festgestellt:
- Der Stromverbrauch des Sensors liegt bei ca. 20mA.
- Benutzt man 3S als Spannungsversorgung des Sensors, ist die Spannung hinter dem Spannungsregler über den gesamten Spannungsbereich stabile 5V.
- Benutzt man nur 2S als Spannungsversorgung, dann ist die Spannung hinter dem Spannungsregler bis hinunter zu 7V (3,5V/Zelle) stabil 5V. Darunter sinkt die Spannung bei 6V am Akku auf 4,5V ab. D.h. in diesem Fall können die 5V nicht als Spannungsreferenz verwendet werden und man müsste auf die internen 1,1V umschalten.

Die Erkenntnisse aus den Messungen habe ich in das erste Posting einfliessen lassen.


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BeitragVerfasst: Mi 30. Mai 2018, 16:54 
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Spotter

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Beiträge: 1
Name: berny
Hallo,
welche Software hast duu verwendet ?
Leider schreibst du darüber nichts.

mfg


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BeitragVerfasst: Mi 30. Mai 2018, 17:15 
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Pilot

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Beiträge: 305
Wohnort: Duisburg
In der 1ten Zeile schreibt er openXSensor


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BeitragVerfasst: Mi 30. Mai 2018, 17:40 
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Ja, korrekt, ich habe OpenXSensor verwendet. Wobei die Software nur mit der Spannungsmessung eher unterfordert ist. :)


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