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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wie am besten verbrauchte mah von Akku messen?


Autor: fliegerpez (Gast)
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Hallo an euch alle,

ich möchte gerne mit einem Mega8 die entnommene Energie (?) in mah von 
einem Akku messen. An dem Akku hängt ein Elektromotor.

Der Akku hat ca 3000mah kapazizät und ca 6V (4 nimh akkus).

Ich denke, am einfachsten geht das ganze mit einem Stromshunt.

Oder gibt es da einen fertigen Ic vielleicht, der das kann?

Angenommen ich verwende einen INA138. Kann ich mit dem ca 10 mal pro 
Sekunde den Strom messen mit dem Mega8?

Ich möchte halt gerne ein ziemlich genaues Ergebnis erhalten.
Also wenn er zb. wirklich 1500mah entladen hat, dann sollte das ganze 
schon mit ca +-50 bis 100mah geschehen.

Kann ich mein Vorhaben so durchziehen, oder gibt es da bessere 
Komponenten?
Wie lässt sich das am einfachsten realisieren, eine gute mah Messung?

DANKE
Peter

Autor: Sven Stefan (stepp64) Benutzerseite
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mah ist keine Einheit. mAh wäre eine.

Ach ja. NiMH wäre die richtige Bezeichnung.

In Physik und Chemie hat die Groß- und Kleinschreibung schon seine 
Bedeutung...

Autor: Michael (Gast)
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> mah ist keine Einheit. mAh wäre eine.
> Ach ja. NiMH wäre die richtige Bezeichnung.
> In Physik und Chemie hat die Groß- und Kleinschreibung schon seine
Bedeutung...

Und wegen fehlender Groß- / Kleinschreibung hast Du nicht verstanden was 
er machen will aber hebst mal den Zeigefinger??
Junge, wenn Du nicht mehr beizusteuern hast als Belehrungen dann geh im 
Sandkasten weiterspielen und schenk Dir solche Kommentare zukünftig 
einfach ;-)


Aber jetzt zürück zum Topic!

Prinzipiell durchführbar.
Probleme könnten sein:

- Auflösung des ADC
  An Deinem Shunt darf nicht zuviel Spannung abfallen.
  Diese willst Du aber möglichst genau messen.
  Wenn Du den max. Strom Deiner Last kennst
  kannst Du evt. den Spannungsabfall am Shunt
  zunächst verstärken um eine bessere Genauigkeit
  zu erzielen.

- Wo ist der Shunt?
  High- / Lowside?

- Wie hoch ist der Strom durch die Last?

- Ändert sich der Strom schnell?
  Dann spielt Dein Abtastintervall
  (die von Dir angegebenen 10s) eine
  grosse Rolle, sonst kommt auch nur
  Mist raus.

INA138 kenne ich nicht, daher kann ich da nichts zu sagen.

Grüsse
Michael

Autor: Belehrender Zeigefinger (Gast)
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Ah Ja. Es ist also vollkommen wurscht, ob man µS oder µs oder 
"Zwetschkenknödel pro Sekunde" hinschreibt. Der Leser hat gefälligst zu 
erraten, welche Einheit gemeint ist.

Wenn man sich ernsthaft mit technischen Problemen befasst, sollte man 
fähig und willens sein, Einheiten richtig hinzuschreiben.

Autor: usUsUS (Gast)
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Belehrender Zeigefinger: halt die klappe

Autor: MichiB (Gast)
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Den INA138 kannste ruhig verwenden.
Die Beschaltung ist simple und der Shunt ist in der Größenordnung von 
ein paar Ohmen.

Solltest nur darauf achten 1% Widerstände zu nehmen in Abhängigkeit von 
der angestrebten Genauigkeit und ob du kalibrieren kannst.

Autor: Fabian B. (fabs)
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Schau dich mal bei Maxim um. Da gibts schöne ICs die genau das tun. Und 
dann brauchste dich selbst um die Überwachung nicht zu kümmern.

Gruß
Fabian

Autor: MichiB (Gast)
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Autor: Sven Stefan (stepp64) Benutzerseite
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@Michael (Gast):

Ich hab diesen Artikel nur aufgeklappt, weil ich aus dem Betreff nicht 
schlau wurde was mit "mah" gemeint sein könnte. Nach dem Lesen des 
Beitrages war mir das dann schon klar. Mir wiederstrebt es einfach, wenn 
Leute physikalische Einheiten nicht richtig anwenden können. Und der 
Schreiber hat diesen Fehler ständig gemacht, was darauf schließen lässt, 
dass er die Schreibweise nicht kennt. Mich nervt das genauso wie wenn 
Leute nicht zwischen Strom und Spannung unterscheiden können...

Und gegen das "Junge" verwehre ich mich. Das ist inzwischen 30 Jahre 
her...
Wogegen ich nichts dagegen einzuwenden habe in den Sandkasten zu gehen. 
Mit meinen Enkeln. Sandkuchen backen. Solltest du auch mal machen....

@Belehrender Zeigefinger (Gast): Genau so. Meine vollste Zustimmung.

Schönen Tag noch

Sven

Autor: Bernhard S. (dk9nw)
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Hallo Fliegerpez,

Mit diesem Vorhaben habe ich mich auch schon mal beschäftigt.
Meine Überlegungen waren so, die abgenommene Leistung zu messen:

Ich nehme mal einfach ein paar Zahlen an, um das plastischer
darzustellen.

Du hast ein 6 V Akkupaket mit 3000 mAh = 3 Ah und einen
Gleichstrom-Motor mit sagen wir mal 60 Watt.

Es gilt P = U mal I also I = P durch  U   das ergibt 60 durch 6 = 10 A

Nun könntest du ständig den Strom durch einen Shunt-Widerstand messen.
Beispiel:
bei Reichelt
RD 100/1,00 :: 100g Widerstandsraht, Ø 1,00mm
Widerstand/m: 0,62 Ohm

Diesen Draht in die Zuleitung gelegt.
Beispiel 5 cm lang ergibt 0,031 Ohm
Darüber fällt nun U=R*I  also 0,031 *10 = 0,31 V = 310 mV ab.
Es entsteht eine Verlustleistung P = U * I also 0,31 * 10 = 3,1 Watt.
Das ist nicht unerheblich.

Über diese Spannung am Shunt kannst du den Strom messen und
integrieren. Das heist nicht anderes als aufsummieren.

P = U * I = z.B. 5.85 V * 9.82 A = 57.44 Watt

57.44 * 1/3600  = 0.0159 Wsec
Das ist die Energie, die du zum Beispiel in diese Sekunde aus deinem
Akku entnommen hast. Gemessene Spannung und Strom werden laufend 
gemessen
und aufsummiert (integriert)

Das Ergebnis von deiner Ausgangslage 3 Ah laufend abgezogen.

Der Nachteil : Für diesen Messvorgang verbrätst du laufend Leistung
am Shunt-Widerstand.

Du kannst aber auch gleich deinen DC-Motor nehmen. Du kann ihn ja
an einem Labornetzteil vermessen. Spannung über Strom.
Nun legst du den Analogeingang deines Mikrocontroller ständig
an deinen DC-Motor an und summiert im Flugmodell ständig die gemessene 
Leistung auf.

Sobald du eine von dir gewählte Grenzspannung erreicht hast, läst du
eine Rückmelde LED aufleuchten oder besser.
Du überträgst per Telemetrie ständig den Akkufüllstand nach unten.

ciao
Bernhard

Autor: avion23 (Gast)
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Leider ist die Sache nicht so einfach. Die Kapazität von Akkus ist nicht 
konstant.

Die angegebene Kapazität (oder Ladung) erreichen fabrikneue Akkus nach 
~5 Ladezyklen bei einem bestimmmten Strom. Dieser Strom wird selten 
angegeben. Bei NiMh oder NiCd ist es oft C/5, bei Bleiakkus C/20.

Bleibt man unter diesem Strom hat der Akku eine leicht höhere Kapazität.
Ist der Strom höher sinkt die entnehmbare Kapazität stark ab (google 
Entladekurven).

Man müsste also auch die Höhe des Entladestroms überproportional 
einrechnen. Oder man vermisst den Akku bei einem typischen 
Entladevorgang und verwendet die errechnete Kapazität.
Selbst dann gibt es noch viele Faktoren wie z.B. Temperatur die einen 
Einfluss haben und das Ergebniss verfälschen. Die +-50mAh sind in meinen 
Augen unrealistisch.

Erfolgsversprechend ist IMO die Messung der Spannung.
1,44V/Zelle ist max
1,0V/Zelle ist min
Der Zwischenbereicht teilt sich nicht (!) gleichmäßig auf. Dort könnte 
man aber wieder die entnommene Energie zählen, und falls man sich vertan 
hat die angegebenne Restenergie auf null setzen und die 
Gewichtungsfaktoren für die Stromentnahme intern anpassen.
Im englischen nennt sich das Coloumb Counter.


Den Strom misst man mit einem möglichst kleinen Shunt und einem 
Tiefpass. Die Atmel Baureihe hat in SMD oft einen internen 200x opamp 
für den ADC, den könntest du verwenden. Das rauschen kriegst du mit 
Mittelwertbildung weg (oversampling?). Wenn die Verlustleistung dann 
immer noch zuviel ist, kannst du auch die Zuleitung als Shunt verwenden 
(ist leider temperaturabhängig) oder einen diskreten Opamp verwenden.



PS: Mich stören falsch geschriebene Einheiten auch ganz massiv. Z.B. 
wenn der Strom in "mAh" angegeben wird. Oder wenn aus einem "mAh" ein 
"MAh" wird. Man kann es sich oft aus dem Kontext erschließen, aber diese 
zusätzliche Unpräzission ist unnötig und erschwert das Verständnis. Ich 
lese dann oft nicht weiter, weil ich den Poster als unfähig einstufe. 
Und nein, ich bin kein Rechtschreibnazi ;-)

Autor: J. K. (rooot)
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>MAh

so nen Akku hätt ich auch gerne ;-)

>Ich hab diesen Artikel nur aufgeklappt, weil ich aus dem Betreff nicht
>schlau wurde was mit "mah" gemeint sein könnte.

ging mir auch so.

mfg
J.K

Autor: fliegerpez (Gast)
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Hallo noch mals an alle!

Es tut mir leid, wenn ich ein bisschen Unruhe hier reingebracht habe mit 
der Klein und Großschreibung.
Besonders schäme ich mich, weil ich Maschinenbauer bin und mich gut 
damit auskenne ;o) Es war nur gestern schon so spät in der Nacht, da hab 
ich nicht mehr so aufgepasst. Sorry an alle.....


Wie ich das sehe, habe ich mir da ganz schön was vorgenommen und das 
Thema ist nicht "leicht" zu behandeln....Einfach eine Schaltung bauen, 
geht wohl nicht.


Ich werde mich wohl noch mehr in das Thema einlesen müssen, und 
vielleicht noch andere Lösungsansätze anschauen. Die MAXIM ICs sind ja 
schon mal recht klasse, da muss ich mal alles durchlesen!

Vielen Dank an euch bis jetzt....

Peter

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