Hallo, ich habe ein Gerät, das über zwei Lithiumbatterien CR123 betrieben wird und ich muss den Ladezustand der Batterien überwachen und mit einer bicolor-LED anzeigen. Der uC ist ein PIC18F46K22. Ich habe die Möglichkeit die Batteriespannung über einen hochohmigen Spannungsteiler zu messen, der auf den Analogeingang mit HLVD-Funktion (Pin 22) geführt wird. Damit kann ich dann auch eine Batterieunterspannung detektieren, um Schreibvorgänge auf das EEPROM zu sperren. Als zweite Möglichkeit kann ich die Stromaufnahme über einen LT6105 messen. Damit erhalte ich eine "schöne" Entladekurve des Laststromes. Die Messung der Batteriespannung ist eher problematisch, da die Entladekurve sehr flach ist. Die Idee wäre, dass ich mit dem LT6105 den Strom alle 10..100ms messe und einen Coulomb-Counter realisiere. Ich weiss aus Herstellerangaben, dass eine CR123 um die 1400mAh hat. Aber: Das das mit dem Coulomb-Counter würde ja nur funktionieren, solange die Batterien nicht gewechselt werden. Also müsste ich bei jedem Reset (neue Batterien eingelegt) den Coulomb-Counter zurücksetzen. Das funktioniert aber nicht mehr, wenn die gleiche Batterie entfernt und wieder eingesetzt wird bzw. eine andere, die auch nicht mehr ganz voll ist. D.h. ich müsste irgendwie den Batteriewechsel erkennen können. Evtl. könnte ich zusätzlich den gemessenen Wert der Batteriespannung noch im EEPROM abspeicher? Vielleicht hat jemand einen Denkanstoss für mich, wie ich das Problem angehen kann? Vielen Dank.
Michael S. schrieb: > Die Messung der Batteriespannung ist eher problematisch, da die > Entladekurve sehr flach ist. Hmm, wie wäre es, den Bereich zu dehnen? D.h., den uninteressanten Bereich, bei dem die Batterie eh leer ist, abzuziehen und den interessanten Bereich etwas zu verstärken, um mit dem ADC noch geringere Änderungen der Batteriespannung zu erkennen. Das könnte man mit einer Referenzspannung und einem Diff. Verstärker realisieren. In welchen Bereich liegt denn die Batteriespannung zwischen voll und leer?
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Moin, ich nutze, um zu sehen ob ein Lipo leer ist, die interne Spannungsreferenz eines µC. Dazu messe ich immer wenn der µC was macht die Spannung, ist diese mehrmals hintereinander zu niedrig wird das Gerät ausgeschaltet und geht nicht mehr an. Vielleicht kann der PIC auch seine Ref. messen. Gruß Steffen
Tröpfchenzähler kann man implementieren. Wird bei smart Batteries gemacht. Da du aber austauschbare Zellen verwendest läuft das auf einen initialen Lade/Entladezyklus aus mit dem du die Kapazität feststellt. Ist nicht immer sinnvoll. Alternativ kann man nach der Lade/Entladekurve schauen. LiIon ist bei Zellenspannung von 4,2V proppenvoll, bei 2,8V ist er leer. Unter 2,5V darf die Zellenspannung nicht fallen. Schau dir die Spezifikation deiner Zelle an und übertrage die Kennlinie in eine LUT. Das dürfte genau genug sein ohne übermäßig viel Aufwand.
Vielen Dank für Eure Beiträge. @Matthias Leider kann ich am Layout der Schaltung nicht mehr viel ändern. Der Spannungsteiler ist fix, ich könnte nur noch das Teilerverhältnis ändern. Der Spannungsbereich ist von ca. 6.3V (Batterien nagelneu) bis ca. 2V. Bei kleineren Spannungen stellt der DCDC-Wandler ab. @Steffen Das wäre eine Idee aber der PIC ist an der stabilisierten Spannung vom DCDC-Wandler angeschlossen und der hält die Spannung stabil auf ca. 5V solange bis die Batteriespannung auf ca. 1.7..1.5V abgesunken ist. Prinzipiell kann der PIC aber die Referenzspannung messen (Eingang FVR BUF2, interne Referenz).
Ich würde testests Ansatz wählen - die Entladekurve der Batterien ist bekannt, daher kann aufgrund der gemessenen Spannugn auf den derzeitigen Ladestand geschlossen werden. LUT klingt dafür sinnvoll.
testtest schrieb: > Tröpfchenzähler kann man implementieren. Wird bei smart Batteries > gemacht. Da du aber austauschbare Zellen verwendest läuft das auf einen > initialen Lade/Entladezyklus aus mit dem du die Kapazität feststellt. > Ist nicht immer sinnvoll. > Alternativ kann man nach der Lade/Entladekurve schauen. LiIon ist bei > Zellenspannung von 4,2V proppenvoll, bei 2,8V ist er leer. Das bezieht sich sicher auf einen Akku? Ich verwende aber Lithium-Batterien und die kann man ja nicht laden. Also kann ich nur eine Entlademessung durchführen oder mich auf die Herstellerangaben verlassen, um die Anfangskapazität zu erhalten (~1400mAh, Hersteller). Die Leerlaufspannung bei neuen Batterien beträgt pro Batterie ca. 3.15..3.2V (s.o.)
Notfalls opfere doch eine Batterie und entlade sie mit der bei dir abgerufenen Last und erstelle den Graphen selbst. Das Datenblatt ist da ja recht oberflächlich und erlaubt nicht, konkrete Werte abzulesen. Der Vorteil, du hast dann deine Schaltung gleich automatisch "geeicht" auf die verwendeten Batterien. Eigentlich brauchst du nur die Startspannung und den Wendepunkt, ab dem es steil abfällt. Daran kannst du dann deinen nutzbaren Bereich festmachen. Du siehst auch gleich, ob deine Auflösung dafür ausreicht.
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Die Entladekurve einer solchen Batterie habe ich bereits aufgenommen. Zur Erklärung: Kurve gelb: Batteriespannung direkt Kurve rot: Strommessung mit LT6105 Kurve blau: optisches Ausgangssignal (Last ist eine Leistungs-LED, Anfangsstrom ist ca. 1A) Was man gut sieht ist der bereits erwähnte flache Verlauf der Batteriespannung. Direkt nach dem Einschalten bricht die Spannung ein und steigt im ersten Moment wieder da sich die Batterie erwärmt. Danach gibt es einen flachen Talpunkt (da wo auch der Strom anfängt abzunehmen). Was man auf jeden Fall sieht ist, dass der Strom schon fast am Ende ist und die Spannung immer noch stabil ist. Es ist fast der gleiche Wert wie nach dem Einschalten. Wie soll ich da mit der Spannungsmessung vernünftige Werte messen? Deshalb wurde auch die Strommessung noch mit eingebaut, um darüber den Ladezustand zu bestimmen. Nachteil: Kleiner Laststrom - kleiner Startwert, grosser Laststrom - grosser Startwert. Und das Gerät hat mehrere Verbraucher.
C1 kannst knicken, C2 und C3 hingegen lassen ab etwa 66-75% eine Enschätzung des Ladestands zu. Ist nicht sonderlich schön, erst so spät was zu erkennen, aber grundsätzlich sieht das für mich umsetzbar aus.
Dirk K. schrieb: > C1 kannst knicken, C2 und C3 hingegen lassen ab etwa 66-75% eine > Enschätzung des Ladestands zu. Ist nicht sonderlich schön, erst so spät > was zu erkennen, aber grundsätzlich sieht das für mich umsetzbar aus. C1: Batteriespannung C2: Strom C3: opt. Ausgangssignal Also wird das mit der Batteriespannungsmessung nichts und ich muss die Überwachung des Ladezustandes mit dem Coulomb-Counter realisieren. Bleibt das Problem mit dem Batteriewechsel(s.o.)
Du hast doch da was für den Strom gebaut mit Spannungsteiler? Ode rhabe ich das falsch verstanden? Oder einfach das "opt. Ausgangssignal" auswerten. Halt indirekt, aber effektiv den Ladestand der Zelle erkannt ;)
Nein, ich messe die Stromaufnahme mit einem Shunt und dem LT6105 (I-U-Wandler). Das Ausgangssignal gebe ich auf den PIC. Zusätzlich messe ich die Batteriespannung über einen Spannungsteiler und gebe das Signal auch auf den PIC. Das optische Signal war nur eine Hilfe mit einer Ulbrichtkugel.
Die Entladespannung der Batterie ändert sich kaum aber Strom fällt? Interessantes Phänomen. Wird die Last vielleicht nur bissie zu warm?
Eben eine Leistungs-LED. Die wird schon ordentlich warm. Aber Kühlung ist auch vorhanden.
Ich habe nochmal darüber nachgedacht... Wenn ich schon Strom und Spannung messen kann... Würde es funktionieren, wenn ich den Innenwiderstand der Batterien quasi im laufenden Betrieb berechne? Also wenn Verbraucher eingeschaltet, dann Messung von U1, I1 zum Zeitpunkt t1 und U2,I2 zum Zeitpunkt t2. Dann könnte man ja den Innenwiderstand berechnen mit Ri=du/di = (U2-U1)/(I2-I1)? Kommt das auf das Gleiche raus als wenn ich den Innenwiderstand mit zwei verschiedenen Lasten bestimme? Der Innenwiderstand steigt mit zunehmender Entladung. Somit wäre es vielleicht möglich eine Aussage über den Ladezustand zu machen. Oder liege ich da falsch?
Ich zitiere mich mal selber: Michael S. schrieb: > Würde es funktionieren, wenn ich den Innenwiderstand der Batterien quasi > im laufenden Betrieb berechne? So ein Quatsch, das kann natürlich auch nicht funktionieren, wenn das dU so klein ist...
Autos haben 100 PS. Bitte nochmal Li-Akkus und -Batterien nachschlagen. ;) Da gibt es alles zwischen nominell 3.0, 3.2, 3.6, 3.7 und 3.8V. Was auch jedes Mal eine gewisse Enladekurve mit eigenen Grenzen beschreibt.
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