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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Datenlogger für Akkusspannung sprengt Mega 644


Autor: Helipilot (Gast)
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Ich bin gerade am Verzweifeln.

Nachdem ich den SD-Kartenteil meines Datenloggers mit dem Dateisystem 
von Klabunde am Laufen habe und meine Werte in CSV Anordnung auf der 
SD-Karte landen, sprengt mir die Spannungsüberwachung immer den 
Controller.

Ich habe den Controller an einem 2s (7,4 V) LiPo mit 7805 und Aref sind 
5 Volt.

Den 8s LiPo für den Antrieb habe ich mit einem Spannungsteiler, wie im 
Anhang an die 8 ADC Eingänge des Mega 644 gehängt und Multiplexe die im 
10 ms Takt.

Die Widerstände am TP 1 sind alle 420 Ohm und die Widerstände von TP 3 
bis TP 9 sind immer ein Vielfaches von 420 Ohm, so das sich an den ADC 
Eingängen immer eine Spannung von max. 4,2 Volt (vollgeladene LiPo 
Zelle) einstellen sollte.

Wenn ich diesen Spannungsteiler aufbaue und mit dem Multimeter messe, 
dann passen die Spannugen. Sobald ich aber den Mega 644 (In der 
Zwischenzeit sind es schon 4 Stk, die geplatzt sind.) dran habe, knallt 
es nach ca. 10 bis 240 sec. und der Mega 644 ist defekt.

Kann mir jemand mal einen Tipp geben, wo da mein Denkfehler liegt ??

Danke schon einmal ...

HeliPilot

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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komplette Schaltung?

Autor: Helipilot (Gast)
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Würde ich gerne anhängen, aber im Moment ist die erst einmal nur auf 
einer Olimex Experimentierplatine zusammengewurstelt. Also noch ohne 
EAGLE Schematics Datei.

TP 1 ist an AGND und die 8 Leitungen rechts gehen an die ADC-Eingänge.

Am SPI sind mit Widerständen die Pegel für die SD-Karte angepasst und 
das war's sonst ist da noch keine Schaltung oder Unterlagen.

HeliPilot

Autor: Christoph Z. (rayelec)
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Läuft der Antrieb wenn der uC abraucht? In diesem Fall wären das dann 
induktive Störungen vom Leistungsteil.

Ich schlage vor, hochohmiger zu gehen und die zu messenden Spannungen 
mit einem Kondensator von z.B. 10nF zu puffern. Ganz Vorsichtige bauen 
auch noch eine Schutzdiode gegen Vcc und GND ein. Wenn du zu hochohmig 
bist, musst du dei Pollingfrequenz herabsetzen, weil sonst durch die 
Umschalterei die Messspannung zu stark einbricht. Ohne ins DB geschaut 
zu haben, sagt mir meine Erfahrung, dass die Innenwiderstände der ADCs 
relativ klein sind.

Sichere auch die Versorgungsspannung des uC mit einer schnellen Z-Diode 
ab!
Generell im Zusammenhang mit Leistungs- (Motor-) Elektronik 
Versorgungsspannungen ausreichend filtern!!

Gruss
rayelec

Autor: Jean Player (fubu1000)
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@Christoph: stimmt der Eingangswiderstand des ADC beträgt lediglich 
100MOhm^^
@Heliopilot: Dann zeichne halt per Hand und scanne ein.

Gruß

Autor: Helipilot (Gast)
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Der Antrieb läuft nicht.

Der Akku ist so geladen, das jede Zelle eine andere Spannung hat und ich 
den zum Testen mit 3 in Reihe geschalteten H7 Lampen belaste.

Dann kann ich auf der SD-Karte in der Datei (Bis der Controller 
hochging) schön die schwankenden Werte der einzelnen Zellen sehen.

Wenn die Schaltung funktionieren würde und in den Heli kommt, dann wird 
die Eingangsspannung mit einem LC-Filter für 32 kHz (Das ist der 
PWM-Takt des Motorreglers) beschaltet.

Wenn ich die Spannungsteiler hochohmiger mache (Hatte ich in 
Vorversuchen schon gemacht), dann wackelt die gemessene Spannug zu 
stark. Dabei habe ich schon einzelne ADC-Eingänge zerstört.

HeliPilot

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Helipilot wrote:

> Die Widerstände am TP 1 sind alle 420 Ohm und die Widerstände von TP 3
> bis TP 9 sind immer ein Vielfaches von 420 Ohm, so das sich an den ADC
> Eingängen immer eine Spannung von max. 4,2 Volt (vollgeladene LiPo
> Zelle) einstellen sollte.

Warum willst Du ständig 70mA verbruzzeln?
Sind das 1000Ah-Akkus, wo das keine Rolle spielt?

Nimm besser mal 100k, damit die Akkus nicht so unnütz entladen werden.

Und vor allem in Reihe zu TP2 !!!
Einen IO-Pin ungeschützt an ne dicke Spannungsquelle zu hängen ist ein 
ganz böses Foul!


Ein Suppessordiode (ICTE5) + Elko 100µF am Ausgang des 7805 schadet auch 
nicht.


Peter

Autor: Der Micha (steinadler)
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Helipilot wrote:
> Wenn ich die Spannungsteiler hochohmiger mache (Hatte ich in
> Vorversuchen schon gemacht), dann wackelt die gemessene Spannug zu
> stark. Dabei habe ich schon einzelne ADC-Eingänge zerstört.

Bist du sicher, dass du ihn da nicht niederohmiger gemacht hast???

Autor: Helipilot (Gast)
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@Peter

Das ist ein 8s1p LiPo Akku mit 5000 mAh. Mit mittlerem Gezappel in der 
Luft und meinem T-Rex 600 entlade ich den mit Peaks von rund 80 bis 94 
Ampere. Da fallen die 70 mA dann nicht mehr wirklich ins Gewicht.

Zwischen TP1 und TP2 liegen 4,2 Volt bei vollgeladenem Akku, zwischen 
TP1 und TP3 sind es 8,4 Volt, TP1 und TP4 12,6 Volt, TP1 und TP5 16,8 
Volt, TP1 und TP6 21 Volt, TP1 und TP7 25,2 Volt, TP1 und TP8 29,4 Volt, 
TP1 und TP9 33,6 Volt.

Wenn der ganze Pack unter Last auf 25,6 Volt zusammenbricht, dann soll 
ein Summer diesen Zustand melden und ich muß landen, um den Akku (359 
Euro kostet so ein KoKam Pack) nicht zu schädigen.

Ich werde mal den Plan in Eagle zeichnen, das kann aber eine Weile 
dauern.

HeliPilot

Autor: Christoph Z. (rayelec)
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@fubu1000:
>@Christoph: stimmt der Eingangswiderstand des ADC beträgt lediglich
>100MOhm^^

Ja, statisch mag das stimmen. Bei anderen Controllern ist er niedriger.
ABER: dynamisch sieht die Sache ganz anders aus!! Da ist in jedem Fall 
eine Art Sample&Hold-Schaltung im Controller drin mit einem kleinen C. 
Betrachtet man die gesampelte Spannung mit einem Oszi, sieht man jede 
Wandlung anhand einer kleinen "Nadel" der Spannung nach unten!

@Helipilot:
Wiel lange sind die Leitungen zum Akku?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Christoph Z. wrote:
> Da ist in jedem Fall
> eine Art Sample&Hold-Schaltung im Controller drin mit einem kleinen C.
> Betrachtet man die gesampelte Spannung mit einem Oszi, sieht man jede
> Wandlung anhand einer kleinen "Nadel" der Spannung nach unten!

Und was spricht dann dagegen einfach einen C mit ein paar nF vor den ADC 
Pin zu schalten? Dieser liefert den notwendigen Strom um den S&H 
Kondensator zu laden.

Autor: Maria (Gast)
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Ohne Plan kann man wenig sagen.

Du solltest aber beachten, dass die Zellenspannung durch die 
Impulsbelastung des Reglers extrem schwankt. Zum Ende der Akkulaufzeit 
um viele Zehntel Volt.

Es werden im Netz Billigwächter verkauft die wegen dieses Problems 
praktisch immer Akku leer anzeigen. Besonders wenn der Akku schon 30 
Zyklen drauf hat.

Autor: BruchPilot (Gast)
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Warum ist an TP2 kein Spannungsteiler ? Bricht die AREF zusammen ? Hast 
du GND an AGND ? Kondensator an AREF/AGND ?

Autor: Christoph Z. (rayelec)
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@benedikt:
Das mit dem C habe ich ja vorgeschlagen! Hochohmiger und ein C, so würd' 
ichs machen :-)

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Helipilot wrote:
> Das ist ein 8s1p LiPo Akku mit 5000 mAh. Mit mittlerem Gezappel in der
> Luft und meinem T-Rex 600 entlade ich den mit Peaks von rund 80 bis 94
> Ampere. Da fallen die 70 mA dann nicht mehr wirklich ins Gewicht.

Dann nicht.
Aber wenn der Akku mit Schaltung nur so rumsteht, ist er schnell leer.


> Zwischen TP1 und TP2 liegen 4,2 Volt bei vollgeladenem Akku, zwischen
> TP1 und TP3 sind es 8,4 Volt, TP1 und TP4 12,6 Volt, TP1 und TP5 16,8
> Volt, TP1 und TP6 21 Volt, TP1 und TP7 25,2 Volt, TP1 und TP8 29,4 Volt,
> TP1 und TP9 33,6 Volt.

Das Ohmsche Gesetzt gilt aber auch bei viel hochomigeren 
Spannungsteilern und dann eben je einen 100nF oder 1µF an die 
AD-Eingänge.


Ich denke, den AVR hats gekillt, weil 70mA über die Eingänge überhaupt 
nicht gesund sind, wenn keine VCC anliegt.
Und über TP2 können sogar mehrere Ampere reinfließen.
Und dann zündet intern ein parasitärer Thyristor, sobald VCC 
zugeschaltet wird und es qualmt.

Der Strom in die Eingänge sollte 1mA (bei VCC = 0V) nicht überschreiten!


Peter

Autor: Andre S. (dg2mmt)
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Wie meine Vorredner auch schon sagten: Den Spannungsteiler hochohmiger 
machen hilft den Ruhestrom zu verringern. Kann aber bei gestörter 
Umgebung auch zu verfälschten Ergebnissen führen.
Grundsätzlich sollte man vor AD-Eingängen einen Tiefpass schalten, damit 
impulsartige Störungen nicht das Messergebnis verfälschen (und den 
Eingang nicht zerstören).
Die Eingangskapazität dieses AD-Wandlers kenne ich zwar gerade nicht, 
aber wie oben schon gesagt wurde, bewirkt diese einen kleinen Einbruch 
der zu messenden Spannung, sobald der Eingang gemessen wird.
Deshalb sollte der Tiefpass mit einem Kondensator mit mindestens 10 nF 
aufgebaut werden, um diesen Einbruch möglichst klein zu halten.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>>komplette Schaltung?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Helipilot wrote:
> Ich bin gerade am Verzweifeln.
>
> Nachdem ich den SD-Kartenteil meines Datenloggers mit dem Dateisystem
> von Klabunde am Laufen habe und meine Werte in CSV Anordnung auf der
> SD-Karte landen, sprengt mir die Spannungsüberwachung immer den
> Controller.
>
> Ich habe den Controller an einem 2s (7,4 V) LiPo mit 7805 und Aref sind
> 5 Volt.
>
> Den 8s LiPo für den Antrieb habe ich mit einem Spannungsteiler, wie im
> Anhang an die 8 ADC Eingänge des Mega 644 gehängt und Multiplexe die im
> 10 ms Takt.
>  ...
> Die Widerstände am TP 1 sind alle 420 Ohm und die Widerstände von TP 3
> bis TP 9 sind immer ein Vielfaches von 420 Ohm, so das sich an den ADC
> Eingängen immer eine Spannung von max. 4,2 Volt (vollgeladene LiPo
> Zelle) einstellen sollte.
> .....

Klassischer "latch up" weil die Spannungsteilerwiderstände zu 
niederohmig sind. Du treibst damit die Multiplexereingänge ins Limit, 
und killst den mega64. Insbesondere, wenn desen V+ nicht da ist/die 
Multiplexereingänge spannungsmäßig  über V+ angehoben werden.


Abhilfe: Hochohmigere Eingangswiderstände, Suppressor C'S gegen Masse. 
Zur Spannungsbegrenzung Dioden gegen V+ .


hth,
Andrew

Autor: Jadeclaw Dinosaur (jadeclaw)
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So mach' ich das normalerweise:

            100k - 10M
            je nach Vin    100k
 zum           __         __
 Akku- o------|___|---o---|___|-----o------> ADC-Eingang
 Abgriff              |             |
                      |             |
                     .-.           ---
                     | | 100k      ---  100nF / Folie
                     | |            |
                     '-'            |
                      |             |
                      |             |
                     ===           ===

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

Ich habe ruhige Werte und abrauchen tut da auch nichts.
Nochwas, die 5V für Vref, wo kommen die her?
Es ist besser, die interne Referenz des Controllers zu verwenden,
die ist zwar nicht sehr genau, aber den Wert, den sie hat,
den hält sie exakt ein. Da kann ein 7805 nicht gegen anstinken.


Gruß
Jadeclaw.

Autor: technikadonis (Gast)
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Spannungsteiler, Tiefpass und evtl. noch ein OpAmp als VoltageFollower, 
damit würde es auch gehen. So kann man ziemlich hochohmig an den Akku 
(wenig Eigenverbrauch) und grillt nicht sofort den Proz sondern nur den 
OpAmp (z.B. LM324).

mfg Thorsten

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