Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Überlastschutz und Akku messung


von Felix D. (felix88)


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Moin,
zuersteinmal ich bin neu hier und bin nicht ganz sicher ob ich den 
Beitrag den richtigen bereich setze... ;)

Also ich habe folgendes Problem:
1. Ich plane und baue gerade eine auf einem arduino bessierende 
ansteuerung für einen 24V DC getriebe motor mit einem Akku. (soll eine 
Hubvorrichtung werden)
so jetzt habe ich es soweit, das es sich planmäßig hebt und senkt...

allerdings brauche ich jetzt noch einen überlastschutz für den 
Getriebemotor. Dieser überlastschutz soll greifen wenn die Belastung für 
den Motor über einen eingestellten wert läuft!
zur erklärung: Das system soll 700kg heben, der motor schafft aber mit 
der überstzung weit mehr. Damit aber das getriebe nicht über das 
maximale torsionsmoment kommt will ich das der motor vorher in eine art 
protekt geht.
Jetzt ist die Frage wie kann ich sowas realisieren?!
(hatte schon an einen shunt gedacht, weiß nur nicht wie ich davon dann 
ein signal bzw eine abschaltung hinbekomme)


Problem nummer 2.
Ich verwende einen 24V Akku aus einem e-bike!
dieser ist für die anwendung nicht schlecht, allerdings habe ich das 
problem das wenn die spannung nach ca 160 betätigungen zu schwach wird 
geht er ohne jegliche vorwarnung aus und verbleibt in der position.
hierfür brauch ich eine idee, wie ich frühzeitig durch beispielsweise 
eine LED darauf aufmerksam gemacht werde das die spannung nur noch für 
beispielsweise 2 betätigungen reicht um dann in einer der beiden 
endlagen den akku tauschen bzw laden zu können.

wäre super wenn ihr ideen oder vorschläge für mich habt ;)

MFG  Felix

: Verschoben durch Admin
von Bond (Gast)


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Die Idee mit dem Shunt ist richtig. Shunt mit einigen Milli-Ohm dürfte
reichen. Spannung über Shunt messen, wenn zu groß abschalten.
Leider fehlen Angaben zum Motor (Strom im Normal-Betrieb, bei fast 
Überlast)
Bitte beachten:
Shunt muß Strom aushalten, Leistung beachten.
Beim Anlauf des Motors ist der Strom ggf. ein Mehrfaches des Normal-
Stroms, die ersten (200 ms) z.B. nicht messen oder Messung verwerfen.

Wenn Du an die Batterieklemmen direkt ran kommst, Spannung messen,
ggf. bei Last. Die Abschaltschwelle/Alarmschwelle
kann nicht zuverlässig benannt werden, ich weiß nicht was für ein Akku
verwendet wird.

von Felix D. (felix88)


Angehängte Dateien:

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Hier nochmal die Eckdaten vom motor (was ich so ausm kopf weiß)

Leistungsdaten:
Ausgangsleistung   450 W / 24 V
Nennstrom (=belastet)   <=24 A
Nenndrehzahl (=belastet)   3000 +/- 3,5 %
maximale Drehzahl (=unbelastet)   3400 +/- 3,5 %
Strom (= unbelastet)   0,8 – 1,8 A
Drehmoment   1,43 Nm +/- 5 %
Kraftübertragung über   Kettenritzel (11 Zähne, Abstand 6,35 mm), 
wechselbar
Wellendurchmesser   10 mm (Anflachung: 8,5 mm)
Effizienz   >=78%

im anhang mal die Motorkennlinie ;)



Die Technischen daten vom akku:

(LiFePO4 Akku V2 24V/9,5Ah):
Akkutyp: LiFePO4
Spannung: 24V bzw. 8s à 3,3V
Kapazität (nominal): 9500 mAh
Kapazität (entnehmbar): 9600 mAh
Größe: 285mm x 85mm x 80mm
Gewicht: 2187g
Lebensdauer: 1800 Zyklen
Belastbarkeit Zellen (Dauer): 40A
Belastbarkeit Zellen (Kurzzeitig): 70A
Belastbarkeit BMS (Dauer): 25A
Belastbarkeit BMS (Kurzzeitig): 30A


außer dem Motor hängt nur noch die steuerelektronik mit dem arduino, 
wechsler relais und ein bisschen kleinkram wie dioden und transistoren 
an dem akku was aber denke ich mal zu vernachlässigen ist!

von Krapao (Gast)


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Mit dem Shunt machst du prinzipiell eine Strommessung.

Hast du Daten, Erfahrungen, Messwerte... wie der Stromverlauf beim 
Betrieb des Motors ist und da speziell wie man mit dem Stromverlauf die 
700kg Grenze erkennen könnte?

Wenn die Strommessmethode tauglich ist (Grenzwert eindeutig erkennbar), 
kann man einfacher an ein Design der Begrenzerschaltung gehen.

von Felix D. (felix88)


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naja ich habe das system bis jetzt noch nicht voll belastet laufen 
lassen!!

habe es bis jetzt nur auf halber belastung laufen lassen, da ich noch 
ein paar bauliche probleme mit der federunterstützung habe... aber bei 
halber belastung, sprich 300-350kg belastung für den Motor habe ich an 
den motorklemmen nen belastungsstrom von ca 22V gemessen...also das was 
von den ca 24V vom akku dann noch überbleibt.

Allerdings ist das ein bisschen ungenau, da die Federn, welche das 
system unterstützen nicht immer mit 100% gleichbleibender kraft auf das 
system einwirken und daher der Motor mal mehr mal weniger eigenleistung 
einbringen muss!

von oszi40 (Gast)


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Felix Decker schrieb:
> wenn die spannung nach ca 160 betätigungen zu schwach wird
> geht er ohne jegliche vorwarnung

Liio-Akkus haben den Vorteil daß sie längere Zeit relativ wenig 
absacken. Nachteil ist natürlich, daß dann die Spannung steil nach unten 
geht. Modellflieger haben dazu einige wunderbare Berechnungen angestellt 
(z.B.http://www.mikrokopter.de/ucwiki/FlugZeit). Einfacher wäre bei Dir 
z.B. die Zahl der Betätigungen zu zählen und bei 140 eine Ladung zu 
verlangen.

von Felix D. (felix88)


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Ja ich hatte mir vorher schon gedacht, dass mit dem akku eine schwere 
geburt wird ;)  aber die idee mit der betätigungsanzahl ist garnicht mal 
verkehrt...

um nochmal auf den shunt zurückzukommen um die überlast zu registrieren:

Gibt es da eine Möglichkeit den wert vom shunt auf einen eingang des 
arduino zu legen und mit einer if abfrage im programm zu implementieren 
das man beispielsweise sagt

if (pin 6 > (wert))
{
   bsp Notaus...
}

(is nur ein beispiel ;) )

oder müsste man das hardware technisch lösen?!

von Krapao (Gast)


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@ Felix Decker

> aber bei halber belastung, sprich 300-350kg belastung für den Motor habe
> ich an den motorklemmen nen belastungsstrom von ca 22V gemessen

Das ist keine Strommessung sondern eine Spannungsmessung.

Strommessung: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/1505051.htm
Spannungsmessung: 
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/1505041.htm

von Krapao (Gast)


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> Gibt es da eine Möglichkeit den wert vom shunt auf einen eingang des
> arduino zu legen

Der ADC des Arduino verträgt max. Vcc, d.h. die Betriebsspannung des 
Arduinoboards.

Die Strommessung mittels Shunt funktioniert indem man den 
Spannungsabfall über einem bekannten Widerstand (Shunt) misst und mit 
der Rudi-Regel den Strom berechnet.

Dabei ist zu beachten, dass eine oder gar beide absoluten Spannungen 
am Shunt weit höher ist als deine Vcc des Arduino!

Man braucht also eine externe Schltung zur Anpassung zwischen den 
Messpunkten am Shunt und dem Arduino.
http://www.mikrocontroller.net/articles/AD-Wandler#Gro.C3.9Fe_Spannungen_messen

von Felix D. (felix88)


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Also der Motor zieht im moment zwischen 1,8 A & 2,1 A bei der hälfte der 
Beladung die später realisiert werden soll.

von martin (Gast)


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Hallo Felix,

schon einmal an einen Zugkraftsensor gedacht? Vielleicht sowas:

http://www.atp-messtechnik.de/pg/Zugkraftaufnehmer/386

Bei 700kg dürfte die Sicherheit ein Thema sein und das alleine über den 
Motorstrom zu überwachen?

Gibt es nicht auch die Möglichkeit das der "Lift" oben über-/beladen 
wird und dann abwärts fährt? Dann greift die Strommessung kaum.

Wird der Akku beim Abwärtsfahren geladen oder gibts ein Gegengewicht? :)

Grüsse

Martin

von Felix D. (felix88)


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Also ein gegengewicht im eigentlichen sinne gibt es nicht.
Ich habe einen federbezogenen Lastausgleich realisiert der die hälfte 
des zu stemmenden gewichtes übernimmt!die ca 700kg sind "schon" nur noch 
die, die auf dem motor selber liegen!

genau für den fall (die klassische Überladung) will ich die strommessung 
haben!da der Motor wenn er mehr als sonst stemmen muss ja auch mehr 
verbraucht.

ein zugsensor wäre auch möglich, allerdings müsste ich erst testen wie 
dieser sich mit den Federn vereinbaren lässt...

mfg  felix

von oszi40 (Gast)


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Felix Decker schrieb:
> ein zugsensor

Miniatur-Zugkraftaufnehmer  NUR € 575.00 aus Gold?
zum Test/Vergleich Drehspul-Meßwerk 15A, B: 60mm, H: 47mm 8,90 €

von Felix D. (felix88)


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<---- Push...

Hat noch wer ne andere idee bevor ich jetzt alles auseindaer baue!? ;)

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