Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Entnommele Ladung aus einem Akku messen


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von sep (Gast)


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Hey,

ich bin gerade am überlegen, wie ich am besten die entnommene Ladung aus 
einem Akku messen kann. Dazu hatte ich mir folgendes überlegt.
Ich messen an der Low-Side den Spannungsabfall über einen 
Shunt-Widerstand. Diesen Spannungsabfall integriere ich auf. Nachfolgend 
soll ein Schmitt-Trigger ein Interrupt an dem Controller auslösen. So 
weit, so gut. Das Problem ist nun, das auf dem Integrierer noch Ladungen 
sitzen und ich den ja irgendwie zurück setzen muss. Nun weiß ich nicht 
genau wie ich das machen soll.
Angehängt habe ich mal das Konzept für den Schaltungsaufbau. Ich hatte 
nun schon überlegt einen npn-Transistor parallel zum Kondensator zu 
schalten und diesen über den Ausgang des Schmitt-Triggers zu schalten. 
So müsste ja ein Ladungsausgleich am Kondensator stattfinden. Aber ich 
bin mir nicht ganz sicher, ob ich das so machen kann. Fest steht für 
mich zumindest, dass dort ein Ladungsausgleich stattfinden muss.
Was auch noch wichtig ist da ich das in einem Batteriebetrieb anwenden 
möchte, sollte das als Single Supply funktionieren.
Ich hoffe, ihr könnt mir dort helfen.

Danke schön
sep

von Walter (Gast)


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Warum lässt Du nicht den Controller integrieren?

von wartemal (Gast)


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Interessiert Dich nicht auch die ''hineingepumpte'' Ladung?
Ueberlege bevor Du baust. Wirkungsgrad ist ein interessanter Punkt.

von sep (Gast)


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Hey,

Der Controller kann ja nur zu diskreten Zeitpunkten abtasten. Mit einem 
analogen Integrierter ist das ja kontinuierlich möglich. Besonders da 
damit ja auch Stromspitzen erfasst werden. Aus dem Grund möchte ich das 
analog machen.
Vorerst reicht es mir auch, wenn nur die entnommene Ladung gemessen 
wird. Denn vermutlich wird es so sein, das der Akku extern geladen wird.
An sich kommt es mir auch nur auf den Schalter an, welcher den 
Ladungsausgleich vornimmt. Wie habe ich den zu wählen und zu beschalten?

Viele Grüße
sep

von Mani W. (e-doc)


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Eigentlich wird nur der Strom gemessen,
was Du brauchst, ist noch eine Ah-Azeige, dann weißt Du,
wie viele Ah in Deinem Akku waren - abhängig von der

Entladeschluß-Spannung


Mani

von Mani W. (e-doc)


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Diese Schaltung ist aus meiner Feder und zählt Ah, relativ unabhängig
von der Kurvenform und doch genau, nur mit wenigen Bauteilen 
realisierbar.

Gruß
Mani

von Mani W. (e-doc)


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Hier noch einige Unterlagen zu dem Ah- Zähler...



Mani

von Mani W. (e-doc)


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Ich hoffe, der Scan taugt etwas...

von sep (Gast)


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Hey,

Also Mani W. ich habe mir nun einmal deine Schaltung angeschaut und 
versucht diese zu verstehen. Leider ist mit das noch nicht ganz 
gelungen. Aber seis drum. Ich habe nun durch deine Schaltung gesehen, 
dass du den Kondensator mittels eines pnp-Transistors ausgleichst. So 
habe ich das nun auch einmal versucht. Theoretisch sollte das nun auch 
bei meiner Schaltung so klappen. Die Konzepte sind ja recht ähnlich.

Ich werde mich die Tage nun einmal ran setzen und das durch simulieren. 
Mal schauen, wie das klappt.
Nun zu der Schaltung. Also der Integrator ist gleich geblieben. Hier 
sollte man darauf achten, dass der OP einen kleinen Bias-Strom hat. Dort 
habe ich schon einmal geschaut. Dies werde ich vermutlich mit einem 
TLC272 oder einem OPA340 realisieren. Obwohl der OPA ist recht teuer. 
Ggf muss ich dort noch eine Offset-Korrektur vornehmen.
Der Schmitt-Trigger ist nun ein invertierender Schmitt-Trigger geworden. 
Da habe ich noch so einen LM358 hier zu liegen.
Der Transistor, welcher den Kondensator ausgleichen soll, wird wohl 
vorerst ein 2N3906 werden. Den habe ich hier auch noch zu liegen. Dann 
darf allerdings die Kapazität nicht allzu groß werden. Dort natürlich 
ein Vorwiederstand und ein PullDown. Dann sollte das alles hoffentlich 
klappen.
Also wie gesagt. Ich muss das alles noch einmal ein bisschen durch 
rechnen und dann einmal simulieren! ;)

Aber danke euch für die Anregungen.

Viele Grüße
sep

von Mani W. (e-doc)


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Danke an sep!

Du kannst die Schaltung sicher in vielen Varianten nachbauen,
ändern, verbessern (weniger Bauteile), auch mit anderen OPs..

Wichtig sind:

Die Umsetzung des Ladestromes (pulsierend) in effektiver Weise
an einem Zähler abzulesen - Ah

Im Prinzip kann die Schaltung jede Kurfenform umsetzen in
Effektivwert.

Die Umsetzung des Ladestromes in einen weiteren Ladestrom mit
einem "Umsetzungs-Faktor x" an C3

Mittels Komparator über T2 den C3 möglichst schnell zu entladen

Offsetabgleich ist wichtig (Null Ampere = Null Ladestrom für C3)

Der Teiler sorgt für die Impulse der Anzeige (LCD-1,5V


Good Spirits

Mani

von tmomas (Gast)


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sep schrieb:
> ich bin gerade am überlegen, wie ich am besten die entnommene Ladung aus
> einem Akku messen kann.

http://www.elv.de/elv-gleichstromzaehlermodul-gzm-500-akku-monitor-mit-ds-chip-komplettbausatz.html

Für 12,95 würde ich nicht zu basteln anfangen...

von Mani W. (e-doc)


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wer weiss, wie das ding Kurvenformen, PWM, oder ähnliches
verwerten kann?

mani

von Alexander S. (esko) Benutzerseite


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Mani W. schrieb:
>>http://www.elv.de/elv-gleichstromzaehlermodul-gzm-500-akku-monitor-mit-ds-chip-komplettbausatz.html
> wer weiss, wie das ding Kurvenformen, PWM, oder ähnliches
> verwerten kann?

Leider wahr, man erfährt gar nichts über das Messprinzip. Außerdem sieht 
es mir so aus, als würde das Modul auch aus dem Akku versorgt. Die 
Eigenstromaufnahme geht wahrscheinlich als Messfehler in das Ergebnis 
ein.


Mani W. schrieb:
> img035.jpg img038.jpg img037.jpg
> Diese Schaltung ist aus meiner Feder und zählt Ah, relativ
> unabhängig von der Kurvenform und doch genau, nur mit wenigen
> Bauteilen realisierbar.

Die Schaltung sieht gut aus. Die Effektivmessung mit C3 ist clever 
gelöst.

Allerdings wird der Basisstrom von T1 zum mitgezählt.
Die Spannung an OPV- ist gleich der Spannung über dem Shunt.
Die Spannung an OPV- ergibt sich durch den Strom durch P2 und R3. Dieser
Strom setzt sich zusammen aus dem Basis- und Kollektorstrom von T1. Aber
nur der Kollektorstrom wird über C3 integriert.

Laut Mani ist der Fehler vernachlässigbar und die Schaltung schon seit 
1992 zu seiner Zufriedenheit im Einsatz.

von Ralf D. (rad)


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Nur als zusätzliche Anregung

http://www.ti.com/lsds/ti/power-management/battery-fuel-gauge-products.page

Auch andere Halbleiterhersteller haben was zum Thema "Battery Fuel 
Gauge".

: Bearbeitet durch User
von Mani W. (e-doc)


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Alexander Schmidt schrieb:
> Die Schaltung sieht gut aus. Die Effektivmessung mit C3 ist clever
> gelöst.

Und wenn der OP1 schnell ist, dann lässt sich auch PWM locker messen,
was er ja auch kann.


Im Prinzip ist es meiner Schaltung egal, welche Kurvenformen herrschen,
aber bei Spikes wird sich nichts mehr tun!!!
Aber dafür ist diese Schaltung ja nicht ausgelegt...


Wichtig ist nur der OP1 (IC1), der muss Offset-Abgleich besitzen, die
Slew-Rate möglichst hoch...


Für diese Schaltung gibt es sicher viele Anwendungsgebiete, vor allem,
sie reagiert schnell, auch sprunghaft...


Beste Grüsse
Mani

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