Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik in Bleiakku geladene Ah messen und darstellen


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von Mar M. (iiooioio)


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Moin Leute,

wir haben in der Firma ca 200 12v Bleiakkus von 1,2Ah bis 7,2 Ah. Mit 
denen "spielen" Teilnehmer unserer "Kurse", und stecken kleine simple 
Schltkreise zusammen. Diese Akkus muss ich immer wieder laden 
(Ladegeraet.jpg) , kontrollieren und entsprechend aussortieren bzw 
erneuern.

Nun habe ich auffällige Akkus mit diesem (batterietester.jpg) Gerät 
getestet, und die gemessenen mAh auf den Akku notiert. Die defacto 
entnommene Kapazität habe ich also schon.

Nun würde ich gerne die geladene Energie messen und darstellen, um 
unseren Mitarbeitern (Guides) eine schnelle Übersicht zu verschaffen, in 
welchem Zustand der Akku sich befindet.

Dies würde ich gerne im Stil dieser kleinen Anzeigen ( GY_H3H4.jpg, 
GY_L7K3.jpg)verwirklichen, weil die sich bereits überall in unserem 
System eingeschlichen haben, und die so praktisch sind. Evtl kann man 
das mit Arduinos machen, da bin ich auch sehr offen, weil ich die auch 
überall stecken habe.

Ich bin auch dankbar für Tipps nach was ich sonst noch suchen kann, denn 
so ein Projekt könnte ich gut mit Arduinos verwirklichen.

Danke im Voraus :)

Gruss Marcus

von hinz (Gast)


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Man muss das Rad nicht neu erfinden. Es gibt preiswerte 
Multifuktonsladegeräte für den RC-Modellbau, die können alles was du dir 
wünschst.

von Mar M. (iiooioio)


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Ja, aber keine die unseren Anforderungen entsprechen, und das tun was 
wir brauchen.

Ich habe eben hier was nettes gefunden, ich denke das ist das was ich 
brauche.

Außerdem sehe ich das als eine Möglichkeit meine Fähigkeiten und 
Kenntnisse zu erweitern. Sonst wäre meine Stelle hier überflüssig, und 
das was ich mache würde ein Einkäufer erledigen.

-> 
http://www.mergerandfriends.de/technik/strom-an-bord/batterien/43-batteriecontroller-ein-selbstbauprojekt

von asd (Gast)


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Du könntest dieses Display nehmen. Das ist zwar für USB, kann aber bis 
30V und 4A. Falls der interne Shunt bei 4A seht warm warden sollte, oder 
4A nicht reichen, kann man sicher irgendwie einen externen Shunt dran 
bauen.

"USB 3.0 Color Display Tester LCD Voltmeter Ammeter Voltage Current 
Meter"

Ebay-Artikel Nr. 173587070063

von Andreas M. (elektronenbremser)


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von Timo N. (tnn85)


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Das von dir beschriebene Display zeigt doch nur die aktuelle Spannung 
der Batterie an. Um die vorhandene Kapazität deiner Akkus zu messen 
reicht das nicht aus und du brauchst einen so genannten Battery Gauge IC 
mit Coulomb Zähler.
wenn man nur die Leerlaufspannung mist, was dein GY_H3H4 ausschließlich 
macht, dann wirst du bei Akkus die "verbraucht" sind aus dem Wert auch 
nicht schlauer, weil sie selbst eine hohe Spannung nach dem Laden 
anzeigen, obwohl sie nicht mehr die Nennkapazität liefern können.

Der Battery Gauge IC sollte seit Inbetriebnahme der Batterie an der 
Batterie hängen um die entnommene (Entladen) und hinzugefügte (Laden) 
Ladung, die Temperatur und die Spannung der Zellen zu überwachen und 
aufzuzeichnen. Daraus wird dann der SOC (State of Charge) berechnet.

Sowas wird zum Beispiel bei jedem Laptopakku auch gemacht. Dieser 
winzige IC kann dann deinem PC zum Beispiel auch sagen, dass die 
Batterie hinüber ist und du kannst sie nicht mehr benutzen (obwohl die 
Zellen noch entsprechende Spannungen aufweisen) - kleiner Exkurs dazu ;)

Wie auch immer: Dieser IC müsste dann mit einem µC auf einem Board 
sitzen, dass dauerhaft mit der Batterie verbunden ist. Über ein Display 
kannst du dann die mAH anzeigen. Erfordert aber eben Entwicklung. 
Vielleicht gibt es sowas auch schon fertig zu kaufen, da habe ich keinen 
Überblick.

von hinz (Gast)


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von as (Gast)


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> Nun würde ich gerne die geladene Energie messen und darstellen, um
> unseren Mitarbeitern (Guides) eine schnelle Übersicht zu verschaffen, in
> welchem Zustand der Akku sich befindet.

Genau das macht doch ein komerzielles Ladegerät. Es zeigt dir an 
wieviele mAh in den Akku hineingeflossen sind beim Laden. Er kann dir 
sogar den Zustand des Akkus ermitteln (Innenwiderstand zum Beispiel).

Oder habe ich was übersehen?!

von iiooioio (Gast)


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Vielen Dank für Eure Antworten ??

Ich werde Andreas M. und asd Vorschläge einkaufen und schauen was es 
wird.

Ich denke ich werde eine Arduino Lösung mittels des ASC 712 Strommessers 
realisieren. Ich brauche ein wenig Spaß und Herausforderung bei der 
Arbeit, und den neuen Lasercutter ausprobieren für Gehäusebau und ein 
paar Knöpfe und Drehregler 3D drucken.

Muss sagen: schön hier :) Ich hoffe ich kann mich hier einbringen ??

Bis dann 1000 Dank

von Timo N. (tnn85)


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Hmm. Das Modul (von Andreas) soll unabhängig vom Batterietyp sein? Ich 
habe auch keine kostenloses Anleitung zum runterladen gesehen. Ist wohl 
eher was zum Basteln.
Ich denke nicht, dass du damit dann den Ladezustand feststellen kannst. 
Du kannst damit eben nur erkennen, wie viel Ladung (Ah) rausgezogen 
wurde (wenn die Module die ganze Zeit am Akku hängen) und darüber und 
über die Akkuspannung abschätzen, dass wenn z.b. die open-circuit 
Spannung schon bei der Entladeschlussspannung ist und du nicht annähernd 
die volle Kapazität rausgezogen hast, dass dann der Akku 
mülltonnenkompatibel geworden ist (bitte nicht in die Mülltonnen 
schmeißen sondern richtig entsorgen ;))

: Bearbeitet durch User
von AKKU (Gast)


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Ich habe kürzlich was ähnliches gebaut, und Module von Ali mit INA219 
dazu verwendet. Die haben ein I2C-Interface und Du kannst direkt Strom, 
Spannung, nd Leistung ausmessen, auch auf mehreren Kanälen (dank I2C).

In meinem Fall habe ich noch eine elektronisch regelbare Last eingebaut, 
und konnte so kontrolliert entladen. Im Attachment das Schema, falls das 
von Interesse sein sollte.

von Manfred (Gast)


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AKKU schrieb:
> Ich habe kürzlich was ähnliches gebaut, und Module von Ali mit INA219 dazu 
verwendet.

Damit habe ich einen Akkutester gebaut, nur Entladen.

> Die haben ein I2C-Interface und Du kannst direkt Strom, Spannung, nd Leistung 
ausmessen,

Ich war erstaunt, welch hohe Genauigkeit die Dinger haben, eine gute 
Empfehlung. Wie ich das sehe, ist aber bei 2A Strom Schluß, wenn man den 
Shunt nicht wechseln will.

> auch auf mehreren Kanälen (dank I2C).

Das ist mißverständlich: Ein Ali-Modul / ein INA219 kann nur einen Kanal 
messen. Auf der Leiterplatte sind zwei Adressleitungen greifbar, also 
maximal 4 Module am Bus. Für mehr muss man Verrenkungen machen.

> In meinem Fall habe ich noch eine elektronisch regelbare Last eingebaut, und 
konnte so kontrolliert entladen.

Als Last verwende ich IRF540, die ein DA-Wandler MCP4725 steuert, das 
ist bei 5 Volt bis etwa 2 A machbar. Da mir das thermisch mißfiel, habe 
ich noch zwei Leistungswiderstände, die der µC zuschaltet.

> Im Attachment das Schema,

ist leider nicht vorhanden.

von AKKU (Gast)


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Hier noch der Schaltplan der Last (bei mir bis knapp über 1A), irgendwie 
ging das Attachment verloren. Diesselbe Schaltung ginge auch für das 
Laden, wobei hier wohl ein Schaltregler effizienter wäre.

Shunt: Statt Auswechseln kann ein weiterer Widerstand zu den 
Moduleingängen parallel geschaltet werden, das ist ev. einfacher. Die 
dicken Ströme gehen dann auch nur teils über das Modul, was ein Vorteil 
sein kann.

> Das ist mißverständlich: Ein Ali-Modul / ein INA219 kann nur einen Kanal
messen. Auf der Leiterplatte sind zwei Adressleitungen greifbar, also
maximal 4 Module am Bus. Für mehr muss man Verrenkungen machen.

Ja, ein Modul = 1 Kanal, und 4 Ali-Module direkt anschliessbar. Aber Du 
könntest noch was machen mit separaten I2C-Bussen (software-I2C).

Der INA219 lässt mit A0/A1 sogar 16 Adressen zu (Tabelle 1 im Datenblatt 
www.ti.com/lit/ds/symlink/ina219.pdf), da diese an VDD, GND, SDA, und 
SCL gehängt werden können. Diese sind aber nicht über die Lötbrücken 
einstellbar.

Sind alles nicht out of the box-Lösungen, aber wenn Du eh was selbst 
bauen möchtest...

von Manfred (Gast)


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AKKU schrieb:
> Hier noch der Schaltplan der Last (bei mir bis knapp über 1A)

danke! Du hast also die "klassische" Variante gewählt, eine 
Stromregelung per OP. Ich war so frech, da der Akku ja langsam ist, die 
Stromregelung per Software zu machen.

Meine Schaltung hänge ich mal an, die ist aber erst enstanden, nachdem 
das Gerät fertig war und nicht unbedingt vollständig, zumindest fehlt 
der zweite Kanal.

> Shunt: Statt Auswechseln kann ein weiterer Widerstand zu den
> Moduleingängen parallel geschaltet werden,

Parallel würde ich nicht machen, dann eher den vom Modul ganz runter und 
einen Vierpol bauen um Meßfehler durch die Verdrahtung zu minimieren.

>> Das ist mißverständlich:
> Ja, ein Modul = 1 Kanal, und 4 Ali-Module direkt anschliessbar.

Frieden :-)

> Der INA219 lässt mit A0/A1 sogar 16 Adressen zu ...
> da diese an VDD, GND, SDA, und SCL gehängt werden können.

Der Hinweis ist für Mar M. (iiooioio) wichtig, das lässt sich auf den 
Modulen mit einem Drähtchen einfach nachferkeln, hatte ich übersehen.

> Sind alles nicht out of the box-Lösungen, aber wenn Du eh was selbst bauen 
möchtest...

Ich löte meine Hardware überwiegend selbst, aber die Ali-Module machen 
mir SMD auf Lochraster sehr einfach.

---------

iiooioio schrieb:
> Ich denke ich werde eine Arduino Lösung mittels des ASC 712 Strommessers 
realisieren.

Überlege es Dir genau, die ACS712 musst Du analog abfragen, jeden 
individuell kalibrieren und bekommst eine nur mäßige Auflösung des 
Stroms. Ich habe nichts gegen den ACS und zwei Anwendungen, wo die genau 
das tun, was ich brauche! Ich denke aber, dass der INA219 für Deine Idee 
besser wäre.

von Manfred (Gast)


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> Meine Schaltung hänge ich mal an

von Gaast (Gast)


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Manfred schrieb:
> Du hast also die "klassische" Variante gewählt, eine
> Stromregelung per OP. Ich war so frech, da der Akku ja langsam ist, die
> Stromregelung per Software zu machen.

Das wollte ich ursprünglich auch so lösen. Der eingestellte Strom kann 
dann ja per INA219 gemessen werden.

Ich habe mich dann aber aus zwei Gründen dagegen entschieden:

- Regelgeschwindigkeit: Wenn die Last schwankt oder was schief geht kann 
der Strom nicht schnell genug korrigiert werden.

- Abhängigkeit von Versorgungsspannung. Der von mir eingesetzte DAC hat 
eine interne Spannungsreferenz. Mein Controller (STM32) hatte das nicht, 
und auch keinen echten DAC. Ich hätte da einen PWM-Ausgang mit einem 
R-C-Glied "analogisieren" müssen, und da wäre entweder die Regelung 
langsam geworden oder der "Brumm" hoch, wobei das bei hohen 
Schaltfrequenzen eher kein Problem ist.

Aber es gehen natürlich beide Lösungen.

von Mar M. (iiooioio)


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Ich wollte kurz zurückmelden, dass  ich mich für die Lösung im Foto 
entschieden habe. Läääuft. Danke Euch allen ???????

von Volker (Gast)


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Das ist der zerlegte "USB 3.0 Color Display Tester LCD Voltmeter Ammeter 
Voltage Current Meter", oder?

Hast Du den Shunt umgebaut? Wenn ja, muß der neue Wert der Anzeige 
bekannt gemacht werden. Ist das irgendwie parametrierbar?

von IOIOIIOO (Gast)


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Nö nix umgebaut, einfach knack auf, löööt, freu.

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