Hallo zusammen, Wir setzen für diverse Schaltungen verschiedene Batterien ein. Da Batterien mit verschiedenen Batterie-Chemikalien jeweils andere Entladekurven haben, sollen verschiedene Schwellwerte einstellbar sein. Um relistische Lebenszeiten anzugeben sowie die Entladekurven zu kennen, würde ich gerne ein Gerät bauen mit welchem die Batterien getestet werden können. Folgende Spezifikationen: Batteriespannungen von 1...4.5V Regulierbarer Strom von 0..1000mA präziser Stromverbrauch (stabilität des gestellent Werts, nicht absolute Präzison). Das ganze soll von einem Mikrocontroller gesteuert werden, um für Messungen auch den Stromwert anhand der Restspannung zu steuern. Beispielsweise läuft in der Praxis ein Spannungsregler effizienter mit 1.5V statt nur mit 1.2V, sowas kann dann im MCU programmiert werden. Der MCU soll die Batteriespannung messen, sowie den Strom, um festzustellen ab wann die Batterie die geforderte Stromwerte nicht mehr liefern kann. Da sowas sicherlich schonmal hobbymässig gebaut wurde, wollte ich hier kurz nachfragen ob Ihr mir Tipps geben könne, wie sich sowas realisieren lässt? Grüsse Daniel
>Wir setzen für diverse Schaltungen verschiedene Batterien ein. Da Batterie = hintereinander geschaltete Zellen. Primär- oder Sekundärzellen? >Batterien mit verschiedenen Batterie-Chemikalien jeweils andere Was heist das jetzt? NiMH, NiCd, Pb, Li, Zn, oder was es sonst noch gibt. Primär oder Sekundär? Oder soll das wirklich für x-beliebige Dinger sein? >Entladekurven haben, sollen verschiedene Schwellwerte einstellbar sein. nicht einfach nur unterschiedliche Entladekurven ... Schwellwerte wofür?
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Daniel schrieb: > Da Batterien mit verschiedenen Batterie-Chemikalien jeweils andere > Entladekurven haben, sollen verschiedene Schwellwerte einstellbar sein. Der Schwellwert, bis zu dem die Batteriespannung noch ausreichend für den Betrieb des Gerätes ist, hängt doch nicht von der Entladekurve, sondern von dem zu versorgenden Gerät ab.
Jens G. schrieb: >>Wir setzen für diverse Schaltungen verschiedene Batterien ein. Da > > Batterie = hintereinander geschaltete Zellen. > Primär- oder Sekundärzellen? > >>Batterien mit verschiedenen Batterie-Chemikalien jeweils andere > > Was heist das jetzt? NiMH, NiCd, Pb, Li, Zn, oder was es sonst noch > gibt. > Primär oder Sekundär? > Oder soll das wirklich für x-beliebige Dinger sein? > >>Entladekurven haben, sollen verschiedene Schwellwerte einstellbar sein. > > nicht einfach nur unterschiedliche Entladekurven ... > Schwellwerte wofür? Es handelt sich hauptsächlich um Batterien (Einzelne Batterien in einzelnen Gehäusen, also z.b. wie CR123A oder AA. Wie diese intern gebaut sind). Es handelt sich aktuell hauptsächlich um Li enthaltende Batterien wie LiSoCl2 oder LiMnO2 Zum einen geht es Hauptsächlich darum, festzustellen wie die entladekurven aussehen, um daraus ein Profil für eine Batteriestandsanzeige zu lösen. Da es sich ja um ersetzbare Batterien handelt, kann keine "Battery Gauge" wie z.b. bei einem Lithiumakku verwendet werden. Ebenfalls soll emittelt. Enenfalls soll eine spezifische Entladekurve für den Realbetrieb erstellt werden. Eine Batterie mit z.b 1A zu entladen ergibt die Kurve für die Batterie. Da aber wie bereits erwähnt z.b. ein Spannungswandler bei 3.0V 150mA benötigt, so werden zum Beispiel bei 2.5V schon 200mA benötigt und so weiter. Grundsätzlich benötige ich einfach eine Schaltung welche die Batterie mit einem gestellten Strom entlädt. Es gibt solche Geräte zu kaufen, jedoch haben diese meist viel mehr funktionien und kosten sehr viel Geld
Wolfgang schrieb: > Daniel schrieb: >> Da Batterien mit verschiedenen Batterie-Chemikalien jeweils andere >> Entladekurven haben, sollen verschiedene Schwellwerte einstellbar sein. > Der Schwellwert, bis zu dem die Batteriespannung noch ausreichend für > den Betrieb des Gerätes ist, hängt doch nicht von der Entladekurve, > sondern von dem zu versorgenden Gerät ab. Um den zu setzenden Wert zu kennen, muss doch erstmal bekannt sein, ab wieviel Volt die Batterie nicht mehr genügend Leistung hat, um die Schaltung mit Energie zu versorgen. Bei einer meiner Schaltungen mit Funkmodul, ist es so, das eine schwache Batterie durchaus reicht den MCU und ein paar LED's zu steuern, sobald jedoch gesendet werden soll, reicht die Energie nicht mehr. Nehmen wir an die Batterie reicht bei 2.2V noch für den MCU, aber nicht mehr zum senden, so sollte der Wert natürlich vor 2.2V als "leer" definiert werden, damit es zu keiner Fehlfunktion kommt.
Da wirst Du nicht zum Ziel kommen. Die Spannung und der Innenwiderstand sind auch noch abhängig von der Alterung und der Temperatur der Batterien, bzw. für Akkus gilt das auch. In dem Falle müßte laufend der Innenwiderstand gemessen werden. D.h. mit zunehmenden Innenwiderstand muss die Spannungsschwelle geringfügig nach oben verschoben werden für die Leeranzeige.
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Jens G. schrieb: > Batterie = hintereinander geschaltete Zellen. Klugscheißer > Primär- oder Sekundärzellen? Unwichtig. >>Batterien mit verschiedenen Batterie-Chemikalien jeweils andere > Was heist das jetzt? NiMH, NiCd, Pb, Li, Zn, oder was es sonst noch > gibt. Nochmal Unwichtig! > Primär oder Sekundär? Nochmal Unwichtig! ------------- Daniel schrieb: > Grundsätzlich benötige ich einfach eine Schaltung welche die Batterie > mit einem gestellten Strom entlädt. Konstantstromlasten gibt es in beliebigen Varianten zu kaufen, auch für billig beim Chinesen. Dann braucht man aber zusätzlich ein Meßgerät mit Aufzeichnungsfunktion (am PC?), um Spannung / Zeit auswerten zu können. Solange man nur LiIon bis zu 3V herunter entlädt, geht eine Stromlast einfach mit dem LM1117 - Anhang. Will / muss man weiter herunter, wird man eine Stromsenke mit OP und externer Versorgung bauen, Beispiele lassen sich zuhauf finden. Will man Akkus entladen, muß eine automatische Abschaltung erfolgen, um die nicht per Tiefentladung zu ruinieren. Bei Primärzellen ist das egal. > Es gibt solche Geräte zu kaufen, jedoch haben diese meist > viel mehr Funktionen und kosten sehr viel Geld Ein Eigenbau benötigt viel Zeit, unter industrieller Kostenkalkulation im Prüfmittelbau hätte ich mal gut 10kEur ausgeguckt. Vor ein paar Jahren habe ich sowas für mich gebaut *). Das Schaltbild habe ich niemals vollständig gezeichnet, aber die wesentliche Teile sieht man: Der INA219 misst Strom und Spannung, der µC rechnet und schaltet einen, zwei oder keinen der Lastwiderstände zu. Die Feinregelung macht der IRF540, der vom D/A-Wandler MCP4725 gesteuert wird. Per Drehencoder (Rotary) / Tasten stelle ich einen Strom zwischen 10mA und 1,5 Ampere ein, den ich bis zu 0,7V herunter einhalten kann. Als Arbeitsbereich habe ich max. 15V vorgesehen, bei Unterschreitung der einstellbaren Endspannung schaltet das Gerät ab. Dem Gerät ist es egal, was ich damit entlade, ob einen Bleiakku oder eine AAA-Alkalizelle - Strom ist Strom. Alle 15s wird ein Wert auf die SD-Karte geschrieben, lässt sich als .csv später am PC in die Tabellenkalkulation einlesen. *) Beitrag "Re: Mein allerschönstes Akku-Entladegerät"
Manfred (Gast) >Jens G. schrieb: >> Batterie = hintereinander geschaltete Zellen. >Klugscheißer Ich wollte auf den Fakt hinweisen, daß es einen Unterschied macht, ob wir Batterien im Sinne von zusammengeschalteten Zellen entladen, oder einfach nur eine Einzelzelle. Denn üblicherweise mögen es Akkuzellen überhaupt nicht, wenn diese zu weit entladen werden, oder gar zu Polaritätsumkehr gezwungen werden. Einzelzellenüberwachung wäre hier also schonmal das Mindeste, was Dein Gerät offensichtlich nicht hat, obwohl es doch für satte 15V geeignet ist. Für Akku-Batterien in dem Sinne ist es jedenfalls nicht geeignet ... Gut - ich hätte ursprünglich zusammengeschaltet schreiben sollen, nicht hintereinander, aber ich hatte eben die hintereinandergeschalteten Zellen im Fokus ... >> Primär- oder Sekundärzellen? >Unwichtig. Wie Du in meiner eben gemachten Ausführung lesen kannst, ist es mitnichten unwichtig, >>>Batterien mit verschiedenen Batterie-Chemikalien jeweils andere >> Was heist das jetzt? NiMH, NiCd, Pb, Li, Zn, oder was es sonst noch >> gibt. >Nochmal Unwichtig! Nochmal wichtig ... >> Primär oder Sekundär? >Nochmal Unwichtig! Du wiederholst Dich, ohne mal nachzudenken ... Aber da der TO auf meine Fragen geantwortet hat, haben sich diese Unklarheiten insoweit geklärt, und der Manfred kann aufgrund inzwischen besserer Informationslage weiter klugscheißen ...
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Hallo Daniel, für Dein Projekt muss die gesuchte Konstantstromsenke auch noch einen Konstantleistungsmodus unterstützen: https://www.heise.de/ct/artikel/Stromabnehmer-291588.html https://ctlabforum.thoralt.de/phpbb/viewforum.php?f=22 Bauteilsätze gibt es bei Segor: www.segor.de
Jens G. schrieb: >>Jens G. schrieb: >>> Batterie = hintereinander geschaltete Zellen. >>Klugscheißer > > Ich wollte auf den Fakt hinweisen, daß es einen Unterschied macht, ob > wir Batterien im Sinne von zusammengeschalteten Zellen entladen, oder > einfach nur eine Einzelzelle. Dann hättest Du es gleich so formulieren sollen. > Denn üblicherweise mögen es Akkuzellen > überhaupt nicht, wenn diese zu weit entladen werden, Deshalb der Hinweis auf Entladeschlußabschaltung. > oder gar zu Polaritätsumkehr gezwungen werden. Das passiert in Reihenschaltungen leider auch in der Realität, z.B. im NiCd / NiMH Akkuschrauber. > Einzelzellenüberwachung wäre hier > also schonmal das Mindeste, was Dein Gerät offensichtlich nicht hat, Es gibt jede Menge Akkus, wo kein Zugriff auf die Einzelzellen besteht, z.B. bei 12V-Blei oder 9V-Blöcken. Es entspricht also der Anwendungsrealität, diese Teile komplett zu messen. Einzelabgriffe sind eine Spezialität der Modellbauer und für Labormessungen nicht notwendig. Ich habe jede Menge Einzelzellen gemessen - im Prinzip das, was die Ursprungsfrage vermuten läst. Mal abwarten, ob Daniel ausgestiegen ist.
>Es gibt jede Menge Akkus, wo kein Zugriff auf die Einzelzellen besteht, >z.B. bei 12V-Blei oder 9V-Blöcken. Es entspricht also der >Anwendungsrealität, diese Teile komplett zu messen. >Einzelabgriffe sind eine Spezialität der Modellbauer und für >Labormessungen nicht notwendig. Ich habe jede Menge Einzelzellen Das ist eine Spezialität bei LiPo-Akkus o.ä. tiefentladeempfindlichen Akkus, die schon bei der ersten Tiefentladung tschüß sagen. Hat mit Modellbauer oder Labormessung gar nix zu tun. Bei Pb oder Ni-Zellen ist das nicht ganz so tragisch, wenn auch trotzdem nicht so sehr gesund.
Manfred schrieb: > Konstantstromlasten gibt es in beliebigen Varianten zu kaufen, auch für > billig beim Chinesen. Dann braucht man aber zusätzlich ein Meßgerät mit > Aufzeichnungsfunktion (am PC?), um Spannung / Zeit auswerten zu können. > > Solange man nur LiIon bis zu 3V herunter entlädt, geht eine Stromlast > einfach mit dem LM1117 - Anhang. Will / muss man weiter herunter, wird > man eine Stromsenke mit OP und externer Versorgung bauen, Beispiele > lassen sich zuhauf finden. > > Will man Akkus entladen, muß eine automatische Abschaltung erfolgen, um > die nicht per Tiefentladung zu ruinieren. Bei Primärzellen ist das egal. > >> Es gibt solche Geräte zu kaufen, jedoch haben diese meist >> viel mehr Funktionen und kosten sehr viel Geld > > Ein Eigenbau benötigt viel Zeit, unter industrieller Kostenkalkulation > im Prüfmittelbau hätte ich mal gut 10kEur ausgeguckt. > > Vor ein paar Jahren habe ich sowas für mich gebaut *). Das Schaltbild > habe ich niemals vollständig gezeichnet, aber die wesentliche Teile > sieht man: > Der INA219 misst Strom und Spannung, der µC rechnet und schaltet einen, > zwei oder keinen der Lastwiderstände zu. Die Feinregelung macht der > IRF540, der vom D/A-Wandler MCP4725 gesteuert wird. > > Das sieht doch schonmal toll aus, der INA219 wäre spannend, da es da auch schon eine ArduinoLibrary gibt, welche man benutzen kann. Zur Konstanstromlast habe ich nun auf die Schnelle das gefunden: https://static-cdn.imageservice.cloud/2562851/current-sink-stability.jpg Wenn man den 1R Widerstand durch 1.8Ohm ersetzt, würde man 0-1.3 A Strom erhalten, das wäre für mich mehr als ausrechend, da der maximalstrom weit tiefer ist. Hälst du einen INA219 + den LT1492 für eine gute Lösung? Das ganze würde dann entweder von einem Arduino oder einem STM32 ausgewertet werden und per Virtual-COM in ein File gespeichert werden.
Daniel schrieb: > Wir setzen für diverse Schaltungen verschiedene Batterien ein. > Um relistische Lebenszeiten anzugeben sowie die Entladekurven zu kennen, > würde ich gerne ein Gerät bauen mit welchem die Batterien getestet > werden können. Ja. Machen! > Folgende Spezifikationen: > > Batteriespannungen von 1...4.5V > Regulierbarer Strom von 0..1000mA > Da sowas sicherlich schonmal hobbymässig gebaut wurde, wollte ich hier > kurz nachfragen ob Ihr mir Tipps geben könne, wie sich sowas realisieren > lässt? Was ist da jetzt das große Problem? Du brauchst eine einstellbare Konstantstromsenke. Stichwort: elektronische Last. Du solltest mal kurz darüber nachdenken, ob eine feine Einstellbarkeit (sagen wir: in Schritten von 1mA) wirklich nötig ist oder ob es nicht vielleicht ein paar feste Stromwerte tun. Möglicherweise reichen sogar ein paar feste Lastwiderstände. Ein Gerät hat schließlich auch keine konstante Stromaufnahme. Einen ADC zur Messung der Batteriespannung hat wohl jeder µC. Wahrscheinlich willst du auch noch ein Display und ein paar Tasten. Um Einstellungen vorzunehmen, die Messung zu starten und zu beobachten. Vielleicht auch eine SD-Karte zum Loggen der Daten? Wenn du das alles selber bauen mußt, kommst du vielleicht auch auf den Trichter, daß man Anforderungen nicht weiter aufbläst, als notwendig. 4.5V * 1000mA sind z.B. 4.5W. Da muß man schon mal über Kühlung nachdenken. Andererseits: wer wird ernsthaft ein batteriebetriebenes Gerät mit einer derartigen (Dauer)Leistungsaufnahme bauen wollen? Außer einem Batterie-Hersteller natürlich. In extrem abgespeckter Form habe ich mal einen LiPo-Tester mit einem Arduino gebaut. Der logged über USB auf den PC. Einfach und effizient. Findest du unter "Projekte & Code".
Daniel schrieb: > Das sieht doch schonmal toll aus, der INA219 wäre spannend, da es da > auch schon eine ArduinoLibrary gibt, welche man benutzen kann. Den INA219 gibt es günstig als China-Modul, die Meßwerte sind verdammt gut. > Zur > Konstanstromlast habe ich nun auf die Schnelle das gefunden: > https://static-cdn.imageservice.cloud/2562851/current-sink-stability.jpg Die klassische Schaltung nach Lehrbuch, funktioniert so gut, wie der OP driftet. Es muß jemand die Steuerspannung anlegen, wer tut das bei Dir? Da der INA219 Strom messen kann, war das für mich ein Grund, die Regelung direkt den µC machen zu lassen und auf den externen OP zu verzichten > Hälst du einen INA219 + den LT1492 für eine gute > Lösung? Anstatt des LT1492 tut das auch ein normaler OP. > Das ganze würde dann entweder von einem Arduino oder einem STM32 > ausgewertet werden und per Virtual-COM in ein File gespeichert werden. Ansischtssache: Ich will unabhängig vom PC messen, mein Arduino misst auch mal mehrere Tage lang mit knapp 2 Watt aus dem Netz einen Akku und schreibt die Werte auf die SD-Karte. Axel S. schrieb: > Einen ADC zur Messung der Batteriespannung hat wohl jeder µC. > > Wahrscheinlich willst du auch noch ein Display und ein paar Tasten. Um > Einstellungen vorzunehmen, die Messung zu starten und zu beobachten. > Vielleicht auch eine SD-Karte zum Loggen der Daten? So habe ich das angegangen. > Wenn du das alles selber bauen mußt, kommst du vielleicht auch auf den > Trichter, daß man Anforderungen nicht weiter aufbläst, als notwendig. > 4.5V * 1000mA sind z.B. 4.5W. Da muß man schon mal über Kühlung > nachdenken. Ach komm, 4,5 Watt sind noch ziemlich einfach zu beherrschen - aber klar, man muß über diesen Punkt nachdenken. Die Abwärme war bei mir ein limitierender Faktor, von der Schaltung her könnte ich mehr Strom, aber ich hatte keine größeren Kühlkörper im Bastelbestand. Wie ich weiter vorne schon schrieb: Der Zeitaufwand ist nicht ohne, sowas läuft einem gerne aus dem Ruder. Im Endeffekt hatte ich noch Stress, weil der Speicher im A* arg eng wurde, aber viel gelernt, Programmcode zu optimieren.
Manfred schrieb: > Jens G. schrieb: >> Batterie = hintereinander geschaltete Zellen. > *Klugscheißer* Was spricht eigentlich dagegen, korrekte Begriffe zu verwenden? > > Konstantstromlasten gibt es in beliebigen Varianten zu kaufen, auch für > billig beim Chinesen. Dann braucht man aber zusätzlich ein Meßgerät mit > Aufzeichnungsfunktion (am PC?), um Spannung / Zeit auswerten zu können. > Zusätzliches Meßgerät? Die letzte elektr. Last, die ich vom Chinesen bezog, hatte BT. Und ne schlechte App dazu. > Solange man nur LiIon bis zu 3V herunter entlädt, geht eine Stromlast > einfach mit dem LM1117 - Anhang. Will / muss man weiter herunter, wird > man eine Stromsenke mit OP und externer Versorgung bauen, Beispiele > lassen sich zuhauf finden. > Ach ja? Du schriebst doch, dass Zellentyp/chemie sowas von unwichtig sei... > Will man Akkus entladen, muß eine automatische Abschaltung erfolgen, um > die nicht per Tiefentladung zu ruinieren. Bei Primärzellen ist das egal. > Ach ja? Du schriebst doch, dass Primär/Sekundärzelle unwichtig sei... Jetzt doch nicht? Kein Haar aufm Kopp, aber Kamm in der Tasche? >> Es gibt solche Geräte zu kaufen, jedoch haben diese meist >> viel mehr Funktionen und kosten sehr viel Geld > > Ein Eigenbau benötigt viel Zeit, unter industrieller Kostenkalkulation > im Prüfmittelbau hätte ich mal gut 10kEur ausgeguckt. > Jaja, mit 100% Gemeinkostenanteil. Laß das mal einen hingebungsvollen Praktikanten machen... Kommt dann trotzdem nicht in den grünen Bereich > Vor ein paar Jahren habe ich sowas für mich gebaut *). Das Schaltbild Toll. Vor paar Tagen habe ich sowas gekauft: https://www.ebay.de/itm/DL24-150W-Electronic-Load-Voltmeter-Ammeter-Battery-Capacity-Power-USB-Tester/383636426347 Das soll nur als Anhaltspunkt dienen. Und bitte: Steht das Ziel und nicht der Weg zum Ziel im Mittelpunkt... Zuerst mal suchen und sehen, was es gibt. Dann überlegen, was man sich selber bauen kann - oder muß. Jedenfalls dann, wenn es den Hobbyelektroniker betrifft, im kommerziellen Umfeld wird sowieso ein Fertiggerät gekauft, denn für die 500€, die das kosten würde (bspw. Rigol DL3021 o.ä.) kriegste nix entwickelt zusammengelötet und geprüft und gewartet, von evtl. Schmäckerchen wie Anforderungen der ISO9001 wg. innerbetrieblicher Dokumentation mal ganz abgesehen. > Dem Gerät ist es egal, was ich damit entlade, ob einen Bleiakku oder > eine AAA-Alkalizelle - Strom ist Strom. > Holla die Waldfee - das hätte ich hier ja nun gar nicht gedacht. Ja, es gibt sicher verschieden aufwändige Wege, um zum Ziel zu kommen - heute sind die Wege kürzer - und eleganter. Man muss sie halt kennen, oder wenigstens anerkennen, dass eine Lösung von vor paar Jahren heute nicht mehr so ganz cool ist.
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