DC-Strom bis 3A galvanisch getrennt messen

Schau dir mal z.B. den INA290 oder seine Freunde an ;)

Ah ok danke, da wrape ich mal meinen Head around.

Mir geht gerade ein Hack durch den Kopf.
Vielleicht könnte ich auf dem Hauptsystem, das hierachisch über den 
Dongles liegt, eine negative Spannung erzeugen, die -1/2 Vcc vom 
Hallsensor ist, um dessen Neutralpunkt auf das Potential zu ziehen, dass 
der Main-µController als "NulL" sieht und von da aus zu verstärken. 
Vielleicht mit so einem INA290 oder einem seiner Freunde :)

Dass es vom ACS712 auch eine 5A Version gibt weißt du auch? Wenn du nur 
bis 3A Ströme hast ist vielleicht auch die 20A Variante etwas 
unglücklich gewählt. Nur so ne Frage am Rande ;)

Ja, aber war vergriffen in dem Moment.

4,2V - Nachtigall ick hör dir trappsen

Denke mir, die Frage kommt als nächstes, wo das hingehen soll - also 
direkt die Antwort -
Ich habe vor einen LiPo-lader zu bauen, bei dem jede Zelle eines Packs 
einzeln geladen werden kann.
Ich weiß, es gibt IC´s dafür, aber da komme ich mit den Footprints und 
Frequenzen über meine privaten Grenzen.

Servus,

hatte mir mal einen Stromsensor wie folgt gebaut:
Ferrit Ringkern mit dem Dremel geschlitzt und einen SS49E eingeklebt.
Da kannst Du dann einfach ein Kabel durchfädeln...oder auch die Leitung 
mehrmals um den Ringkern wickeln.
Das Ganze muss dann nur noch abgeglichen werden.
Vll. ist das eine einfache und günstige Möglichkeit für Dich.

Gruß

Einmal ohne und einmal mit opv

Mhh... beim Strom messen meinem Verständnis nach schon.
Oder sehe ich etwas nicht?

Ab der zweiten Zelle liegt deren "Minus" auf dem "Plus"-Potential der 
ersten Zelle.
Man könnte natürlich auch da mittels Shunt messen, würde aber denke ich 
hart an Auflösung verlieren, weil auf die Zellspannung nur ein paar mV 
vom Shunt drauf kommen.
So denke ich mir...

Hermann S. schrieb:
> hatte mir mal einen Stromsensor wie folgt gebaut:
> Ferrit Ringkern mit dem Dremel geschlitzt und einen SS49E eingeklebt.
Sowas gibts fertig:
https://de.farnell.com/c/sensoren-wandler/sensoren/stromsensoren?st=cslw

Leider ist die 5A Variante offenbar EOL. Man müsste die weiter 
erhältliche 1A-Variante auf 36 Wicndungen umwickeln und hätte dann ein 
+-3A Exemlar... ;-)

Cooles Teil :)

Ohne es mies machen zu wollen, ist mir das für private Anwendung zu 
teuer bei 6 benötigten.

Für arbeitsbezogen je nachdem - her damit :)

Jasson J. schrieb:
> Mhh... beim Strom messen meinem Verständnis nach schon.
> Oder sehe ich etwas nicht?

Ja, da siehst du was nicht. Nein, eine galvanische Trennung ist dafür 
nicht zwingend erforderlich aber es kommt natürlich auch auf die 
konkrete Schaltung an.

fchk schrieb:
> Mein Vorschlag: INA220

Oder vielleicht gleich der INA260, da ist der Shunt im IC integriert ;)

Kost' fast gar nix:
https://www.pollin.de/p/aktiver-stromsensor-vacuumschmelze-t60404-n4646-x66282-15-a-5-v-180070

Matthias S. schrieb:
> Kost' fast gar nix:
Und wenn man (wie am Ende des DB beschrieben) die 3 Wicklungen in Reihe 
schaltet, dann hat der einen Nennstrom von 5A.

M. K. schrieb:

> fchk schrieb:
>> Mein Vorschlag: INA220
>
> Oder vielleicht gleich der INA260, da ist der Shunt im IC integriert ;)

Aber kein Lagerbestand.

fchk

Jasson J. schrieb:
> Mhh... beim Strom messen meinem Verständnis nach schon.
> Oder sehe ich etwas nicht?
>
> Ab der zweiten Zelle liegt deren "Minus" auf dem "Plus"-Potential der
> ersten Zelle.
> Man könnte natürlich auch da mittels Shunt messen, würde aber denke ich
> hart an Auflösung verlieren, weil auf die Zellspannung nur ein paar mV
> vom Shunt drauf kommen.
> So denke ich mir...

Du kannst hier schon mit Shunt messen, brauchst aber einen passenden 
Verstärker (Current Sense Amplifier, CSA). Die mehrfach erwähnte 
INA-Reihe bietet da einiges passendes. Wichtig ist nicht galvanische 
Trennung, sondern ein ausreichend großer Common-Mode-Bereich. Und da 
gehen die INA teilweise durchaus bis 60V, das reicht für fast 30 Zellen 
in Reihe:)

> Du kannst hier schon mit Shunt messen, brauchst aber einen passenden
> Verstärker (Current Sense Amplifier, CSA). Die mehrfach erwähnte
> INA-Reihe bietet da einiges passendes. Wichtig ist nicht galvanische
> Trennung, sondern ein ausreichend großer Common-Mode-Bereich. Und da
> gehen die INA teilweise durchaus bis 60V, das reicht für fast 30 Zellen
> in Reihe:)

Ah ok, danke für die Erklärung mit Background (Common-Mode-Bereich) - so 
fällt es mir leichter das zu glauben :)
Ich gehe mal auf die Suche

Ok, ich habe ein bisschen gesucht - ich komme aber immer noch nicht über 
darüber hinweg, dass ich keine gal-trennung brauche.

Habe ein Bild aus dem DB vom INA220 angehangen. Ziel ist ja, den Strom 
an den Einzellzellen zu messen.
Ich habe immer noch Zweifel, dass sich die INA´s "einfach so" stacken 
lassen.
Mir ist nicht klar, auf welchem Massebezug der interne ADC arbeitet.

Ah... ich muss sicher erstmal richtig die Reg-Beschreibung lesen...
Noch keine Zeit gehabt

Jasson J. schrieb:
> Mir ist nicht klar, auf welchem Massebezug der interne ADC arbeitet.

Die INAs haben zwei Eingänge für den Shunt. Die arbeiten Differentiell 
und messen dort die Spannungsdifferenz. Der Rest vom INA wird ganz 
normal an VCC und GND verbunden. Natürlich gibt es hier Grenzen was 
Spannung bezüglich dieser Potentiale angeht.
Der INA226 kann hier z.B. max 30V.

Lothar M. schrieb:
>> Kost' fast gar nix:
> Und wenn man (wie am Ende des DB beschrieben) die 3 Wicklungen in Reihe
> schaltet, dann hat der einen Nennstrom von 5A.

Das ist das coole, mittels Beschaltung sind 5, 10 oder 15A Messstrom 
drin. Ausserdem liefert das Ding seine Referenzspannung mit und ist 
deswegen sehr einfach auf Null abzugleichen.

Ich glaube... ich habe einfach nur ein Brett vor dem Kopf und stelle 
mich dä-H-mlich an

>Ähem... moment mal, soll jede deiner Li-Zellen separat kontaktiert und
>geladen werden?

Genau, das hatte ich in einem späteren Post dann beschrieben. Im 
Eingangspost hatte ich es mir gespart, um bei meiner Kernfrage zu 
bleiben.

Beitrag "DC-Strom bis 3A galvanisch getrennt messen".

Jeder der "Dongles" geht an das negative und das positive Potential 
einer Zelle im Pack. Daher die gal-Trennung vom PWM.

Spannungsmessung sehe ich als eigenes Thema, das ich hier nicht 
beleuchten wollte, daher nicht erwähnt. Natürlich ersetzt die 
Strommessung diese nicht.

Dazu
Beitrag "DC-Strom bis 3A galvanisch getrennt messen"

wie im angehängten Bild könnte ich mir vorstellen, dass die INA220´s 
stackbar sind.
Wenn die Schalter innen drin, die zwischen Strom- und Spannungsmessung 
wählen ein Problem sind, gäbe es noch den INA21x.

Irgendwie verstehe ich jetzt die Aufgabenstellung nicht so ganz.

Du hast einen LiPo Akku mit mehreren (6?) Zellen in Reihe. Diesen 
Akkupack willst Du laden und entladen.

Wenn Du den lädst, dann fließt der Strom im Kreis durch alle Zellen 
gleichermaßen, d.h. Du hast überall den gleichen Strom, wenn auch nicht 
unbedingt die gleiche Spannung. Warum willst Du den denn mehrfach 
messen? Der verschwindet doch nicht einfach so irgendwo hin.

Zum Balancieren der Zellen schaltet man Lastwiderstände parallel zu 
einzelnen Zellen zu oder weg, damit alle Zellen den gleichen Ladezustand 
haben. Dafür gibts Balancer-Bausteine wie den hier:

https://www.analog.com/en/products/ltc6810-1.html

Das ist der übliche Weg, den alle anderen gehen. Warum funktioniert das 
bei Dir nicht?

fchk

>Zum Balancieren der Zellen schaltet man Lastwiderstände parallel

Das will ich aus Spaß am bauen loswerden und statt dem passiven balancen 
aktiv balancen

Jasson J. schrieb:
>>Ähem... moment mal, soll jede deiner Li-Zellen separat kontaktiert und
>>geladen werden?
>
> Genau, das hatte ich in einem späteren Post dann beschrieben.

> Spannungsmessung sehe ich als eigenes Thema, das ich hier nicht
> beleuchten wollte

Dann ergibt aber deine Frage keinen Sinn. Warum mußt du da den Strom 
galvanisch getrennt messen? Wenn du 6 Zellen so laden willst, dann hast 
du 6 identische Ladegeräte. Jedes kann (bzw. muß) Strom und Spannung 
separat messen. Und den Ladevorgang eigenständig beenden.

Natürlich müssen die 6 Ladegeräte ansonsten galvanisch getrennt sein. 
Also 6 Einzeltrafos oder zumindest 6 Wicklungen.

Das ist auch der Plan - im Prinzip.
Man könnte die "Dongles" als die Ladehardware betrachten und einen 
logisch darüber liegenden Controller als die Steuerung.
Jedes Dongle bekommt ein kleines Netzteil 12V/1A oder 5V/2-3A. Dazu 
einen dieser fertigen DIY DCDC Wandler, wo ich das IC runterlöte und 
einen FET drauf. Der FET, bzw. dessen Gatetreiber bekommt sein PWM 
galv.getrennt über einen ADUM vom Hauptcontroller. DEM muss ich 
natürlich die laufenden Ladeströme sichtbar machen.
Wie gesagt, die Spannungen auch, aber das sollte hier kein Thema sein.

Mir ist klar, dass die Apperatur nicht für das kleine Reisegepäckt 
taugt.
Viel eleganter währe eine Lösung mit Sperrwandlern, die man aus einer 
gemeinsamen Spannungsrail versorgen könnte. Aber ich bin mir nicht 
sicher, wie komplex Sperrwandler am Ende zu handhaben sind.

Jasson J. schrieb:
> Das ist auch der Plan - im Prinzip.

> Jedes Dongle bekommt ein kleines Netzteil 12V/1A oder 5V/2-3A. Dazu
> einen dieser fertigen DIY DCDC Wandler, wo ich das IC runterlöte und
> einen FET drauf. Der FET, bzw. dessen Gatetreiber bekommt sein PWM
> galv.getrennt über einen ADUM vom Hauptcontroller. DEM muss ich
> natürlich die laufenden Ladeströme sichtbar machen.

Ich verstehe nach wie vor nicht, was du mit einer zentralen Steuerung 
willst? Laß das doch jedes Einzelladegerät selber machen. Wozu braucht 
du denn einen zentralen Controller, auf dem bis zu 6-mal das gleiche 
Programm abläuft? Nur halt zeitgleich und darum ungleich schwerer zu 
handhaben? Das Ladeende muß ohnehin für jede Zelle einzeln detektiert 
werden. Sie werden auch in der Regel alle zu verschiedenen Zeiten voll 
sein.

Du mußt für Li-Ion den Strom auch gar nicht messen. Nur begrenzen mußt 
du ihn. Und parallel dazu die Spannung.

> Viel eleganter währe eine Lösung mit Sperrwandlern, die man aus einer
> gemeinsamen Spannungsrail versorgen könnte. Aber ich bin mir nicht
> sicher, wie komplex Sperrwandler am Ende zu handhaben sind.

Das kannst du genauso auch mit Einzelladern haben. Ob du die Rohspannung 
der Laderegler mit 6 Netzteilen, oder einem Netzteil und 6 Sperrwandlern 
oder auch einen Sperrwandler mit 6 Ausgangsspannungen erzeugst, ist doch 
gehupft wie gesprungen.

Aber du merkst sicher, warum das keiner so baut. Sondern mit einem 
strombegenzten Ladegerät und Balancer. Das explodiert nämlich sonst, vom 
reinen Aufwand her. Auch ohne zentrale Steuerung.

Jasson J schrieb:
> Naja, da sind wir schon tief in weiteren Überlegungen und
> Randbedingungen, die von der Ursprungsfrage schon ein Stück weg sind.

Sind sie das? Du willst doch jede Akkuzelle separat laden?

> Es geht um Modellbau-Lipos - deren Balanceranschluss trau ich nicht
> mehr als 2 vll. 2,5A zu

Und deswegen willst du sie über die Balanceranschlüsse nicht nur 
balancen, sondern sogar laden?

> Dann hab ich noch so Ideen wie z.B eine Schaltmimik zu machen, die
> zeitlich sequenziell mehrere Packs zum Lader verbinden kann. Da bietet
> sich ein Controller an, der das steuert und den Überblick hat.

Der muß trotzdem nicht den Ladestrom messen. Dem reicht eine einfache 
Unterscheidung "lädt" / "ist fertig".

> Da ist es wahrscheinlich einfacher die Intelligenz zentral zu halten und
> die Dongles wirklich nur als elektrische Adapter zu sehen. Und für jede
> Änderung an 6 Einzelgeräten neue Software ein zu spielen find ich
> fieselig.

Du hast noch nie mehrere PWM mit eigenen Strom- und Spannungsmessungen 
gemacht stimmts? Das ist entschieden nichttrivial. Wenn man das 
überhaupt mit einem µC macht (macht man nicht) dann nimmt man einen je 
Kanal. Und den kann man dann auch auf den Lader setzen.

Wenn du mit 2A je Zelle laden willst, dann nimmst jeweils einen CN3761 
und das bischen Hühnerfutter das er noch braucht und damit ist dein 
Einzelzellenlader fertig. Das kriegst du problemlos auf 40x20mm² unter. 
Da brauchst du keinen China Buckregler dafür zu schlachten.

Davon 6 Stück und du mußt dir nur noch Gedanken darum machen, wo du 6 
galvanisch getrennte Stromversorgungen her bekommst. Und wenn du magst, 
dann kannst du deren Zustands-LED noch Optokoppler parallel schalten, 
die den Zustand jedes Lade-Moduls an deine geliebte Zentral-Intelligenz 
melden.

die balancerstrippen würden theoretisch garnicht belastet werden, die 
ströme rein und raus heben sich ggstg auf. Praktisch werden die regler 
durch die gegenseitige einflussnahme im. leitungswiderstand sich 
gegenseitig unkontrolliert aufschwingen.

> die balancerstrippen würden theoretisch garnicht belastet werden, die
> ströme rein und raus heben sich ggstg auf.
Da hab ich gestern im Halbschlaf auch dran gedacht

>Praktisch werden die regler
> durch die gegenseitige einflussnahme im. leitungswiderstand sich
> gegenseitig unkontrolliert aufschwingen.

Ah ok, aber ich würde eh erstmal ein POC Dongle machen und den mit einem 
ATiny861 befeuern, die ich noch habe.
Wenn das geht ein zweites Dongle und wenn ich dann was "komisches" sehe, 
hab ich von dir ja schonmal nen Hinweiß, was das ist.

Zum üben benutze ich eh eine Kondensatorbank mit 12V/116F. Da platzt mir 
nicht gleich der Lipo, wenn der Lader austickt.

Axel S. schrieb:
> Du hast noch nie mehrere PWM mit eigenen Strom- und Spannungsmessungen
> gemacht stimmts? Das ist entschieden nichttrivial.
Meinst du auch wegen dem Aufschwingen von dem dein "Nachschreiber" 
sprach?


> Wenn du mit 2A je Zelle laden willst, dann nimmst jeweils einen CN3761
> und das bischen Hühnerfutter das er noch braucht und damit ist dein
> Einzelzellenlader fertig. Das kriegst du problemlos auf 40x20mm² unter.
Schönes Teil auf jeden Fall.
Die 2; 2,5A sind das Maximum. Es können auch kleinere Ströme benötigt 
werden. Ich habe Zellen von 0,55Ah bis 5,4Ah.
>> Vielleicht ist der tatsächlich eine Überlegung wert. Hab da ne Idee - mal sehen

> Da brauchst du keinen China Buckregler dafür zu schlachten.
Den Weg habe ich angefangen, um mir den Hassle mit den Strompfaden im 
Switching bereich vom Leib zu halten. Die China-Dinge sind vll. auch 
noch nicht das optimale (kann ich nicht beurteilen) aber schon besser, 
als das was ich mit meinen Mitteln hinbekommen habe (gemessen).

Frank K. schrieb:
> Aber kein Lagerbestand.

Also Mouser hat davon jede Menge dass sie sogar welche davon verkaufen 
;)

Markus E. schrieb:
> Und da
> gehen die INA teilweise durchaus bis 60V

INA280 und Co geht sogar bis über 100V wenn ich mich recht entsinne ;)

> INA280 und Co geht sogar bis über 100V wenn ich mich recht entsinne ;)

Hab allerdings kein RC-Car, dass einen 23s Lipo hat^^

Jasson J schrieb:
> Es geht um Modellbau-Lipos - deren Balanceranschluss trau ich nicht mehr
> als 2 vll. 2,5A zu - will auf 3 auslegen,

In dem Falle hätte ich ein Ladegerät, wie üblich, für alle Zellen in 
Reihe gewählt und mehr als einen aktiven Balancer parallel geschaltet.

Flip B. schrieb:
> Praktisch werden die regler
> durch die gegenseitige einflussnahme im. leitungswiderstand sich
> gegenseitig unkontrolliert aufschwingen.

Ist es wirklich der Leitungswiederstand oder hat es mit der Verdrahtung 
zu tun?
Ich habe zwei Varianten aufgemalt, wo bei der ersten der Strom durch 
Shunt 2 null ist, wenn I_1 = I_2.
In Verdrahtung 2 ist der Knotenpunkt wo anders.
Mit Verdrahtung 1 kann ich mir auf jeden Fall erklären, dass sich die 
Regler gegenseitig beeinflussen.

Mh... ich kann mir vorstellen, dass es Sinn macht, die Shunts nicht ZU 
klein zu wählen. In dem Sinne, dass sie signifikant hochohmiger sind 
(sein sollten), als die Balanceranschlüsse. Auf die Art währe der Shunt 
der maßgebliche Faktor für den Regler und nicht die Ohms im B-Anschluss 
(so denke ich mir).