Akkuspannungsmessgerät 6s mit LCD-Anzeige

[Fesler]

Hab es geschafft, dass ich mein Fachreferatsthema mit dem guten alten Modellbau verbinden konnte!!
Das Gerät wird für meine 6-Zeller LiFePo's (A123) verwendet damit ich auf dem LC-Display alle Zellenspannungen gleichzeitig sehen kann.
Dadurch kann ich dann sofort erkennen, um wieviel Volt die Zellen voneinander abweichen, ob nach dem Fahren, vor dem Fahren, beim Balancen und möglicherweise auch wärend des Ladevorgangs.

Vom großen C bestellte Komponenten:

1 x C-Control I Unit M 2.0 Best.-Nr. 198822
1 x I²C-Bus LC-Display (2x16 mit Beleuchtung) Best.-Nr. 198330
1 x Schnittstellen/Programmier Modul 2.0 USB Best.-Nr. 198318
2 x CC I SCHNITTSTELLENKABEL 2.0 Best.-Nr. 198876

Zusätzlich kommt noch hinzu:

Gehäuse
Elektronische Bauelemente (IC's, Widerstände usw.)
Platine
7-poliger LiPo-Stecker für 6s
Schalter/Taster
Schrauben, Muttern und was man halt so alles braucht

Was geplant ist:

Beim einschalten soll zuerst eine kleine Begrüßung erscheinen.
Die daraufhin folgende Spannungsanzeige sollte im Endeffekt wie folgt aussehen:

3,30 3,30 3,30
3,30 3,30 3,30

Womögliche kleine Extras:
- Die Anzeige der Zellenspannungen soll nach einem gewissen Zeitintervall verschwinden und die Gesamtspannung des Akkupacks soll angezeigt werden.
- Nach einem zweiten Zeitintervall sollen die Zellenspannung erneut vermessen und angezeigt werden
- Vielleicht schreib ich nach der Begrüßung noch rein "Alle Angaben in Volt" oder sowas ähnliches
- Durch einen Pausentaster kann die Anzeige angehalten werden damit man in Ruhe ein paar Werte abschreiben kann um eine Tabelle zu erstellen

Aber das ist alles noch Zukunftsmusik. Erstmal muss das Grundprinzip funktionieren und dann überleg ich mir die anderen Kleinigkeiten.

Ich werde jedenfalls den Verlauf dieses Projekts weiterhin posten.

Gruß
Fesler

[svenSA]

hi,
das Ding gibt es doch schon.
Habe 5 Stueck im Betrieb, 100% zufrieden, kosten ca4Dollar/Stueck, fressen aber viel Energie, so dass einer mir einmal Lipo 3AH in der Nacht teifentladen hat!
btt
Viel Erfolg und Frohes Schafen beim komplimieren!

[Fesler]

So, ich habe endlich einen wichtigen Schritt im Projekt geschafft.
Dafür bin ich auch ziemlich dankbar, da ich mich in die Programmierung mit der Programmiersprache Basic erst komplett neu einlesen musste. Dann habe ich die Sache auch noch 2-3 mal falsch angesetzt.

Mein Problem war auch, dass ich ein Buch inklusive Programmiersoftware von der Vorgängerversion der C-Control hatte. Hat schon lange genug gedauert bis ich erstmal darauf gekommen bin, dass ich ne andere Software brauche. Bei der dritten Software bin ich jetzt geblieben:
- CCBasic
- CCBasic++
- Workbench++

Jetzt nach ca. 4 Tagen hab ich es endlich geschafft die C-Control so zu programmieren, dass ich einen Spannungsbereich von 0 - 5V messen kann.

Dieser Bereich liefert mir über einen im Protessor integrierten A/D-Umsetzer Digitalwerte von 0 - 255. Diese werte ich über eine Tabelle aus in Werte von 0 - 500. Somit habe ich dann schonmal den Spannungswert in 1/100V. Über das LCD lasse ich den Spannungswert auf 2 Stellen nach dem Komma anzeigen. Es ergibt sich eine Genauigkeit von 20mV.

Der jeweilige Spannungswert (0 - 500) wird durch kurze Rechenoperationen in eine Vorkomma- und zwei Nachkommastellen aufgeteilt. Diese werden dann einzeln an das Display übertragen.

Das LCD wird über einen IIC-Bus (Inter Integrated Circuit) angesteuert. Vorallem mit dem IIC hatte ich zuerst meine Probleme, da ich die Ansteuerroutinen selbst programmieren wollte und es einfach nicht geklappt hat. Außerdem waren in der Betriebsanleitung und im Datenblatt zum Display zu wenig Infos zur Ansteuerung.
Zum Schluss hab ich es dann doch gut sein lassen da beim Softwarepacket auch solche fertigen Routinen dabei waren. Da ich eh unter Zeitdruck stehe kam mir das gerade recht...

Jetzt muss ich nur noch diese Erfassung, Auswertung und Ausgabe des Spannungswertes 6 mal nacheinander machen und schon bin ich mit der Programmierung fertig.

Es traten natürlich haufenweise diverse Probleme auf und soviel könnte ich zwar, will ich aber gar nicht hier reinschreiben.

Von daher lass ich es jetzt mal gut sein und wenn ich die Hardware-Entwicklung gemacht habe und man mal bisschen mehr sieht, schieße ich auch noch ein paar Picks.



Ablauf beim Einschalten (nur das Display):

1. Begrüßung ("_" steht für Leerzeichen):

HABADERE_MIT_DER
ZICK-ZACK-SCHERE

2. Angabe der Einheit:

__ALLE_ANGABEN__
______in_V______

3. Displayeinteilung für die Spannungen:

_Z1____Z2____Z3_
_Z4____Z5____Z6_

4. Zweimal Blinken als Zeichen fürs Auswerten (schaut einfach cooler aus...):

----------------
----------------

5. Anzeigen der Zellenspannungen:

3.30____________
________________

Weiter bin ich noch nicht. Wie gesagt, ich muss die Auswertung jetzt nur noch 6 mal machen...

[aliatus]

Ein schönes Projekt aber ziemlich teuer.
6-7 Fertiggeräte gäbe es für das Geld
_________________
Asso rc10t4 FT - TS 1520/9 - 18/87 - genius90 - 2s

[svenSA]

laeuft die Messung in einer Schleife?
dass die Zellen on the fly permanent gemessen werden?
Bzw. kommt die unter (1) aufgelistete Begruessung bei jedem Durchlauf?Das waere nicht erwuenscht.
Gruß Sven

[Fesler]

[Fesler]

So, die Software steht soweit. Das einzige was ich mir noch vorstellen könnte wäre, dass ich die Display-Beleuchtung über nen Taster ein- und ausschalten könnte. Aber beim ersten Versuch das zu bewältigen hab ich mich bei den I²C-Routinen ein bisschen verwurschtelt und dann hab ich's wieder sein lassen...

Änderungen an der Software:
Hab die Begrüßung unter 1. auf "Habadere" begrenzt, weil die Zick-Zack-Schere doch ein bisschen zu viel des Guten ist!!

Dann hab ich nochmal alle Zeitintervalle überarbeitet, die die Anzeigezeit jedes Schrittes bestimmen bis auf 4. (Minusblinken):

Hab anstatt eines einfachen Pausebefehls überall Schleifen verwendet, die der Prozessor ein paar tausend mal durchläuft. Während dieser Schleifen wird ein Taster ständig auf seinen Zustand abgefragt (on/off). Wenn ich diesen Taster kurz betätige wird die Anzeige eingefroren und eine LED wird eingeschaltet, bis der Taster erneut betätigt und die LED somit wieder ausgeschaltet wird. Das Programm läuft dann sofort wieder normal weiter.
Wenn man auf dem Taster draufbleibt, bleibt die Anzeige für 3s stehen und das Programm geht anschließend wieder seinen normalen Weg weiter.

Platinenlayout ist auch schon so gut wie fertig entworfen, jetzt brauch ich nur noch die Bauteile und dann könnte ich die Lötarbeiten beginnen. Ich weiß aber noch nicht wann ich das schaffe weil ich schulisch unter Zeitdruck stehe (Schulaufgaben für die ich noch nichts gelernt habe!!)

[Fesler]

Hab gestern bis in die Nacht mein Platinenlayout vervollständigt. Ich denke und hoffe auch dass ich nichts vergessen habe weil es sonst eng werden würde!!

Diejenigen, die nichts mit Elektrotechnik am Hut haben, werden wahrscheinlich damit nichts anfangen können. Ist auch recht viel auf einen Schlag, aber so funktioniert das Ganze (ganz grob erklärt):

Diese kleinen, runden, silbernen Teile sind Lötstifte. Auf diese Stecke ich ein Gegenstück (eine art Buchse) mit Lötfahne. Daran löte ich ne jeweils ne Leitung und diese wird dann an den jeweiligen Balancerstecker-Anschluss gelötet. So verbinde ich die Zellen mit der Platine. Die Spannungen gehen weiter an 5 LM741 (IC's in der Mitte mit 8 Beinchen). Das sind Operationsverstärker (= OP). Mit den gelben Spindeltrimmern links oben (= sehr genau einstellbare Widerstände), die eigentlich blau sind, kann ich den Verstärkungsfaktor verstellen.
Zelle1 geht direkt an die Control-Unit (sind diese zwei Leisten rechts unten) mit 3,3V. Zelle2 hat ja 6,6V, deshalb brauch ich den Verstärkungsfaktor 1/2. Zelle3 dann mit 9,9V hat den braucht den Faktor 1/3 usw. weil man an die Control-Unit maximal 5V am A/D-Eingang anlegen darf.
Da die Ausgangsspannungen der OP's invertier ist, also negativ (jeweils -3,3V) wird diese mit zwei weiteren IC's (LM339 mit 14 Pins rechts oben) nochmals invertiert. Jedes dieser IC's beinhaltet 4 OP's (eigentlich Komparatoren = Vergleicher, aber egal). Mit derselben Beschaltung wie die LM741 haben sie die gleiche Wirkung, nur dass sie alle wegen der gleich großen Widerstände (= 10kOhm) einen Verstärkunsfaktor von 1 haben. Dabei kommt es nicht auf die Größe der Widerstände an, sondern auf das Verhältnis der Größen. Man könnte z.B. auch 1kOhm verwenden. Da muss man halt einen passenden finden. Aber wenn man diese zu klein dimensioniert könnte unter Umständen ein zu großer Strom fließen...

Die "richtigen" Spannungen gehen dann an die C-Control rechts unten (wiederum durch die zwei Leisten symboliesiert). Rechts daneben ist noch eine Referenzspannungsquelle (= sehr genaue Spannung) die ich wiederum mit dem gelben Spindeltrimmer genau auf 5,000V einstelle (abhängig von der Genauigkeit meines Multimeters). Diese Spannung ist dann der Messbereichsendwert für die C-Control.


Sontige Features: Zweipoliger Wechselschalter zum Einschalten; Zweipoliger Wechselschalter zum Umschalten von Batterie- auf Netzbetrieb (externes Netzteil mit 18V <=> +/- 9V); Taster (Freeze) um das Bild einzufrieren; blaue 3mm-LED zum Anzeigen des Freeze-Mode; Reset-Taster

Hier ein paar Bilder von der Platine:

[vollgasuwe]

Was hältst Du denn von dem hier? Ist brandneu.

Werde ich mir demnächst mal zulegen. Mehr als 6S brauche ich ohnehin nicht.

mfg

[Fesler]

Es sieht ehrlich gesagt sehr gut aus und kann für wahrscheinlich viel weniger Geld viel mehr als meine Kreation, aber der Lernfaktor ist wie immer unbezahlbar!!

Woher kriegt man denn den Battery Doctor und was soll er kosten?? Bin nicht fündig geworden. Werde mich aber trotzdem weiterhin mit meinem Gerät vergnügen, ist ja schließlich mein Fachreferat!!
Vielleicht werde ich es ja irgendwann mal erweitern wenn mir langweilig ist dass ich damit auch balancen könnte

Kleines Update:

Bin soeben mit der Bestückung der Platine fertig geworden. Die Verdrahtung werde ich mir im Laufe der Woche noch vornehmen. Bin eigentlich soweit recht zufrieden.
Sobald ich dann alles gelötet habe, mache ich ein paar Bilder und stelle sie rein.

Gute Nacht!!