Arduino Forum

International => Deutsch => Topic started by: Nanotic on Jul 20, 2016, 01:15 pm

Title: Akku Überwachung
Post by: Nanotic on Jul 20, 2016, 01:15 pm
Hallo liebe Community,

ich würde gerne eine kleine Überwachung für einen Akku bauen.
Folgende Anforderung:

- 12V Akku soll "ausgewertet" werden in Sachen Kapazität (Ah) und Volt
- Anzeige dieser Werte und berechnete Laufzeit bei X Watt

Reicht dafür ein Arduino Nano?
Title: Re: Akku Überwachung
Post by: HotSystems on Jul 20, 2016, 01:46 pm
Was ist das für ein Akku?

Du musst Spannung und Strom dafür messen.

Title: Re: Akku Überwachung
Post by: Nanotic on Jul 20, 2016, 01:50 pm
Unterschiedlich. Sowohl LiPo als auch Blei Akkus.
Title: Re: Akku Überwachung
Post by: HotSystems on Jul 20, 2016, 01:54 pm
Bei einer reinen Überwachung sollte ein Nano (oder Pro Mini) auch ausreichen.
Title: Re: Akku Überwachung
Post by: Nanotic on Jul 20, 2016, 01:59 pm
Okay, was bräuchte ich dann noch für Bauteile?
Title: Re: Akku Überwachung
Post by: HotSystems on Jul 20, 2016, 03:28 pm
Okay, was bräuchte ich dann noch für Bauteile?
Das hängt davon ab, wie groß der Strom ist, der gemessen werden soll. Evtl. den ACS712 (http://shelvin.de/den-acs-712-5a-strom-sensor-am-arduino-auslesen/).

Die Spannung kannst du über einen Spannungsteiler direkt auf einen analogen Eingang des Arduino geben und diese messen.
Title: Re: Akku Überwachung
Post by: volvodani on Jul 20, 2016, 03:30 pm
-Einen Spannungsteiler von 0-12V auf 0-5V max. (2,4:1)
-2 LEDs rot/grün mit Vorwiderstand.
-einen Stromsensor ACS Stromsensor (http://www.watterott.com/de/ACS712-Low-Current-Sensor-Breakout)
-LCD Shield z.B. LCD 1602 (https://www.itead.cc/itead-1602-lcd-shield.html)
Ein bisschen Code
fertig.

Gruß
DerDani

=> Da war einer schneller <=
Title: Re: Akku Überwachung
Post by: Heimdall on Jul 20, 2016, 03:59 pm
Miss doch einfach die Spannung bzw den Spannungsabfall. Alles was du brauchst ist ein Spannungsteiler, den du dir mit ein paar Widerständen selber bauen kannst. Das Verhältnis der Widerstände brauchst du dann für den Code. Einfach per Analog read auslesen und verrechnen. Sicherlich nicht 100%ig genau aber sollte für ungefähre Angaben reichen.
Title: Re: Akku Überwachung
Post by: Doc_Arduino on Jul 20, 2016, 04:29 pm
Hallo,

es sollte schon genau messen, meine ich, wenn man den Akku überwachen möchte.
Eine Referenzspannung 4,096V oder 3V. Von TI REF50xx oder MCP15xx.
Dazu gibts von MCP diverse günstige A/D Wandler. Für Spannung und Strommessung.
Spannungsteiler aus präziseren Widerstanden als Standard.
Gerade für den Strommesser der nur mV/A rausgibt wird es ohne Mehraufwand nur ein Schätzeisen.
Wäre meine Herangehensweise wenn es keine Hausnummern werden sollen.
Title: Re: Akku Überwachung
Post by: nix_mehr_frei on Jul 20, 2016, 04:48 pm
Die Sache hat nur einen kleinen Schönheitsfehler: der Strom um Controller und ggf. Stromsesor und Display zu versorgen, wird wohl ebenfalls aus der Batterie entnommen. Auch wenn es nur wenige mA sind, aber die können dir im Laufe der Zeit ebenfalls die Batteerie leersaufen! Bei der Batterie eines KFZ sind es Zeiträume von rund einem Monat, aber bei einem 18650 LiPo ist so eine Selbstüberwachung wenig praktikabel.
Selbst der Spannungsteiler ist garnicht so trivial. Ist er stromsparend und sehr hochohmig bekommt man Messwertverfälschungen, da ein AD-Wandler den Messpunkt meist impulsartg belastet, beim Laden des Integrationskondensators. Macht man den Spannungsteiler niederohmiger, dann ist der Ruhestrom größer. Nehme ich einen Operationsverstärker als Verstärker davor, kann der Spannungsteiler sehr hochohmig werden, dann braucht der OPV allerdings wieder Saft.
Ich würde sagen, entweder du willst ganz genau messen, was raus und rein geht und versorgst die Elektronik extern, oder du beschränkst dich rein auf die Zellspannung. Die ist bei einem Bleiakku und einem LiPo Akku ein sehr guter und hinreichend genauer Indikator.
Bei Einem Bleiakku ist ca. 2,0V voll und 1,8V leer (das multipliziert mit der Zellenzahl) Bei einem LiPo ist 4,2V voll und 2,5-3V leer (von 3V an fällt die Spannung innerhalb von Sekunden rasant).
Ich habe damit mal experimentiert, weil ich eine Batteriezustandsanzeige in ein selbstgebautes Messgerät noch mit implementieren wollte. Dazu habe ich eine frischgeladene LiPo Zelle mittels einer Power-LED entladen und jede Minute die gemessene Spannung notiert und die Zeit dann prozentual aufgeteilt. So hatte ich meine Spannungen.
Aber auch dabei gibt es Fallen! Wenn man z.B. mit einer Lipo Zelle einen der beliebten kleinen StepUp Regler speist und damit eine Digitalschaltung mit stabilen 5V speist und die 5V weitestgehend einen gleichmäßigen Strom ziehen, so steigt doch der aus dem Akku entnommene Strom zum Ende hin an!
Warum? Ganz einfach, der Schaltregler fängt bei ca. 2V an zu arbeiten und kann mit bis zu 5V versorgt werden und liefert am Ausgang 5V. Bei hoher Akkuspannung ist der Strom geringer - die Ausgangsleistung bleibt ja gleich. Dazu kommt noch, das der Wirkungsgrad des Schaltreglers bei niedriger Spannung noch absinkt. Man sollte den Akku also so entladen, wie er auch später betrieben werden soll  ;)
Title: Re: Akku Überwachung
Post by: Doc_Arduino on Jul 20, 2016, 06:28 pm
Hallo,

dein Belastungsszenario ist wohl eher theoretischer Natur. Dann könnte man das messen ja gleich ganz sein lassen. Überspitzt gesagt. Und die Überwachung eines kleines Akkus macht auch mehr Sinn. Bei meinem Datalogger überwache ich direkt die Akkuspannung in der Powerbank. Damit ich den µC rechtzeitig vorbeugend abschalten kann.
Würde ich den Datalogger nochmals extra versorgen müßte ich auch diesen Akku überwachen. Wo soll das enden.
Title: Re: Akku Überwachung
Post by: Nanotic on Jul 21, 2016, 09:18 am
Es geht bei den Akkus um mind. 12Ah eher mehr!
Man könnte ja im Code die ungefähre Leistungsaufnahme der Gerätschaften subtrahieren?

Wie baue ich so einen Spannungsteiler denn?
Title: Re: Akku Überwachung
Post by: HotSystems on Jul 21, 2016, 09:22 am
Wie baue ich so einen Spannungsteiler denn?
Spannungsteiler (https://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsteiler)
Title: Re: Akku Überwachung
Post by: Heimdall on Jul 21, 2016, 01:45 pm
Ich kann das Video hier sehr empfehlen. Mir hats geholfen https://youtu.be/3BwVbiFJyYM Ansonsten gibts da für die Berechnung ganz nette Apps, die einem das Leben leichter machen. Absonsten mal Voltmeter googeln. Das verbindet das ganze dann mit nem Arduino.
Title: Re: Akku Überwachung
Post by: nix_mehr_frei on Jul 21, 2016, 06:18 pm
Möglicherweise ist der DS2745 genau das was du suchst. Das ist von Maxim ein kleines 8 beiniges Akkumanagement-IC mit AD-Wandler, Strommessung per Shut und einem Coulumb-Counter. Das was du mühsam "zu Fuß" per Arduino realisieren willst, hat das IC gleich drin und kann das richtig gut, da es genau darauf spezialisiert ist und dafür entwickelt wurde. Per I2C ist es ansprechbar und kann so mittels Arduino als Statusmonitor fungieren. Ich bin rein zufällig darauf gestoßen, da jemand einen GPS Tracker mit festverbeutem Akku selber gebaut hat und dort dieses IC verwendete. Eine Arduino Lib gibt's auf Github ebenfalls. Wie gut die ist, mußt du selber ausprobieren.
Ich habe mal auf die Schnelle geguckt, bei TME kennen sie das IC nicht, Digikey hat es für knapp 5€ und der freudliche Chinese für ca. 4€. Von Maxim gibt es auch ein Evaluationboard. Auf alle Fälle ein interessantes Teil  ;D