Raspberry Pi B+ im Modellbau

Claus Eckert

Moderator
Teammitglied
Hallo

Mich hat das Raspi-Fieber erwischt. Allerdings bin ich wirklich noch im Anfangsstadium. Ich habe hier zwei von den Teilen rumliegen. Auf einem habe ich einen Webserver mit Wordpress und als WLAN-Accesspoint verbastelt. Der Zweite wäre jetzt erst mal frei um mit den GPIOs rumzuprobieren.

Ich suche nach einer Lösung meine Lipos irgendwie vernünftig überwachen zu lassen wenn sie lagern. Es geht um viele Packs in unterschiedlichen Konfigurationen, die hier so rumliegen, weil sie gemessen an der Einsatzzeit ewig lange nicht im Gebrauch sind.

Meine Vorstellung:
Ich habe einen Akkupack im Zustand X und stecke den Balancerstecker an eine geeignete Steckerleiste. Der Raspi misst die Spannung jedewr Einzelzelle, entlädt oder lädt den Akku auf eine vorgegebene Lagerspannung. Entweder trennt er nach Erreichen der Lagerspannung die Zelle galvanisch mit einem Relais vom Stromkreis oder er prüft alle x-Stunden/Tage die Spannung und reguliert sie ggf. nach. Da bin ich mir nicht sicher was vernüftiger ist. Sicherer wäre eine strikte Trennung.

Soweit das Lastenheft. Nun stehe ich aber auf dem Schlauch, wie ich das am Besten realisieren könnte.

Die Überlegung die GPIO des Raspi direkt zu verwenden habe ich verworfen. Wenn dann über mehrere MCP 3208. Also je einen an einem GPIO Eingang. Das wären dann genügend Möglichkeiten. Bei unseren Lipo-Zellenspannungen benötigt man keinen Spannungsteiler. Da unsere Balancerstecker ja keinen gemeinsames Minus haben, benötigt man die acht Eingänge als vier Pseudo-Differential Eingänge. Wenn ich das richtig verstanden habe. Was vermutlich bei fünf Zellen oder mehr etwas schwierig wird.

Nun die Fragen, bin ich auf dem richtigen Pfad und würde jemand mitmachen?
Ehrlich gesagt allein könnte das eine sehr langwierige Herausforderung werden.... ;)
 

ingo_s

User
Hi,

so einfach ist das ganze nicht, wenn man normale ADC IC's einsetzt. Die maximale Eingangsspannung ist VRef und diese ist <= VCC bzw. max 5V.

Ohne Spannungsteiler geht es also nicht, dummerweise entnehmen dieser aber dem Akku Strom. Daher müssen diese sehr hochohmig ausgeführt werden, aber leider auch im Rahmen des Eingangswiederstandes des ADC. Differenzial Messung benötigt man nicht, aus den einzelnen sich addierenden Zellenspannungen lassen sich die Spannungen der einzelnen Zellen prima ermitteln.

Es gibt aber auf dem Markt spezial IC's genau für diese Aufgabe ohne die oben aufgeführten Nachteile, leider habe ich keine Bezeichnung zur Hand.

Du hast Dir da eine reizvolle Aufgabe gestellt, die aber in meinen Augen fast überhaupt keinen Nutzen bringt. Es reicht allemal einen Lipo nach 4 bis 8 Wochen zu überprüfen. Die Selbstentladungsrate ist extrem klein. Nachlassende Kapazität einer Zelle, was viel interessanter ist, wird aber leider nicht erkannt.

Gruß Ingo
 
Hallo Claus,

schönes Projekt :) Vielleicht kann ich ein paar Ideen beisteuern, die mir spontan eingefallen sind.

Eine einfache Variante benötigt eine Lade/Entladeschaltung für eine Einzelzelle, die über den Balanceranschluss mit jeder Zelle eines angesteckten Packs verbunden wird. Das kann eine einfache analoge Ladeschaltung sein oder über den RPi gesteuert werden. Der RPi sorgt dann dafür, das diese Schaltung nacheinander mit allen Einzelzellen verbunden wird. Dazu könnten (Reed)Relais dienen, die durch den niedrigen Kontaktwiderstand dafür sorgen, das die gemessenen Spannungen auch der Realität entsprechen . Das wird allerdings ein Relaismonster....

Um die Relais los zu werden könnte man auch analoge Schalter (Multiplexer) nehmen, die einzelne Anschlüsse mit der Ladeelektronik und dem RPi verbinden. Da muss man allerdings aufpassen, da diese Schalter z.T einen nennenswerten Widerstand im eingeschalteten Zustand haben, der die Spannungsmessung an der Zelle verfälscht. Außerdem müssen sie den Lade/Balancerstrom abkönnen.

Oder, Du nutzt für jeden Akkupack ein eigenens Lade/Balancer IC, das dann wiederum mit dem RPi spricht und von ihm gesteuert wird. TI, Linear Technology, Maxims und Co haben so IC's im Programm, aber die Programmierung ist extrem aufwändig. Da suche ich noch nach einem einfachen für Modellbauzwecke.

Momentan würde ich glatt die Version mit den Reedrelais bevorzugen. Die Dinger kosten halt 1€/Stück und es wird für jeden Balanceranschluss eins benötigt. Als Treiber könnten z.B ULN2803 dienen und zum Ansteuern vom RPi aus ein MCP23S17, der 16 Anschlüsse über den SPI Bus schalten oder lesen kann.

Ich überlege noch und melde mich dann wieder hier.

Grüße, steve
 
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