FrSky Archer SR-10 Pro: Spannungsmessung via AIN2 Eingang

[UweHD]

Hallo zusammen,

ich habe eine Freewing Avanti S mit einem Archer SR-10 'Pro Empfänger ausgerüstet, und möchte die Spannung des Antriebsakkus über die eingebaute Telemetriefunktion des Empfängers überwachen.
Laut Manual kann der SR-10 Pro Spannungen von 0-36V messen, ein Spannungsteiler wie bei den kleineren Archer SR-6 etc. sei nicht notwendig.

ARCHER SR10 PRO - FrSky - Lets you set the limits

www.frsky-rc.com

Frage: Hat schon mal jemand einen 6S Akku an die AIN2 Schnittstelle angeschlossen? ...stimmt das also mit den 0-36V? Wäre wichtig zu wissen, bevor man den RX grillt...

Und weiterhin: Muss man lediglich die Plusleitung des Antriebsakkus mit der AIN2 Buchse am RX verbinden, also kein Minus etc.? Da der Empfänger ja über das Regler-BEC auf dem Potential des Akkus liegen sollte, müsste das nach meine Verständnis ausreichen. Kann das jemand bestätigen bzw. mir einen Hinweis geben, wie man die Spanungsmessung konkret am AIN2 Eingang anschließen muss? Das Manual schweigt sich hier leider auch etwas aus.

Danke

 

[UweHD]

Muss man lediglich die Plusleitung des Antriebsakkus mit der AIN2 Buchse am RX verbinden, also kein Minus etc.? Da der Empfänger ja über das Regler-BEC auf dem Potential des Akkus liegen sollte, müsste das nach meine Verständnis ausreichen.

Falls irgendwann später mal jemand über den Thread hier stolpern sollte, hier meine neu gewonnen Erfahrung: Ja, genau so funktioniert es

 

[WundererM]

Ja, geht. Aber man darf sich keine Genauigkeitswunder erwarten. Liegt alleine schon am Konzept und der schlichten Umsetzung. Denn Frsky hat da intern auch nur einen Spannungsteiler drinnen.
Der interne ADC verträgt maximal 3,3V bzw. misst 0..3,3V. 0-36V ergibt demnach ein Teilerverhältnis von 12 auf 0..3V. Bei zehn Bit Auflösung haben wir für 0..3,3V eine Auflösung von 3,22mV/Step. Bei einer Grundabweichung von +- 2 Steps sind wir also bei einer ADC-Genauigkeit von ca. 9,66mV. Mit dem Teilerverhältnis von 12 entsprechend +-0,116V Grundabweichung. Da die Widerstände im Spannungsteiler keine Hochrpäzisionssteile sondern normale Dünnschicht-Widerstände mit +-1% sind, kommt nochmals die Abweichung des Spannungsteilers dazu: = +- 0,36V. Sprich im worst case weicht die gemessene Spannung von der Realen um rund einen halben Volt nach oben oder unten ab.
Schätzeisen sozusagen. Man kann also einen Alarm dran knüpfen, sollte sich aber nicht 100% darauf verlassen.

 

[S_a_S]

Ja, geht. Aber man darf sich keine Genauigkeitswunder erwarten. Liegt alleine schon am Konzept und der schlichten Umsetzung.

der wesentliche Messfehler ist da aber noch gar nicht dabei. Da die Masseleitung gleichzeitig die Versorgungsleitung des Empfängers und der Servos ist, gehen da alle Spannungsfälle in der Messung mit ein. Da kommen bei dünnen Regler-Kabeln auch einige Millivolt zusammen.

Da die Widerstände im Spannungsteiler keine Hochrpäzisionssteile sondern normale Dünnschicht-Widerstände mit +-1% sind, kommt nochmals die Abweichung des Spannungsteilers dazu: = +- 0,36V.

Die Toleranzen der Bauteile kann man auch ausmessen und im Microcontroller des Empfängers ablegen/verrechnen, das verringert den angenommenen Fehler von +/-1%. Ob das FrSky macht, kann ich nicht sagen.
Das hilft aber nicht viel bei Temperaturdrift, bei den üblichen 50ppm/K macht das bei 30° Temperaturunterschied auch 0,15% Fehler. Bei einer räumlich nahen Anordnung der Teilerwiderstände kürzt sich das im Verhältnis wieder raus. Gegen Langzeitdrift...

In jedem Fall lohnt sich da mal eine Referenzmessung bei ausgeschaltetem Antrieb, wenn man z.B. für Abschaltkriterien saubere Schwellen möchte. Und besser als gar keine Info über die Akkuspannung ist das allemal.

Grüße Stefan

 

[WundererM]

Alles richtig Stefan. Aber bei Leuten die fragen, wo das rote und das schwarze Kabel hin müssen und die dritte farbige Leitung schon ein Mysterium ist, kannst du dir eine Referenzmessung in die Haare schmieren. Von Temperaturdrift möchte ich nicht mal sprechen. Daher wird der AN2 auch in Zukunft ein Schätzeisen bleiben.

 

[UweHD]

Es ist sogar noch schlimmer.
Ich habe den AIN2 Eingang mit einem 6s Akku bei 23V kalibriert, das geht über den Sender ganz einfach. Jetzt isgt es aber so, dass die Abweichung mit steigender und sinkender Spannung variiert, d.h. man müsste das mit einer Kurve kompensieren, wenn man brauchbare Werte bekommen möchte. Ich hatte bei vollem Akku eine Abweichung von knapp 0,5V! Bei leerem Akku ähnlich.

Mein Fazit: Komplett unbrauchbar... ich werde mir den Spannungssensor zulegen:

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[WundererM]

Das ist wie Ewald schon angedeutet hat, ein internes Hardware-Problem. Da hat Frsky eine Z-Diode als Schutz parallel zum Analog Input geschaltet. Diese hat einen recht großen Leckstrom der schon unterhalb der Schwellspannung fließt und nichtlinear mit der Spannung steigt. Außerdem ist der Leckstrom noch deutlich temperaturabhängig. So wird der Mess-Spannungsteiler belastet und verzerrt deutlich. Wenn jemand fit genug ist, könnte er diese Diode auslöten und statt dessen mit einer Shottky gegen VCC blocken.

Leider hat wieder einmal Murphy recht: Das, was so simpel klingt wie eine Spannung über einen analog-Eingang messen, wird in Wirklichkeit viel komplizierter als man zu denken mag. Eine gute und exakte Spannungsmessung ist aufwändiger als einen lieb ist. Eine Lösung wäre z.b. ein guter Mess-Spannungsteiler und dann ein Impedanzwandler dahinter. Braucht dann aber auch wieder einen Rail-to-Rail-Typ, ein Konzept zur Absicherung gegen Überspannung, eventuell sogar gegen falsche Polarität, dazu noch eine Temerpaturkompensation. Und schwups sind 20 Bauteile mehr auf der Platine und der Empfänger muss 15% teurer verkauft werden.

 

[_Andreas_]

Moin, ich messe genau so meinen 6S und andere
. Bei mir reicht es um zu erkennen das ich landen muss. Ich brauche auch nicht die Einzelzelle Spannung. Ich finde es gut. Das einzige was ich mache ist das ich ein externes Netzteil anschließe und den AIN2 dann mit der gewünschten Spannung einstelle und den Sender dann abgleiche. Funktioniert auch wenn es nicht 0,1% genau ist.

 

[WundererM]

Moin, ich messe genau so meinen 6S und andere
. Bei mir reicht es um zu erkennen das ich landen muss. Ich brauche auch nicht die Einzelzelle Spannung. Ich finde es gut. Das einzige was ich mache ist das ich ein externes Netzteil anschließe und den AIN2 dann mit der gewünschten Spannung einstelle und den Sender dann abgleiche. Funktioniert auch wenn es nicht 0,1% genau ist.

Wir sprechen hier nicht um 0.1% sondern um Abweichungen von bis zu 0,5V. Das mach beim Lipo schnell mal 20% und mehr aus.
Damit ich weiß, dass ich landen muss, habe ich den Timer. Den über die ersten paar Flüge richtig eingestellt, ist der genauso exakt bzw. falsch wie die Messung an AN2. Wenn man schon wirklich über die Telemetrie einen "Akku-Leer"-Alarm machen will, dann rate ich zum Spannungssensor und gut ist. Die paar Euros sollte es einem wert sein.

 

[WundererM]

Um klar zu stellen: ich will jetzt nicht den AN2 madig machen. So ein Spannungseingang hat schon seinen Nutzen, damit kann man Allen möglichen coolen Blödsinn machen. Z.b. über einen Schalter führen und als digitalen Schalteingang benutzen. Damit lassen sich Fahrwerkstüren, Kabinenhauben usw überwachen. Oder bei getrennten Bord- und Flugakku erkennen, ob der Flugakku auch angestöpselt ist (Segler). Oder ein Poti bei einem Schwenkflügler mit dem man (in ca) die Position der Flügel anzeigen kann. Oder eine kleine Wiegezelle in nem Bonbon-Abwurfschacht um die "Zuladung" zu erfassen usw. Kann man wirklich viel damit machen, wenn die Präzision nicht gefordert und es keine kritische Sache ist.
Einen Flugakku überwachen bedarf es allerdings Präzision und es ist ziemlicher Mist, wenn diese Überwachung in die Hose geht.

 

[_Andreas_]

dann rate ich zum Spannungssensor und gut ist. Die paar Euros sollte es einem wert sein.

Da gebe ich dir recht. Ein richtiger Sensor ist schon was feines und nützliches.

 

[S_a_S]

und wie genau misst der "richtige" Sensor?
Auch da vermutlich nur Einfach-Spannungsteiler, Analog-Mux, ADC im uC... Soll ja auch nur "ein paar Euro" kosten.

Grüße Stefan

 

[UweHD]

und wie genau misst der "richtige" Sensor?
Auch da vermutlich nur Einfach-Spannungsteiler, Analog-Mux, ADC im uC... Soll ja auch nur "ein paar Euro" kosten.

Lt. Datenblatt auf 0,05V genau

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Ansonsten: Ich habe jetzt im ETHOS beim Telemetrie-Sensor für den AIN2 Spannungswert den "Ratio" Wert (also die Steigung) angepasst anstatt einfach nur einen fixen Offset anzugeben. Interessanterweise funktioniert die Messung jetzt über das nutzbare Spannungsband eines 6s-Akkus bis auf ca. 0,05V genau.
Temperatureinflüsse habe ich noch keine ermittelt, aber ich werde das mal in der Praxis so nutzen und gelegentlich mit einem Lipo-Checker gegentesten. Falls es so auf, sagen wir mal, 0,1V genaue Messungen ergeben sollte, dann kann man das Feature doch noch sinnvoll einsetzen.

 

[lastdownxxl]

Falls irgendwann später mal jemand über den Thread hier stolpern sollte, hier meine neu gewonnen Erfahrung: Ja, genau so funktioniert es

Hallo Uwe,

die ersten Telemetrie Empfänger D8R von FrSky hatten schon einen Spannungsteiler im Empfänger zum Messen der Versorgungsspannung auf dem Analog A1 Eingang.

Den Minus Eingang vom AIN2 sollte man tunlichst nicht mit dem Minus vom Antriebsakku verbinden, da entsteht ein Ground Loop. Da kann ein Teil vom Motorstrom über den Ground vom Empfänger zum Antriebsakku fließen.

Auf rcgroups hatte ich das für die D8R Empfänger mal erläutert.

https://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=20904234&postcount=6536

Gruss
Micha

 

[lastdownxxl]

Wenn man schon wirklich über die Telemetrie einen "Akku-Leer"-Alarm machen will, dann rate ich zum Spannungssensor und gut ist. Die paar Euros sollte es einem wert sein.

Hallo,

der Spannungssensor ist eine Platine mit 3 Spannungsteilern für 3 Spannungsbereiche, mit eingebautem Ground Loop. Den gab es schon bei den D8R Empfängern. Ich hab mir damals ein Dashbord und die Sensorik selbst für die D8 Serie entwickelt, den Spannungssensor FBVS-01
hab ich nie verwendet.

https://www.frsky-rc.com/wp-content/uploads/2017/07/Manual/FBVS.pdf

Gruss
Micha