Ladeexpander (Technisches, Überarbeitung)

Steffen

User
Hi Leute,

ich arbeite ja nun an einer Überarbeitung des Ladeexpanders, dessen Schaltung der Autor netterweise freigegeben hat.

Neben dem Ersatz der 7495, die schwierig zu beschaffen sind, habe ich bereits ein paar weitere Kleinigkeiten bereinigt. Die Zyklus-Steuerung funktioniert bereits:



Jetzt fehlt noch eine Überarbeitung des Stromsensors (Ideen immer zu mir)

Wenn ich dabei eine Stromrichtungsdetektion erhalte, möchte ich eine Ansteuerung für einen Lastwiderstand integrieren, um Ladegeräte mit kleinen Entladeleistungen zu unterstützen.

Daher: hat jemand weitere Ideen, die sich akzeptabel integrieren lassen?

Und zum zweiten: soll ich für SMD layouten? Macht die Platine kleiner und damit billiger.

Ciao, Steffen
 
Hallo Steffen,

ich bin für SMD, wenn es tatsächlich die Größe der Leiterplatte reduziert.
Und für mich persönlich geht es auch schneller, eine SMD-Platine aufzubauen (falls keine finepitch-Bauteile verwendet werden).

Gruß, Holger
 
Hi..

Ich bastle grad unabhängig der diversen laufenden Threads an einem Lade-Expander.
Die Steuerung steht noch nicht, soll ein Attiny12 Microcontroller übernehmen (billig..). Als Stromsensor verwende ich einen aus einem PC-Lüfter ausgebauten Hall-Effekt-Schalter, ähnlich wie der Reedkontakt, nur mit sehr viel weniger Windungen (4 haben bei mir gereicht).
Dieser Hall-Schalter kann z.Zt. auch keine Stromrichtung erkennen, ABER: folgende Notlösung:

Man macht ZWEI kleine SPulen, die parallelgeschaltet sind. Jede SPule ist mit einer leistungsfähigen SChottky-Diode in REihe geschaltet, die Dioden haben aber unterschiedliche Richtung. D.h. EINE der Dioden leitet beim Laden, die andere beim entladen.
Jede der Spulen erhält einen eigenen Hall-Schalter (oder Reedkontakt - was auch immer)
und kann zwei Eingänge der Steuerung "bedienen".

Nicht jedes Ladegerät "mag" die Dioden in der Leitung. Da aber in beide Richtungen Dioden vorhanden sind, geht das in vielen Fällen dennoch recht gut, DElta-Peak wird erkannt, nur die angezeigten und vom Ladegerät "verwendeten" Spannungen sind um 0.2V daneben.

Manche (eigentlich die meisten) Hall-Schalter sind auch "Richtungsabhängig", was das Magnetfeld angeht. Dann kann man einfach zwei Hall-Schalter aufeinander befestigen und eine einzige Spule ohne Dioden verwenden.

Ansonsten gäbe es ja im Handel auch Hall-Sensoren, welche ein vom Magnetfeld abhängiges Ausgangssignal liefern, welches je nach Stromrichtung unterschiedlich ist, z.B. den Allegro 3515. Die sind aber nicht ganz billig, da ist die Lüfter-Schlacht-Methode schon einfacher.

mfg
andi
 

Steffen

User
Moin Flugfisch,

Uih, mit 4 Windungen? Wie hast Du die auf den Hall-Schalter wirken lassen?

Ich habe einen Hallschalter getestet, der reagiert im Spalt eines Ferritringes auf 18 Windungen ab ca 100-200 mA

PIC sehe ich keinen Sinn drin, wenn man nicht besondere Zusatzfeatures implementiert. Ich habe jetzt noch ein Schmitt-Trigger, einen Dekadenzähler und ein paar Dioden und Widerstände drin.

Je nach endgültigem Stromsensor eventuell noch einen Optokoppler dazu.

Ciao, Steffen
 
Hallo Eckehard,

ein geeignetes, fertiges Modul zum galvanisch getrennten Strommessen ist z.B. der LTS 25-NP von LEM, Datenblatt hier .
Kann man bei Schuricht kaufen, kostet allerdings 13,40€ und ist wesentlich genauer als im LE zur Stromdetektion notwendig wäre.

Interessant fände ich die Verwendung z.B. eines linearen Halleffekt-Sensors wie den KMZ10A oder KMZ10B (Reichelt 2,65€ bzw. 2,25€) in einem kleinen Ringkern und nachgeschalteten OPV. In unserem Fall ist die Genauigkeit einer Kompensationsmessung ja nicht notwendig.

Gruß, Holger

[ 03. Februar 2004, 15:15: Beitrag editiert von: Holger Hemmecke ]
 
Hi...

Klar, Microcontroller ist nicht notwendig. N 4017er (schätz ich mal) tut´s auch. Für mich ist das der erste Versuch, in die Comntropllergeschichte einzusteigen. Ein "leichter" Testfall.

Das wichtigste hab ich natürlich vergessen zu schreiben.... der Hall-Schalter ist mit einem winzigen Magneten "vorbelastet". Die Spule muss ihm dann nur noch "den Rest" geben. Das geht nach meiner Erfahrung nur bei ca. 70% der Schalter zufriedenstellend, die anderen haben eine zu starke Hysterese.

mfg
andi
 
Hallo Steffen, denk bitte auch an die Älteren ,Halbblinden, Nachbauer , sowie ich einer bin daher bitte keine " SMD's " denn die Augen werden mit dem Alter nicht besser!
Es grüßt euch der Olle .............
 

Eckehard

User
Hallo Holger,

Danke für den Hinweis auf LEM. Wußte bis dato nicht, daß es auch s kleine Module gibt....toll!
Für den LE aber sicher eine Nummer zu schön...

Idee: Könnte man sich ja schön eine Art "Null-Ohm-Shunt" draus basteln...zwar nicht so komfortabel wie eine Zange (wegen einfachstem ankoppeln an Meßkreis), aber sicher praktikabel...

Eckehard
 

Steffen

User
Hi,

Die Takt- und Auswahl-Steuerung habe ich fertig.
Trotz des Dekadenzählers habe ich mich entschieden bei 8 Ausgängen zu bleiben. Zum einen, weil die Platinengröße in erster Linie von den Relais abhängig ist, zum anderen ist die Schaltung etwas einfacher und benötigt nur noch zwei ICs.

Per Lötbrücken kann eingestellt werden, ob der LE zum Schluss auf dem letzten Ausgang stehen bleibt, oder der LE komplett die Akkus abkoppelt.
Die Lötpunkte auch für Teilbestückungen (4-8 Ladekanäle)

Ankuppelzeit (weiterschaltzeit) und Abkuppelzeit (Detektion des Akkuwechsels für das Ladegrät sind getrennt einstellbar.

Aber der Stromsensor ist noch offen:

Die LEM-Sensoren hatte ich auch schon empfohlen bekommen, aber die sind eher zu teuer für die Aufgabe.

Bleibt also:
-Hall-Schalter: bin ich noch nicht optimal zufrieden, benötigt mehr Wicklungen als ich gerne hätte, dafür aber einfach aufzubauen. Hat jemand eine Quelle für dünne Ferritstäbe?
-Hall-Sensor mit OP-Amp
-Shunt mit OP-Amp (bzw. Maxim 472)

Bei den letzten beiden kommen halt wieder Bauteile dazu (Op-AMP, Optokoppler).

Ciao, Steffen
 

Steffen

User
Hat jemand eine gute Idee für den Stromsensor? ich experimentiere mit einem KMZ10A und bin damit bisher nicht gerade glücklich.

Bei einem Shunt mache ich mir Sorgen wegen der galvanischen Trennung.

Ein Sensor mit Richtungserkennung (Ladung/Entladung) wäre wirklich fein.

Im Notfall würde ich auf die Reed-Lösung zurückgehen, aber sie begeistert mich nicht wirklich.

Ciao, Steffen
 
Hallo,

wenn ich's richtig mitbekommen habe brauchen alle bisher diskutierten LE eine externe Stromversorgung, richtig?

Als alter Energieknauserer ist mir das irgendwie zuwider. Hat schon mal jemand darüber nachgedacht, einen LE zu entwerfen, der sich aus dem Ladegetät/Akku mitversorgt?

Mit MOSFET statt Relais, in CMOS müsste er ja nich viel Strom brauchen ...
Dann wäre auch die galvanische Trennung egal ;)
Mir ist die Shunt-OpAmp-Lösung am sympathischsten.

Die Idee mit dem zusätzlichen Entlade-Widerstand finde ich Klasse, das ist eine Super-Erweiterung!
Ginge mit der Shunt+MAX???-Lösung ziemlich einfach.

Gruß,

Andreas
 

Steffen

User
Hi Andy,

mag sein, dass es grundsätzlich möglich ist, aber ich fände das Risiko einer Fehl-Erkennung durch das Ladegerät zu hoch. Immerhin könnte die Stromaufnahme des Ladesexpanders als niedrige Impedanz des Akkus gewertet werden und zumindest ich würde das Risiko nicht eingehen, dass jemand nachher vor abgerauchten Akkus sitzt und den Entwerfer des Ladeexpanders dafür verantwortlich macht.

Der notwendige Validierungsaufwand würde jeden Rahmen sprengen und keiner könnte das bezahlen, wenn man es in Auftrag geben würde.

Was mir an dem galvanisch getrenntne Konzept halt extrem gut gefällt ist die Tatsache, dass eigentlich nichts schief gehen kann. Wird versehentlich ein Ladestrom detektiert obwohl das Ladegerät gar nicht mehr lädt, naja was soll's wird eben nicht auf den nächsten Akku weitergeschaltet.
Wird ein Ladestrom nicht detektiert ist das schon risikoreicher: es wird sicher jemanden geben, der seinen Empfängerakku deswegen nicht voll hat und sich dann beschwert.

Wird ein Entladestrom fälschlicherweise erkannt, dann gibt es auch noch einen defekten Akku.

Ich finde, das Risiko reicht :)

Ciao, Steffen
 

Steffen

User
Uäääh. Hiiilfe!

Ich komme nicht voran und sitze etwas fest.

Der Stromdetektor stellt mich noch nicht zufrieden. ich bekomme die Hysterese nicht stabil.

Hat jemand einen Tipp, welches Material eine möglichst hohe Permeabilität aber eine geringe Remanenz hat? Ferritringe aus Drosseln haben zuviel Remanenz.
Vielleicht Nickeldraht (zB 75% Ni, 25% Fe)

Ideal-Material: Draht in 3mm Durchmesser. Auf jeden Fall runde Kanten um Kupferlackdraht zu wickeln.

Aber zur Erläuterung:

Ich habe einen Detektor mit einem Magnetoresistiven Sensor aufgebaut. Simple Spule, hochsensible Sensor, funktioniert ganz gut, aber mit zwei Nachteilen:
1. Ein Stützfeld wird benötigt. Das macht den Nachbau komplizierter.
2. Der Sensor ist sensibel auf Störungen von aussen. Eine Detektion eines Ladestromes wäre dabei lästig (LE schaltet nicht weiter). Eine Detektion, dass es gar nicht lädt schon mehr (ein Akku wird nicht geladen, einfach weiteregeschaltet) ein fehlerhaftes Zuschalten der Zustazlast dagegen katastrophal.

Weniger sensibel ist ein Magnetsensor im Spalt eines Ringes. Störungen greifen nicht so leicht, weil sie gegenüber dem Nutzsignal schwach sind.
Mit einem Hallsensor ist das dann prima (die Magnetoresistiven werden mit stärkerem Feld besonders bei großer Bandbreite der Feldstärke etwas schwieriger zu handeln.)

Aber ein Ferritring (Multiplex lila), den ich aufgesägt habe, hat zuviel Remanenz. Eine Detektion von 100mA ist gut (300mV/A) aber sobald ich einmal 3A fliessen lasse, habe ich ein Restsignal bei abschalten von 100mV (also äquivalent 330mA).

Also: Wer hat Materialtips?
Rundmaterial bevorzugt. Wenn nicht biegbar geht auch eine Dreiecksanordnung.
Wenn eckig, muss bearbeitet werden.

Ciao, Steffen

Ich hätt's ja wissen müssen: das schwierigste ist immer der Sensor, vielleicht sollte man doch einfach LEM nehmen und Ruhe ist.
 

Eckehard

User
Hi,

Ich sehe das auch aus theoretischer Sicht als tricky an.... U.U. ist es dann Fehleranfällig, und der Nachbau ist u.U. zu unsicher.

Wie ist das eigentlich mit den Leitungsfindern, Stromsuchern, die man einsetzt, befor man ein Loch in die Wand bohrt? Es gibt ja welche, die anzeigen, ob eine Leitung auch Strom führt....vielleicht kann man da sich was abgucken....

Wenn ein LEM möglich ist, dann würde ich auf soetwas zurückgreifen!

Eckehard
 

Steffen

User
Möglich ist LEM wohl, aber der Preis ist eher uninteressant. Es wird ja schon genörgelt, wenn eine Platine 15€ kosten soll...

Solange ich nicht ein paar Materialien getestet habe, gibt es aber kein LEM und auch nichts vergleichbares (Allegro hat auch sowas, Preise dürften eher besser sein)

Ciao, Steffen
 

Steffen

User
Moin,

endlich ist die langersehnte Materialprobe gekommen. Ich weiß noch nicht, wann ich es testen kann, aber ich hoffe, das dies endlich die Lösung ist.

Wenn nicht, werde ich wohl auf LEM-Sensor zielen.

Dann drückt mal die Daumen.

Ciao, Steffen
 
Hi..

hab mit nem Allegro 3515 ganz gute Ergebnisse erzielt, und offensichtlich hatte der blind aus der Bastelkiste gezogene Ringkern ganz gute Eigenschaften, was die Remanenz anging..

Der Sensor ist allerdings recht teuer (ca. 8 Euro).

Ausserdem funktioniert bei mir jetzt die Microcontrollergesteuerte Variante des Ladeexpanders... vereinfacht die Platine (nur noch ein 20-pol. IC sowie Treibertransistoren und Relais)und ist auch nicht teurer (2 Euro für den Controller)..
Das Ding hat 11 Ausgänge.

Wen´s interessiert, im Nachbarforum in der Rubrik "Elektronik / eigene Schaltungen" gibt´s Bilder, SChaltplan und hexcode für den Controller.

mfg
andi

[ 01. April 2004, 12:20: Beitrag editiert von: FlugFisch ]
 

Steffen

User
Hi,

Hall-Sensoren habe ich reichlich durch, hat alles nicht ordentlich funktioniert.

@FlugFisch:
Wo gibt's den Sensor, wo ist die Spec und wie willst Du das schalten?

Die hingeworfenen Lösungsvorschläge hatten wir schon mehrfach, aber leider kam auf Nachfrage nichts dabei raus, genauso wie die vollmundigen Versprechungen, günstige Platinendienste zu suchen, Materialquellen für größere Mengen aufzutun, etc. pp.

Finde ich schon etwas schlapp.

Ciao, Steffen
 
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