Устройство побаночного контроля силовой батареи.

[rpilot]

Давно обсуждаемая тема. Но все же хочется сделать что то свое.
Вот для начала обсуждения заготовка для измерения неограниченного количества банок

Светодиод будет выполнять две функции

• Работа в качестве ключа
• Индикация состояния банки

Алгоритм достаточно простой.  Динамически на короткое время выключаем все ключи и последовательно опрашиваем напряжение на каждой банке.
Резисторами приводим все напряжения к единому диапазону. Если напряжение в норме - светодиод подсвечиваем на больший период времени. Если есть проблема, либо просто гасим, либо мигаем для привлечения внимания.
Для упрощения настройки можно ввести процесс калибровки.   Подключив заведомо отбалансированный аккумулятор (надеемся на точность балансировки) нажимаем кнопочку и запоминаем значения напряжения на резистивных делителях как образцовые.  Это позволит использовать в делителях резисторы не очень высокой точности и с ближайшими подходящим номиналом.

Дальше все просто. Берем контроллер с одним АЦП и нужным количеством каналов для коммутации ключей (либо с небольшими количеством деталей внешний мультиплексор, получаем например из одного порта 2x6 = 12 каналов).

Может что пропустил? Какие есть мысли пожелания по этому вопросу? На днях сделаю первую итерацию в живом виде.

 

[AlekseyM]

Зачем брать резисторы, можно напрямую на АЦП и не колибровать тогда его, просто взять tiny13 atmel
там уже есть встроенный АЦП и реализацию индикации можно реализовать любую, на сколько хватит памяти и им же управлять переключением ключей.

[rpilot]

Забыл загрузить картинку

Не в каналах дело . Дело в удобстве. А резисторы или что другое ставить надо  в любом случае. Так как напряжение больше 5V  без делителя измерять не умеем )

[AlekseyM]

хм немножко не согласен,
моё мнение светодиод должен быть один на все банки, и без разницы на какой банке просело напряжение, на 1 или на 100
мерять можно без резюка, вот тут любезно привожу предоставленную AlexSr схемку использования Тини

[AlekseyM]

del

[rpilot]

В принципе есть два варианта решения проблемы

1. Десятиканальный АЦП  (естественно с делителями на резисторах + конденсатор для устранения помех) * на количество каналов, и далее все выводим на индикатор + мехинизм управления, интерфейс.. 

2. Одноканальный АЦП внешний мультиплексор. Уменьшаем количество навесных  деталей почти в два раза. Одновременно решаем устройство индикации . Один (два) светодиодов можно использовать как индикацию и как кнопки (фотокнопка).

Собрать контролер на 12-ть каналов по первому варианту довольно напряжно на PIC или AVR. А вот  по второму можно даже на самом простом, даже без АЦП, а просто на компараторе.
А индикатор цифровой в данной схеме явно лишний. Толку от него нет, так как показания читаем только на земле. А это можно сделать и поморгав лампочками. Ну или подключив дисплейчик от ATG

[AlekseyM]

В принципе есть два варианта решения проблемы

1. Десятиканальный АЦП  (естественно с делителями на резисторах + конденсатор для устранения помех) * на количество каналов, и далее все выводим на индикатор + мехинизм управления, интерфейс.. 

2. Одноканальный АЦП внешний мультиплексор. Уменьшаем количество навесных  деталей почти в два раза. Одновременно решаем устройство индикации . Один (два) светодиодов можно использовать как индикацию и как кнопки (фотокнопка).

Собрать контролер на 12-ть каналов по первому варианту довольно напряжно на PIC или AVR. А вот  по второму можно даже на самом простом, даже без АЦП, а просто на компараторе.
А индикатор цифровой в данной схеме явно лишний. Толку от него нет, так как показания читаем только на земле. А это можно сделать и поморгав лампочками. Ну или подключив дисплейчик от ATG

второй вариант предпочтительнее,
а почему 12 каналов не совсем понятно?
схеме приведена в качестве примера, про индикации на диодах согласен на все сто!
про компоратор очень хорошее предложение, надо подумать, но его нужно калибровать, а на тини, это можно зашить в прошивке, тем самым сделал его "обучаемым" для спокойного полёта - одно напряжение, для три Д - другое.

[rpilot]

У меня на борту 10S LiPo, если использовать A123 надо уже ставить 12-ть. Даи 12S тоже начинают появляться на рынке.
Все же при высоком напряжении токи меньше провода потоньше

При большом количестве банок намного выше вероятность неправильного определения напряжения отсечки по суммарному напряжению на акк.

Как правило в пике если есть компаратор, то и АЦП есть.  То есть это не столь принципиальный вопрос. А вот калибровка - это действительно интересная тема.
Я вот сейчас думаю как сделать такое устройство, которое будет выдавать нужную линейку напряжений. Либо перед полетом нажав кнопочку , считать и запомнить напряжение на каждой банке как "образцовое"
А дальше уже контролировать максимальный разбаланс по банкам и минимальное напряжение любой из них. По опыту работы с 10S полной балансировки даже новой батареи добиться очень сложно.

В качестве исполнительного действия можно включиться в канал управления газа и запустить плавное понижение оборотов  например (40сек) (так работает отсечка на контронике). При этом можно спокойно завершить полет, а разгруженный акк. не успеет совсем сдохнуть.

[AlekseyM]

...
В качестве исполнительного действия можно включиться в канал управления газа и запустить плавное понижение оборотов  например (40сек) (так работает отсечка на контронике). При этом можно спокойно завершить полет, а разгруженный акк. не успеет совсем сдохнуть.

НЕ совсем корректо - а если просадка на вираже, спад оборотов и в результате краш?
Или я не правильно понял, у меня вертолётик скромнее, поэтому усроит и 4 канала...
А так думается нужна два пороговых напряжения, при однм скажем светодиод мигает, а при достижении второго загорается (это как вариант, но при этом их желательно разного цвета использовать) и при достижении второго, секунд через 10-15 зарезать обороты, дабы завершить манёвр.

[AlexSr]

... Либо перед полетом нажав кнопочку , считать и запомнить напряжение на каждой банке как "образцовое"
А дальше уже контролировать максимальный разбаланс по банкам и минимальное напряжение любой из них...

Думаю да, но : принудительно нужно задавать тип аккумулятора (ли-по или а123). Так как взлететь можно и не на полностью заряженном паке липолек... регулируем что нибудь к примеру ...

А напряжение отсечки - должно быть так же прописанно "принудительно" (как в регуляторах). Смысл - именно в побаночном контроле. Отсечка срабатывает при падении напряжения не на паке, а на банке ... до заданной величины.

А есть аналоговые мультиплексоры с изолированным входом? То есть мысль такая: ставим ДВА мультиплексора - один коммутирует (+) банки, второй её (-) ... но вопрос - от чего питаться тогда?  а так заманчиво - привести всё к диапазону в 3.5в ...

[rpilot]

Для a123 надо действительно ствить джампер.

По поводу калибровки. У нас всегда есть точное напряжение на батарее в сумме.
Делим на количество банок и получаем напряжение к которому нужно привязать каждую банку. Минимальное также легко вычисляем из общего.
То есть  привязка нужна для устранения ошибок вносимых соединениями и элементами в измерительных цепях каждой банки. При этом очень упрощаются требования к деталям. И вся точность будет определяться в основном только параметрами АЦП.

По поводу мулиьтиплексоров  я тоже облизывался но это пока только мечта. Хотя можно все сделать на релюшках : )
Либо нужен многоканальный коммутатор в входным напряжением до 50-ти вольт. Я пока такой не нашел.

У меня была мысль сделать каждый канал автономным на TL431 и в случае опускания ниже нормы через оптопару выдавать комманду.
выходы оптопар  можно объединить в монтажное "и". И если один из таранзисторов/диодов закроется обработать ошибку.
При этом можно использовать любой контроллер, либо просто зижигать яркий диод. Настроек минимум, количество деталей тоже не очень велико.
Но тут нас ждала засада В сумме на диоде оптопары и TL431 получаем 2.5+1 =3.5, что явно выше нашего минимально контролируемого уровня. Следовательно надо ставить дополнительный транзистор.... уже не так красиво ...  Хотя балансир (ограничивающий)на TL431+мощный транзистор получается
очень даже хороший. 

[AlexSr]

Сергей, а если так:
 вариант, круть ....  На каждую банку поставить внешний АЦП с  SPI или 1-ваере (самый дешёвый) ... а сигнальную линию по оптопаре развязать ....

[rpilot]

Я думал про это.
Тут нужен АЦП со встроенным источником опорного напряжения. Резистор и емкость на входе каждого АЦП - иниче будет большой уровень помех.
Ловить без хандшейка поток от десяти каналов тоже не очень простая задача.

[AlexSr]

А если такая мысль ... дельта сигма на компараторе ... по такой схеме:
Мультиплексором выбираем (+) какой то банки и заряжаем емкость через R ... измеряя время, а потом переключив мультиплексор на (-) этой банки - меряем время разряда ....
В принципе - цепь одна (настройка проще, стабильнее), но измерять можно достаточно точно (сравнив скажем нижную банку с замером по АЦП)... 

Пока - мысль корявая... ещё не оформилась ...   

[rpilot]

С ацп в данном случае проще. С замером времени разряда и компаратором можно работать. Но точность будет постоянно плавать. Емкость надо брать довольно большую, следовательно температура будет сильно влиять на результат. Нужна привязка к опорному напряжению.
Да и напрямую банку подключать стремно.  Чуть что - дыма будет пол вертолёта.  По этой причине резистор на входе не только часть делителя и ключа, но и надежное средство защиты от стресса

Сегодня прогнал тест - очень хорошие результаты получаются.