Merač vnútorného odporu (Ri) 2 až 6-článkových LiPol batérií

V prvom dieli minisérie o Merači vnútorného odporu 2 až 3-článkových LiPol sme sľúbili, že majitelia viac-článkových batérií nemusia byť smutní, pretože v závere seriálu uvedieme aj schému merača pre viac ako 3-články.

Keďže ale my s bratom také batérie nemáme, napísali sme, že hex súbor pre mikrokontrolér uvedený nebude, nakoľko sme nehodlali pokračovať v ďalšom vývoji merača.

Lenže veci sa vyvinuli inak a tak bol Merač Ri verzia 2-6 (2 až 6 článkov) "dotiahnutý" až do štádia pokusnej dosky a k nemu bol kompletne pripravený softvér (hex súbor) pre mikrokontrolér PIC16F88.

autor: Janko O.


 

 

Vďaka diskusiám na modelárskych fórach bolo mierne upravené zapojenie Merača Ri, konkrétne odporové deliče pre články 2 a 3 boli nahradené zapojením s referenčnými zdrojmi, čo zvýšilo presnosť merania a súčasne "otvorilo" cestu k Meraču pre viac ako 3-článkové LiPol batérie. A keďže už boli "dvierka otvorené" nedalo nám to a myšlienka na Merač Ri verzie 2-6 bez ustania vŕtala v hlave.

 Výsledkom je to, čo môžete vidieť na obrázkoch. 

"Osvedčené" referenčné zdroje sa naozaj osvedčili a boli použité opäť. Avšak namiesto obvodov LM336, ktorých by bolo nutné použiť pomerne veľké množstvo, bol zvolený obľúbený obvod  TL431, ktorého referenčné napätie je možné pomocou (mnoho-otáčkového) odporového trimra nastaviť v rozsahu 2,5 až 34 Voltov. Mikrokontrolér PIC16F819 bol nahradený typom  PIC16F88 , ktorý má až 7 vstupov AD prevodníka a dvakrát väčšiu pamäť. Vzhľadom na väčší počet vstupov, bolo nutné použiť aj vývody pre kryštál a tak tento Merač "musí" byť taktovaný interným RC oscilátorom, takže aj hex súbor je len jeden (verzia XT nie je možná). Poslednou zmenou je použitý LCD displej, ktorý je v tejto verzii Merača štvor-riadkový s dvadsiatimi znakmi na riadok. Inak je podobnosť schémy Merača 3-článkového a 2 až 6-článkového veľká, básnik by povedal: "Ako by ich jedna mater mala".

Merač Ri pre 3-článkové LiPol batérie prakticky nebolo nutné nijako nastavovať (to bol aj zámer), ale  v Merači Ri verzie 2-6 je nutné vďaka použitiu iných referenčných zdrojov, tieto pri oživovaní nastaviť.  Nastavenie ozrejmí nasledujúci obrázok, z ktorého je jasné, že na vývody každého referenčného zdroja pripojíme bežný Multimeter (aj taký za 10 €)  a otáčaním mnoho-otáčkového trimra M1 (100k) nastavíme zodpovedajúcu hodnotu napätia. Nasledujúca schéma je zväčšeným výrezom z pôvodnej schémy, z čoho je teda zrejmé, ktorým trimrom sa nastavuje ktoré referenčné napätie: 

Akú hodnotu napätia nastaviť na tom-ktorom referenčnom zdroji ukazuje výpis z programu: UrefB = 4000 [mV]  = 4,00 Voltu, UrefC = 8000 = 8,00 Voltu, UrefD = 12000 = 12,00 Voltu, UrefE = 16000 = 16,00 Voltu a UrefF = 20200 = 20,2 Voltu. 

Presnosť týchto nastavení neovplyvní presnosť merania  vnútorného odporu  článkov, ale ovplyvní presnosť merania  napätí  jednotlivých článkov (pri výpočte Ri sa od seba odrátavajú dve hodnoty napätia (napätie článku bez záťaže a so záťažou), takže sa odráta aj ich nepresné nastavenie). Cez to všetko je dobré snažiť sa nastaviť tieto hodnoty čo najpresnejšie. Pri tomto nastavovaní by nemal byť mikrokontrolér zasunutý v pätici.

Okrem výhod má zapojenie s referenčnými zdrojmi samozrejme aj nevýhody a jednou z nich je to, že zvýšenie presnosti merania Ri na článkoch 2 až 6 bolo dosiahnuté na úkor rozsahu meraných napätí. Preto by mala byť batéria pred meraním  nabitá,  lepšie povedané nemala by byť taká vybitá, aby napätie jednotlivých článkov bolo nižšie ako 3,80 Voltu (Store stav).

Pred meraním, v rámci Kalibrovania, si Merač batériu otestuje a ak jej napätie nevyhovuje spomínaným kritériám, alebo je jej vnútorný odpor príliš veľký (ten pri záťaži meracím prúdom môže spôsobiť pokles napätia pod kritické hodnoty), na displeji sa zobrazí varovanie. Väčšinou stačí batériu nabiť (alebo ju aspoň "spamätať") a meranie bude úspešné. Ak nepomôže ani riadne nabitie, s batériou je Amen.

Merač sám rozpozná počet článkov batérie (a ukáže na displeji), zaťaží ju meracím prúdom, ktorého hodnotu tiež zobrazí na displeji. Keďže zaťažovací odpor je stále rovnaký, je zrejmé, že hodnota záťažového prúdu sa bude meniť v závislosti od počtu a stavu článkov batérie.

Referenčné zdroje sme podrobili skúškam stability pri zmenách teploty a zmenách vstupného napätia. Zistené závislosti sú také, že neovplyvnia presnosť merania vnútorného odporu jednotlivých článkov (presnosť merania by mala byť lepšia ako 0,5 miliOhmu), ani batérie ako celku.

Hex súbor Merača vnútorného odporu 2 až 6-článkových LiPol batérií pre mikrokontrolér PIC16F88 je možné si stiahnuť tu alebo v sekcii Download.

 

Súvisiace články: 

Ľady sa pohli

Merač vnútorného odporu LiPoliek - 4.časť - Teraz presnejší

Merač vnútorného odporu LiPol batérií - 3.časť - Program pre PIC

Merač vnútorného odporu LiPol batérií - 2. časť - Metóda merania

Merač vnútorného odporu LiPol batérií - 1.časť - Schéma

Konečná podoba merača vnútorného odporu LiPol batérií

 

Measuring Internal Resistance of LiPo Battery, Measure Instrument, C-rate, C rate, Ri meter

Measure Instrument for 2 to 6 cell LiPo Batteries

meter Innenwiderstand von Batterien LiPol

Miernik rezystancji wewnętrznej baterii LiPol

метр внутреннее сопротивление батареи ЛИПОЛ

méteres belső ellenállása akkumulátorok LiPol

la résistance interne des batteries mètres LiPol

metro resistencia interna de las baterías LiPol

metro resistenza interna delle batterie LiPol

מד ההתנגדות הפנימית של הסוללות LiPol

meter inre resistans av batterier LiPol

rezistenţă metru interne de baterii LiPol

meter inwendige weerstand van batterijen LiPol

لمقاومة الداخلية للبطاريات متر LiPol


<Staršie | tento článok | Novšie>

Napísané: 5. 6. 2011, 09:08 | Prečítané: 12265x | Kategórie: Elektronika | Napísal: admin |
Komentáre: 6
.:. Jirka
Ahoj, nedalo by se obejít použití TL431 a trimrů přepínáním referenčního napětí na vstupu Vref- ? Např. pomocí něčeho jako MC74HC4051A.
Tzn. pro měření prvního článku je Vref- 0V, pro měření druháho článku je Vref- plus prvního článku, pro měření třetího článku je Vref- plus druhého článku atd.
Odpoveď | 2011-08-19 11:28:26
.:. Janko O
Ahoj Jirko.
Pravdu povediac, neviem si úplne predstaviť, ako to presne myslíš. Bojím sa, že by sme sa "namontovali" do niektorých nových problémov.
Jednak referenčné zdroje nemajú žiadny spoločný bod, takže pričítanie jedného napätia k ďalšiemu by mohol byť problém, nakoľko ADC v mikrokontroléri meria vždy voči zemi.
Tie referenčné napätia by sme tak či tak museli od niekiaľ vziať, čiže by sme museli použiť referenčné zdroje.
Možno keby si nakreslil schému a popísal funkciu, bolo by mi to jasnejšie a ukázalo by sa, že tvoje riešenie je správne.
Odpoveď | 2011-08-19 21:20:31
.:. Jirka
Ahoj, myslem jsem to tak, že v procesoru, když ADC měří napětí, tak mínus referenčního zdroje je připojené buď k Vss (0v) nebo je odebírané z vnějšího vtupu Vref-. Plus referenčního zdroje je Vdd (5V) tj. Vref+. Tak jsem myslel, že když Vref+ bude 5V a Vref- nebude 0V (0V bude jen u první článku) ale bude se postupně připojovat přímo na mínusy měřených článků tak by se v podstatě měřily jen jednotlivé články a potom by odpadlo snižování vstupního napětí pro vstupy ADC.
No pokusím se o ten obrázek z kterého by to bylo asi jasnější.

... možná je to ale celá kravina...
Odpoveď | 2011-08-20 21:42:06
.:. Janko O
Ahoj Jirko.
Teraz mi to už je jasné. Nie je to zlý nápad, ale bolo by to treba vyskúšať aspoň na skúšobnej doske.
Ak to dotiahneš do úspešného štádia, radi to zverejníme ako tvoj článok na našej Web stránke.
2011-08-21 08:37:07
.:. Jirka
Tak je to blbost. Z data sheetu je Vref max Vdd (=5V), už u druhého článku je to 8,2V. :-(
Odpoveď | 2011-08-26 09:28:47
.:. Janko O
Jirka má pravdu. Dalo by sa to asi vyriešiť zapojením OZ ako diferenciálneho zosilňovača.
Ale to už zase pribúdajú ďalšie obvody a súčiastky, bez toho, že by to malo pozitívny dopad na zlepšenie presnosti alebo iného parametru merača.
Pri návrhu som sa snažil urobiť zapojenie čo najjednoduchšie a najlacnejšie. Netvrdím, že jednoduchšie a lacnejšie to už byť nemôže, ale zatiaľ sa nič také neobjavilo.
Odpoveď | 2011-08-26 15:23:28
Pridaj komentár
Meno
Web
Mail
Kontrola Zadajte číslo päť
Text

:-)
:-D
:-(
|-/
:-[]
;-)
8-|
8-o
Tučné | Podrazené | Kurzíva  | zdroják | odkaz
  • Pre odoslanie správy môžete aj použiť klávesovoú skratku Alt+S. (Podporujú len niektoré prehliadače)
  • HTML znaky budú prevedené na entity.
  • Vyjadrujte sa tu ako doma, aby sme vedeli ako to u Vás vypadá.
  • Odkazy začínajúce http:// budú automaticky prevedené na odkazy , nepoužívajte však v jednom príspevku viac ako 3 - to robia len spam roboti:-)
správca | ICQ-Vaše ICQ | Podpora miniRS | Styl LazyDays | Sk preklad by beekeeper | Veľkosť databázy: 35029.79 kb