Highend LiPo-Wächter V2

[electron6]

Hallo zusammen

Ich habe bis vor kurzem noch diese Lipowächter selber gebaut: "optischer und akustischer Lipowächter"
Daraus ist nun eine erweiterte und verbesserte Version entstanden: der LiPo-Wächter V2

Die entscheidenste Erweiterung ist, dass die Grenzspannung jetzt einstellbar ist. Dies in einem Bereich von 2,9V bis 3,9V. Dies erlaubt, den Wächter sehr präzise an den jeweiligen Akku anzupassen.
Das "Gehirn" des Lipo-Wächter V2 ist eine intelligente Elektronik (Mikrocontroller).
Der neue Wächter ist kompatibel mit 2S, 3S, 4S, 5S und 6S Akkus. Jede Zelle wird einzeln überwacht. Die Warnung erfolgt optisch, sowie auch akustisch. Jede Zelle wird mit einer einzelnen LED angezeigt. Zusätzlich ist eine superhelle Led eingebaut, welche auch aus weiterer Entfernung noch erkannt wird. Der Alarmton wird mit einem sehr lauten Piezosummer erzeugt. Es ist kein Dauerton mehr wie beim alten Wächter, sondern ein-aus-ein-aus... für eine bessere Wahrnehmung.

Beim anschliessen des Wächters an den Akku werden zuerst alle Zellen detektiert und es blinken soviele Leds wie Zellen erkannt wurden.
In den nächsten paar Sekunden ist der Lipowächter eine Akku-voll-Anzeige. Danach ist der Wächtermodus eingeschaltet.

Bei der Akku-Voll-Anzeige wird der Wert der tiefst entladenen Zelle angezeigt. Der Spannungswert wird in 0.1V Schritten von 3,5V bis 4V mit den Leds angezeigt. Wenn der 4V Wert erreicht wird (Zelle hat 4V oder mehr) ist der Akku voll geladen. Bei einem kleineren Wert ist er bereits entladen. Ist der Wert nur 3,5V (oder kleiner) ist ein Lipo normalerweise komplett leer.
Diese Spannungsanzeige (Akku-Voll-Anzeige) hat nichts mit der eingestellten Spannung für den Grenzwert zu tun. Die Akku-Voll-Anzeige bezieht sich auf den Akku im Leerlauf, die Grenzspannung bezieht sich auf den Akku unter Last. Im Leerlauf ist die Spannung des Akkus immer höher als im belasteten Fall.


Der Wächter wird an das Balancerkabel des Akkus angeschlossen.
Kompatibel ist der Wächter mit den "normalen" Balancersteckern mit 2,54mm Pinabstand von Kokam, Graupner, Robbe, ... uvm. Ein und derselbe Wächter ist kompatibel für Zellenzahlen von 2S bis 6S.
Das Polyquest/Hyperion-System ist für 4S, 5S und 6S direkt anschliessbar. Für 2S- und 3S-Polyquest/Hyperion-Akkus wird jedoch ein Adapterkabel benötigt.
Auch das Thunderpower-System mit 2mm Pinabstand ist möglich. Dafür muss ich einfach eine andere Buchse einlöten. Beim Thunderpower-System gibt es jedoch auch noch eine Einschränkung: Ein Wächter ist nicht kompatibel mit allen Zellenzahlen von 2S bis 6S. Entweder ist das TP-System kompatibel für 2S, 3S und 6S oder dann nur für 4S und 5S.

Der Wächter ist verpolungssicher.
Die Abmessungen betragen ohne Stecker 30 x 30 x 14 mm
Gewicht komplett und mit durchsichtigem Schrumpfschlauch eingefasst: 9g


Der LiPo-Wächter V2 in der oben beschriebenen highend Ausführung kostet 27 Euro. Daku kommen noch 3 Euro Versandkosten. Bei Kaufinteresse kontaktiere mich per PN.
Für später ist noch eine abgespeckte Version geplant (Preis etwa 20 Euro).

Die ersten paar Wächter sind nach Ostern versandbereit. Weitere Stücke sind erst ab April lieferbar, da ich noch auf Bauteilenachschub warte.

Ich weiss, dass meine obige Beschreibung sehr technisch ist. Sagt mir also Bescheid wenn Unklarheiten auftauchen.


Gruss aus der Schweiz
Markus

[Crizz]

Super Arbeit, Hut ab - einfach genial ! Da ich kaum noch Lipos nutze leider für mich nicht mehr so interessant, obwohl mich die Funktionalität fasziniert. Gerade der Einsatz mit einstellbarer Schwellenspannung ist sehr interessant, wäre es im übrigen auch um die Spannung eines kompletten Packs über die Hauptanschlüsse statt den Einzelzellen zu überwachen ( für Packs ohne Bal.-Anschluß ). Aber das würde zu weit führen.

Da ich die Qualität deiner Arbeit schon von der Urversion her kenne weiß ich, was den Benutzer erwartet - der Preis für diese Arbeit und Leistung ist mehr als fair.

[paeng]

Hallo electron6, sieht echt toll aus und macht sinn! Kannst ein stück für mich reservieren. Kontakt via pn. Gruss peter

[electron6]

Zusammenfassung

Mit dem Poti stelle ich die gewünschte Grenzspannung ein, die zwischen 2,9 und 3,9 Volt pro Zelle liegt.
Wenn jetzt eine Zelle des Akkus den eingestellten Wert unterschreitet fängt der Piezo an zu piepen und die superhelle LED blinkt.
Damit man weiss, welche Zelle dies ist, leuchtet die kleinere Led, derjenigen Zelle die leer ist. Vorher sind die kleineren Leds ausgeschaltet. Heli landen, Alarm stellt ab.


Ein Beispiel mit einem 3 Zellen Akku frisch ab Ladegerät, Die Grenzspannung wurde auf 3,3V eingestellt:

1. Wächter an Akku anschliessen
2. Die ersten drei Leds blinken kurz (3 Zellen wurden erkannt)
3. Akku-Voll-Anzeige: Alle Leds bis zur 4V Markierung gehen an. Die Akkuspannung ist also 4V oder höher. -> Akku ist voll
4. Jetzt gehen alle Leds aus. Nur noch die kleine grüne ON-Led leuchtet. Der Wächter ist also eingeschaltet.
5. Fliegen
6. Die Akkuspannung nähert sich der eingestellten Grenze von 3,3V. Sagen wir, Zelle 2 fällt zuerst unter den Grenzwert. Dann beginnt die 2. Led zu leuchten. Bleibt der Grenzwert auch die nächsten paar Sekunden unterschritten, gehen der Piezo und die superhelle Led los.
7. Zelle 1 und 3 unterschreiten den Wert auch. Die ersten 3 kleinen Leds leuchten jetzt. Die 4., 5. und 6. Led leuchten in diesem Fall nicht, da nur ein 3 Zellen Akku angeschlossen ist.
8. Wenn der Piezo und die superhelle Led warnen, den Heli landen und Motor ausschalten.
9. Durch das Ausschalten des Motors steigt die Spannung des Akkus etwas an. Im Normalfall steigt die Spannung wieder über den Grenzwert. Der Wächter schaltet dann den Alarm automatisch ab.
10. Wächter vom Akku trennen


Der Wächter kostet genau 40.- Schweizer Franken. Daraus umgerechnet der "schräge" Betrag von 27.- Euro.
Bezahlung ist entweder mit Paypal oder per Banküberweisung möglich.


@Crizz
Vielen Dank für die lobenden Worte.

Gruss Markus

[volkerbb]

hallo markus,

ich bin auf der suche nach einem akutischen / optischen warner für 12v blei-akkus, der bei unterschreitung einer einzustellenden spannung alarm schlägt (z.b. für den camping-betrieb, bevor der spannungswandler die batterie komplett leer saugt...).

hättest du nicht lust, einen modifizierten bausatz @12v dafür herauszubringen? meines wissens gibt es sowas noch nicht im bezahlbaren rahmen... ich würde dir mindestens einen abnehmen

gruss,
volker

[TREX65]

Hallo Markus, ich hätte da noch einen Vorschlag, du hast ja die LED fest auf der Platiene, wäre es nicht günstiger, wenn die LED mit einem Kabel, sagen wir mal 20cm als Beispiel, verlängert wäre??? Dann kann man den Wächter in großen Helis geschützter unterbringen und die LED an eine sichtbarere Stelle montieren. Einschrumpfen der Platine wäre auch gut.

[electron6]

Hallo TREX65

Ja, die Led kann ohne Probleme auch an Kabeln herausgeführt werden.
Ich schrumpfe alle Wächter in durchsichtigen Schrumpfschlauch ein, damit sie gegen äussere Einflüsse etwas geschütz sind.


@ Volker
Es ist möglich den Wächter so zu ändern, damit dein Wunsch funktioniert. Kurzfristig wirds jedoch nichts, nehme es aber in meine Pendenzenliste auf.

[Baxxoman]

Hallo Markus,

Du bist mir mit der Entwicklung eines variabel einstellbaren LiPo-Wächters zuvor gekommmen - Respekt. Eine ähnliche Funktionalität hatte ich bereits gedanklich geplant. Nun kann ich mir also alles Weitere sparen und auf Deinen Wächter zugreifen, denn er entspricht weitgehend meinen Wünschen.
Eines konnte ich aber in den Beiträgen nicht finden und ist mir damit noch unklar: Wie stellst Du die gewünschte Grenzspannung genau ein? Ich möchte an dem Teil nicht unbedingt mit meinem Multimeter hantieren.
Ansonsten - welche Garantie erhalte ich mit dem Gerät und wurde es von Dir auch unter extremen Bedingungen getestet (Vibration, Temperatur etc.)? Hintergrund meiner Frage ist, daß ich mich während des Fluges schon auf den Wächter verlassen möchte.

Viele Grüße aus der Südheide
Axel

[electron6]

Hallo Axel

Stimmt, ich habe nirgends beschrieben, wie man die Grenzspannung ändert.
Die Spannung wird mit einem kleinen Schraubendreher an einem veränderbaren Widerstand eingestellt. Im folgenden Bild sehr gut zu erkennen (da wo das Loch im Schrumpfschlauch ist). Ringsherum die Beschriftung 3,0 , 3,4 , 3,8. Was natürlich den Spannungswerten entspricht.

Zur Zuverlässigkeit kann ich soviel sagen, dass ich es bis jetzt noch nicht geschafft habe, einen Defekt an einem Wächter hervorzurufen. Durch Vibrationen sowie Extremtemperaturen konnte ich keine negativen Einflüsse feststellen.
Bei sachgemässem Umgang sollte der Wächter mehrere Helikopterleben funktionieren.

[Baxxoman]

Moin Markus,

danke für die Antwort. Nun mir ist der Einstellvorgang schon klarer. Dazu ist mir aber noch eingefallen, wie ist die Langzeit- und Temperaturstabiltität der Referenzspannung (evtl. Typ, das Datenblatt finde ich selbst heraus)?
Ich gehe davon aus, daß Du eine verwendest, falls keine im Prozessor selbst vorhanden ist.
Sorry wenn ich so tiefgreifend nachfrage, aber ich bin aufgrund meiner beruflichen Tätigkeit das Testen von Baugruppen für eine Serienfreigabe gewohnt und da hinterfragt man vorweg schon recht viel.
Danke schon mal für die Beantwortung.

Viele Grüße

Axel

[electron6]

Hallo Axel

Ist kein Problem. Ich gebe gerne Auskunft.
Die Spannungsreferenz ist ein LP2981 3,8V Spannungsregler. Im Datenblatt finde ich leider nur die Temperaturkurven zu den 3,3V und 5V Typen. Wenn man diese Kurven anschaut ist ein gutes Temperaturverhalten zwischen -40°C bis +125°C zu erkennen. Im für uns relevanten Bereich von sagen wir Mal -5°C bis +35°C ist die Spannung beinahe Temperaturunabhängig.

Gruss
Markus

[wicky]

Die Spannungsreferenz ist ein LP2981 3,8V Spannungsregler.

hmm dieser Spannungsregler darf schon +/-2,5% - 3,5% Vnominal liefern.
entspricht ca. +/-0,09V (oder +/-0,133V)

Wenn es nur Produktionsschwankungen sind kann man es mit einer Softwarekalibrierung in Verbindung mit einem hochwertigen Voltmeter in Griff bekommen. Hat dein Pic nur einen ADC oder 6 ADC's? wieviel Bits?. Welchen TK und welche Toleranz haben deine Spannungsteilerwiderstände? Mittelst Du über mehrere Messwerte? Schickst du den Core in Standby wenn du die ADCs nutzt?

Gruss

Wicky

[electron6]

Hallo Wicky

2,5 -3,5% Toleranz wäre wirklich nicht optimal.
Man muss aber schon auch das Kleingedruckte im Datenblatt lesen. Diese Angaben beziehen sich auf den gesamten Temperaturbereich von -45 bis 125°C und über den gesamten Belastungsbereich bis 100mA.
Beide Bedingungen sind in meinem Fall bei weitem nicht gegeben. Für die Umgebungstemperatur von 25°C ist die Genauigkeit bereits mit 1% angegeben. Unter Berücksichtigung der Belastung mit nur einem Bruchteil des Maximums wird der Wert kleiner als 1% sein.

Gemessene Werte bei mehreren Spannungsreglern ergaben eine maximale Abweichung von 0.02V (ca. 0,5%). Es ist also alles im grünen Bereich.


Der Pic hat einen A/D-Wandler per MUX auf 12 Kanäle verteilt. Die Auflösung beträgt 10 Bit.
Die Messwiderstände haben eine Toleranz von 0,1% und einen Temperaturkoeffizienten von 25ppm/C°.

Um die Genauigkeit der Spannungsmessung des Wächters musst du dir also keine Sorgen machen.

Gruss Markus

[wicky]

Hallo electron6,

ich bin hell begeisert Du scheinst wirklich zu wissen was du tust


Gruss

Wicky

[worldofmaya]

ich bin hell begeisert Du scheinst wirklich zu wissen was du tust

Ich freu mich schon auf meinen... bin schon gespannt. Zum Thema Temperatur... meiner muss nur zwischen 10 und 35° funktionieren... alles andere ist eh nicht gut für die Lipos. Bin auch gespannt ob ich für die Nachbarn die Lautstärke runter drehen muss
-klaus