Akkuentlader mit Anzeige Entladekurve auf S65 Display

[mausi_mick]

Hallo,

ich bin seit ein paar ? Tagen dran, ein Entladegerät für bis zu 4 NiMH (eventuell auch Lion-)Zellen zu entwickeln mit per Schalter/Poti einstellbaren Entladeströmen zwischen 10mA und ca 1A. Die max. darstellbare Entladedauer beträgt 3 h, kann aber auch anders gewählt werden.
Die Entladekurven und die Spannung am Akku und die entnommene Energie werden auf einem S65 (Siemens-Handy) grafisch Display dargestellt. Zur Versorgung dient ein einfaches Steckernetzteil mit ca 8V-12V/400mA.
Ausser den Kurven werden während der Entladung am rechten Rand des Displays die Zellenspannung (am Anfang und die aktuell) und die bisher entnommene Energie (mWh) der zellen dargestellt.
Rechts unten wird der über Poti eingestellte Strom und die bishereige Entladedauer ausgegeben.
Die Entladung erfolgt über eine Stromsenke (pro Akkuzelle) mit Leistungs-N-Fet (2N03L03), der Spannungsabfall am FET wird über den On-Widerstand (aus Datenblatt) (12mOhm) und den gemessenen Entladestrom berücksichtigt. Als Opamp für die Präzisionsstromsenke verwende ich den TLC2262, mit TLC277 bzw. TS912 funktionierte das nicht sauber, vermutlich wegen der nicht Rail-to-Rail-Eigenschaften.
Momentan arbeite ich mit der internen Referenz ("INTERNAL" ca 1,1V beim Arduino UNO), werd das aber eventuell noch auf eine externe (LM385-1.2) umstellen.
Ich hab mir für den UNO/Duemilanove ein S65-Shield gebaut.
Die Display-Spannung (ca 10,5V) erzeuge mit einem kleinen Mosfet und einer Induktivität aus einem Rechtecksignal an PIN D12. Zum Betreib des Displays werden neben den "normalen" SPI-Pins 10,11,13 nur noch PIN 8,9 benötigt:

Signal Uno S65
Bedeut. Pin Pin
RS D8 1
RST D9 2
CS D10 3
DATA D11 5
PWM D12 --- PWM-Signal für 10,5V Spannung S65 Backlight
SLK D13 6

Die anderen UNO Pins werden so genutzt:

A0: Messen Spannung am Eingang spannungsgesteuerter Stromsenke zur Ermittlung Entladestrom
A1...A4 : Messen Akkuspannung am Pluspol der Akkus 1...4
A5: noch frei

D7...D4: Steuern Start-/ Ende Entladung Akku 1...4
D3...D2: noch frei, villeicht zum Sgnalisieren Ende Entladungi
D1.. D0: Tx Rx momentan nicht verwandt ( aber im Test: Serial.print etc über USB)

Material/Kosten:

Neben dem Arduino-Kosten (eine Runtime-Version geht auch) kommen noch die Display-Kosten (ab ca 5 € Flohmarkt/Internet) und ca 5 € pro Akku (FET, Präzisions-Leistungswiderstände (ca 1 Ohm /2W /1%) , OP)
und je nach Platinenherstellungsverfahren und Restbauteilen (Rs,Cs,Verdrahtung, Schalter/Poti) ca 10-20 € hinzu. Gehäuse und ext. Steckernetzteil ist da noch nicht drin.

Gruss mausi_mick

[mausi_mick]

Ich hab mal ein paar Fotos auf PicR gestellt:

Testaufbau mit 2 Stromsenken: http://up.picr.de/13413763xu.jpg

Links im Bild die Halterung für die (bis zu 4 Mignonzellen) und die beiden Entladestromsenken.


S65-Shield auf Arduino UNO: http://up.picr.de/13413765ut.jpg

Entladekurven (212min): http://up.picr.de/13413766uy.jpg

Entladekurven (284min): http://up.picr.de/13413767wq.jpg

Entladekurven (332min): http://up.picr.de/13413768bw.jpg

Der Einbruch in der oberen Entladekurve (nach ca 250 min) ist entstanden, als beim Bewegen des Testaufbaus der Akku leicht aus der prov. Halterung rutschte und der Übergangswiderstand sich veränderte/vergrösserte. Dadurch reduzierte sich der Entladestrom. Die zu späte Abschaltung (im letzten Bild unter 900mV) hab ich korrigiert. Ich werd versuchen, die Kurven, falls mal die 300 min überschritten werden, wieder von vorne (0 min) anfangen zu lassen.

Gruss mausi_mick

[mausi_mick]

Mittlerweile hab ich mal vier Stromsenken aufgebaut und den Arduino-Sketch modifiziert.

Hier ein paar Bilder dazu:

Gesamtaufbau des Tests: http://up.picr.de/13488967rb.jpg

Aufbau der vier Stromsenken: http://up.picr.de/13488966es.jpg



Entladekurve nach 138 min: http://up.picr.de/13488968gk.jpg

Entladekurve nach 262 min : http://up.picr.de/13488963wj.jpg

Entladekurve nach 298 min : http://up.picr.de/13488965zy.jpg

Entladekurve nach 298+194 min : http://up.picr.de/13488964ip.jpg


Werd dann demnächst noch das farblich besser gestalten (z.B. zum Unterscheiden der 4 Akkus) , die Steigung der Kurven mit den Entlademengen verringern und am Schluss
den Innenwiderstand des Akkus (anstelle der aktu. Enladespannung (=920mV) einblenden. Auch eine Verlängerung der Entladeaduer (über tstaen wählbar) ist angedacht.

Während der Stromwert recht exakt für alle 4 Stromsenken mit einem Poti einstellbar ist, muss ich die Spannungswerte und auch die Enlademengen noch mal eichen.
Eventuell verwende ich dann auch anstelle der internen Referenz des ATMega328 einen LM385_1.2, den ich bereits für die Versorgung des Potis eingebaut habe.


Gruss mausi_mick