Akku-Monitor return
Akku-Monitor
Projekt: Akku-Monitor
Kontakt: DL2LTO
 
Einleitende Worte:
Du startest eine portabel Aktivität und überprüfst vorher noch mal den Akku. OK.
Aber wäre es nicht besser, sofort die Restkapazität und den Zeitpunkt der letzen Ladung angezeigt zu bekommen. Der Akku-Monitor gibt auf einen Blick Auskunft.
Üblicherweise sollte man ja mit einerLow-Bat Anzeige über den Akkuzustand informiert sein. Die LED blinkt dann so verdächtig. Dann ist es meist schon zu spät, denn die Entladekurve fällt plötzlich steil ab und der angeschlossene TRX gibt den Geist auf.
Der Akku-Monitor informiert kontinuierlich, da er mit der Batterie immer fest verbunden ist.
Schaltungsbeschreibung:
Herzstück des Akku-Monitors ist der DS2740, ein Präzisionsladungszähler von Maxim und ein Microcontroller zur Verarbeitung und Berechnung der gemessenen Werte.
Durch Tastendruck lassen sich die aktuellen Parameter für den Stromverbrauch, die bis zu diesem Zeitpunkt aufsummierte Ladung und die bisher verstrichene Zeit anzeigen.
Es lässt sich ein manueller und automatischer Betriebsmodus konfigurieren. Es gibt auch ein kleines Konfigurationsmenü.
Beim Akkuladen bleibt der Akku-Monitor mit dem Akku verbinden.
Anschluss Skizze:
Anschlußskizze
Details:
Spannung 3,5 bis 24 Volt
Stromaufnahme 75 μA
Shunt 10 mΩ bis 9,9 mΩ
Messbereichsendwert 5,12 mA bis 5,12 A
Shuntwiderstand:
Der Shuntwiderstand bestimmt den Messbereichsendwert. Er läßt sich mit der folgenden Formel berechnen.
Imax = 51,2 mV / Rshunt
Da die Obergrenze des Stroms festgelegt ist, kann der Shuntwiderstand zwischen 10 mΩ und 9,9 Ω variiert werden.
Ich habe 3 SMD Widerstände zu je 5 mΩ parall geschaltet und komme auf etwas unter 18 mΩ, was eine maximale Stromanzeigeendwert von ca. 3 A entspricht. Denke auch an die Leistung der Widerstände!
Man kann sich auch aus Konstantandraht, ca. 5 mm Länge einen Widerstand selbst basteln. Das Maximun von 5 A sollte aber nicht ausgereitzt werden!
Konfigurieren:
Der Akku-Monitor lässt sich auch in gewissen Grenzen Konfigurieren. Auf zwei Einstellwerte möcht ich speziell hinweisen.
Da wäre der Ladungswert des Akkus.
Ich habe einen mit 5 Ah Bleigelakku überwacht. Diese 5.000 mA gebe ich ein und sie werden bei der Rücksetzung berücksichtigt und als Ausgangspunkt der Ladungszählung übernommen.
Ein weiterer wichtiger Konfigurationswert ist der genaue Wert des Shuntwiderstand. Ich habe 3 SMD Shuntwiderstände zu je 50 mΩ parallelgeschaltet. Der Wert sollte laut Rechnung 16.67 mΩ sein. Diesen Wert habe ich auch eingetragen. Bei Vergleichsmessungen mit einem Vielfachmesser kam es aber zu geringen Abweichungen.
Ich wollte es genauer wissen. und habe gemessen.

Hier das Ergebnis.
Monitoranzeige Vielfachmesser Delta Rneu, berechnet
481 mA 460 mA 21 mA 17,38 mΩ
875 mA 840 mA 35 mA 17,25 mΩ
1740 mA 1670 mA 70 mA 17,35 mΩ
2950 mA 2843 mA 107 mA 17,36 mΩ
Genaue Shunt Widerstandsberechnung
Den Konfigurationswert des Shuntwiderstands habe ich nach dem oben skizziertem Meßaufbau ermittelt und aus den Tabellenwerten nach der Formel Rneu berechnet.
Rneu = Imonitor / Ivielfachmesser x Ralt
Aus diesen vier berechneten Rneu Werten habe ich mich auf 17,36 mΩ festgelegt und diesen Wert im Konfigurator bekannt gegeben.
Damit stimmen die angezeigten Werte mit den gemessenen Vielfachmesserwerte sehr gut überein.
Mit diesem Shuntwiderstand von 17,35 mΩ kann ich mir Werte bis ca. 2,95 A anzeigen lassen.
In einem weiteren Akku Monitor werde ich ein Stück Konstantandraht als Shunt schalten. Dann kann ich in Bereich 12 mΩ vordringen, so dass ich mir Bereich bis ca. 4 A anzeigen lassen kann. Die Drahtlänge müsste sich bei Konstantandraht so im mm Bereich bewegen. Oder ich schalte 4 Shuntwiderstände zu ja 50 mΩ parallel.
Den Shuntwiderstand genau zu bestimmen viel mir schwer, da ich im mΩ Bereich nicht das nötige Equipment habe.
Detailansichten:
Modul
Die Platine ist nur ca. 53 x 20 x 11 mm groß. Links die Anschlüsse für den Verbraucher und den Akku. Auch zu erkennen der Shuntwiderstand, hier noch ein 100 mΩ SMD Widerstand. Rechts die 3 Tasten zur Konfiguration. In der Mitte das Display, ca. 20 x 10 mm.
Modul von der Bestückungsseite
Akku-Monitor von der Bestückungsseite.
Anzeigemodus Zeit
Anzeigemodus Zeit. Zählt in Betriebsstunden und Minuten und ab 99:99 nur noch in Stunden.
Anzeigemodus Ladung
Anzeigemodus Ladung.
Anzeigemodus Stromverbrauch
Anzeigemodus momentaner Stromverbrauch.
Akku Monitor in der Praxis
Der Akku-Monitor in der Praxis.
Der Schiebeschalter links wird eigentlich nicht benötigt. Die Displayanzeige ist nicht Hintergrundbeleuchtet. Das macht ein Ablesen im schummrigen Licht fast unmöglich. Aber es gibt ja Taschenlampen.
Links obne die Buchse zum Verbraucher und zum Akkuladen.