Ladestandsanzeige über Energiegehalt

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Autor
Ladestandsanzeige über Energiegehalt

    







BID = 924466

Minotaurus1337

Stammposter

Beiträge: 267
 

  


Hallo,

Ich will im Rahmen eines Studienprojekts eine Akku-Ladestandsanzeige über den Energiegehalt des Akkus entwickeln ohne Fertige Bausteine und ohne Mikrocontroller.

Ich habe ein Bild angehangen das meine bisherigen Erkenntnisse zusammenfasst.

Es geht ersteinmal nur um die Prinzipielle Funktion noch keine Details.

Alles was Grün ist ist klar und wird höchstens bei den Details Probleme bereiten.

Erklärung des Blockschaltbilds:

Vom Akku wird Spannung und Strom in jeweils einen AD Wandler geschickt.
Diese schicken das Strom und Spannungssignal in ein OTA wo diese Multipliziert werden zum Leistungssignal.
Das selbe geschieht mit dem Leistungssignal und einem 1 Sekunden Zeitsignal.
Dann habe ich ein Energiesignal und DORT ist der Knackpunkt.

Das Energiesignal müsste ich ja irgendwie Speichern um den Ladestand ablesen zu können. Aber ohne Microcontroller kann ich kein EEPROM mit Daten füllen.
Gibt es eine andere Lösung das Energiesignal zu speichern eine art Überlaufventil in der Elektronik ?

Vielen Dank für inspirationen =)






[ Diese Nachricht wurde geändert von: Minotaurus1337 am 25 Apr 2014 16:36 ]

BID = 924479

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
Vom Akku wird Spannung und Strom in jeweils einen AD Wandler geschickt.
Diese schicken das Strom und Spannungssignal in ein OTA wo diese Multipliziert werden
Du solltest vielleicht noch verraten, wie du mit dem CA3080 Digitalsignale multiplizieren willst.

BID = 924488

Minotaurus1337

Stammposter

Beiträge: 267

Da habe ich mich wohl verlesen. So sollte es Klappen und spart noch Bauelemente.
In Orange nun die Frage ob ich einen AD Wandler brauche wenn es nicht eine Analoge Speichermöglichkeit gibt.
Das so wie ich es mir überlegt habe zu berrechnen wird sowieso ziemlich Spassig.
Wenn ich nun noch einen Denkfehler drin habe oder es keine Möglichkeit zum speichern der Info gibt dann führt meiner Meinung nach nichts mehr an einen Mikrocontroller vorbei.



BID = 924491

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Wenn ich nun noch einen Denkfehler drin habe
Wozu dient der zweite OTA?

Wenn das Verbot einen handelsüblichen µC zu verwenden darauf beruht, daß der Robotor z.B. in Fukushima aufräumen soll, dann bist du auch mit EEPROMs u.dgl. auf dem Holzweg.
Dann ist vermutlich ein simpler Zähler in bipolarer Technik das Mittel der Wahl um die verbrauchte Energie zu bilanzieren.

BID = 924492

Minotaurus1337

Stammposter

Beiträge: 267

Ehrlich gesagt Perl wäre mir ein simpler Zähler in bipolarer Technik am liebsten allerdings zermartere ich mir dann ebenfalls den Kopf über die Frage wie ich die Momentwerte der Transistoren am ende Speicher um sie Auszuwerten.
Das Prinzip könnte ich mir noch irgendwie erklären indem ich einen Transistor nehme mit einem Verstärkungsfaktor der so hoch ist wie meine Spannung und an die Basis kommt dann der Strom. Das Verstärkte wäre dann die Leistung aber ich habe ja zwei Variable werte.
Die Spannung ist ja nicht immer gleich sie sinkt ja mit sinkender Energiemenge.

Der zweite OTA soll aus der Leistung die Energie errechnen da Energie ja Leistung über Zeit ist.

Also wie gesagt mein Problem ist am ende das ich nicht weiss wie ich die Werte Verarbeiten soll ohne sie zu speichern irgendwie.

Ich Google mich noch zu tode D=

Achso und das Microcontrollerverbot ist gesetzt weil sie schlechte Erfahrungen gemacht haben mit sowas sprich es Funktionierte am Ende nicht.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Minotaurus1337 am 25 Apr 2014 20:13 ]

BID = 924498

DonComi

Inventar



Beiträge: 8605
Wohnort: Amerika


Zitat :
Achso und das Microcontrollerverbot ist gesetzt weil sie schlechte Erfahrungen gemacht haben mit sowas sprich es Funktionierte am Ende nicht.


Nur wird das nicht am Mikrocontroller gelegen haben, sondern an den davor sitzenden Studenten...

Im Prinzip musst du integrieren und da gibt es schon analoge Möglichkeiten. Nur ist das alles andere als trivial, dies auch über lange Zeit innerhalb einer gewünschten Genauigkeit zu machen. Außerdem sind analoge Integratoren von der Speichermenge durch die Versorgungsspannung und andere Faktoren begrenzt.

Das Problem geht ihr falsch an:
Am Anfang sollte ein Blockschaltbild stehen, dem das System beschreibende Gleichungen zu Grunde liegen.
Dieses Blockschaltbild kann dann implementiert werden. Und ein Mikrocontroller bietet sich einfach an, das ist tausendmal einfacher als es analog zu machen.

Aber es sollte ein solides mathematisches Modell geben, was hier ja einfach ist.

_________________

BID = 924505

Ltof

Inventar



Beiträge: 9255
Wohnort: Hommingberg

M.E. reicht es, nur den Lade-/Entladestrom zu bilanzieren. Energiebilanz mit Multiplikation von U und I halte ich für überflüssig. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass es einen Ladestromfaktor gibt, der vom Akkutyp abhängt und auch von den Absolutwerten der Ströme; letzteres kann man vielleicht vernachlässigen.

Bei einer Lösung ohne µC würde ich einen I/f-Wandler, bzw. einen I/U/f-Wandler einsetzen, der für positive und negative Werte unterschiedliche Faktoren hat. Das Ganze auf einen Up-/Down-Counter und das ist fast fertig. Man braucht noch eine Erkennung für 0% und 100% und ein passendes Setzen des Zählers, damit das auf Dauer nicht völlig abdriftet.

_________________
„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

BID = 924592

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5210


Zitat : DonComi hat am 25 Apr 2014 20:25 geschrieben :
Nur wird das nicht am Mikrocontroller gelegen haben, sondern an den davor sitzenden Studenten...
Ich würde den "Grund" eher beim Betreuer (Doktorand/Post-Doc/AkadR) und deren Betreuung suchen. Sehe ja selber was das da für Persönlichkeiten rumrennen.
(Nicht speziell ET/EIT sondern allgemein.)


Offtopic :
Ob ein IC-Grab oder eine Softwarebaustelle schlimmer ist (bei fehlendem Hintergrundwissen), weiß ich hier nicht. Ich finde uCs aber flexibler und schneller bei der Fehlerkompensation als eine neue Platine zu produzieren oder mit DIL-Sockeln, Drahtbrücken, hochgebogenen SMD-Beinen ... den Fehler zu beheben.

BID = 924596

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Offtopic :

Zitat :
Ich finde uCs aber flexibler und schneller
Ganz besonders schnell sind sie, wenn es darum geht in radioaktiver Umgebung den Geist aufzugeben.
Das haben die Erzeugnisse diverser µC-Bastler schon in Tschernobyl bewiesen, und vermutlich stehen diese High-Tech-Wracks heute noch dort herum.

BID = 924608

winnman

Schreibmaschine



Beiträge: 1616
Wohnort: Salzburg

Wie genau muss das ganze denn werden?
Wenn einige Stufen reichen (75%, 50% 25% oder so)

ev. könnte man ja bei einigen Standard Belastungsfällen (möglichst mit hohen Stromspitzen) einfach die Akkuspannung vergleichen.

zB.: Antriebsmotor beschleunigt -> Akkuspannung bricht auf x zusammen -> 50%

sind lange Stillstandszeiten zu erwarten, müsste man dann halt hin und wider kurz den Antrieb starten.

Dann müsste man nur die jeweils kleinste Stufe speichern.

Beim erreichen der Ladeschlussspannung das ganze wieder auf 100% setzen.

BID = 924786

BlackLight

Inventar

Beiträge: 5210


Offtopic :

Zitat : perl hat am 25 Apr 2014 19:56 geschrieben :
Wenn das Verbot einen handelsüblichen µC zu verwenden darauf beruht, daß der Robotor z.B. in Fukushima aufräumen soll, dann bist du auch mit EEPROMs u.dgl. auf dem Holzweg.
Dann ist vermutlich ein simpler Zähler in bipolarer Technik das Mittel der Wahl um die verbrauchte Energie zu bilanzieren.

perl schrieb am 2014-04-26 23:52 : Ganz besonders schnell sind sie, wenn es darum geht in radioaktiver Umgebung den Geist aufzugeben.
Das haben die Erzeugnisse diverser µC-Bastler schon in Tschernobyl bewiesen, und vermutlich stehen diese High-Tech-Wracks heute noch dort herum.

Weißt du was genaueres in die Richtung? Klingt interessant und "Weltraumelektronik" hat dann bestimmt ähnliche Probleme.
(Erinnert mich an die Geschichte mit den Hamsterkäufen der NASA bezüglich des 8086. Lese aber gerade, da ging es nur um eine strahlungsgehärtete Version.)

Liegt es an der MOS-Technologie an sich?
An den inzwischen sehr kleinen Fertigungsbreiten?
An den EEPROM/Flash-Zellen bzw. deren Empfindlichkeit gegenüber ionisierender Strahlung?

Einen massiven Aluklotz als Schild verwenden geht nicht? (Blei würde ja zuviel strahlen wenn es von harter Alpha-/Betastrahlung getroffen wird. )

BID = 924794

wulf

Schreibmaschine



Beiträge: 2246
Wohnort: Bozen


Offtopic :

@Blacklight:
Ich bekomme am Rande bestimmte Details mit. Ich der Raumfahrt sind wohl bestimmte Bereiche von Strukturgrößen problematisch. Warum weiß ich aber auch nicht. Allerdings fliegen da sehr wohl Microcontroller und Microprozessoren. Beim Kleinsatelliten, bei dem ich Teile der Bodenstation aufbauen soll, fliegt entweder ein Quake Q2000 oder Q4000 mit.


Zum Thread selbst: Wie wärs mit einem One Time Programmeble CPLD? Werden die noch programmiert indem "Fuses" rausgebrannt werden, bzw. gibts die noch? Sowas sollte wohl recht robust gegenüber Strahlung sein, oder?

_________________
Simon
IW3BWH

[ Diese Nachricht wurde geändert von: wulf am 29 Apr 2014 14:00 ]

BID = 924795

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Offtopic :

Zitat :
Weißt du was genaueres in die Richtung?
Wenig.
Ich habe damals auch nur mitbekommen, daß ein paar deutsche Firmen mit Stolz geschwellter Brust ihre Roboter zur Hilfe (oder eher wohl zum Testen) dorthin geschickt haben und auch Fotos von ihrer tollen Mikroelekronik gezeigt haben, bei denen ich beim Anblick der EPROMs gesagt habe: Das darf doch wohl nicht wahr sein!
Stunden oder allenfalls wenige Tage später waren die Dinger erwartungsgemäß kaputt, und es mussten weiterhin Menschen die Drecksarbeit machen.


Zitat :
Erinnert mich an die Geschichte mit den Hamsterkäufen der NASA bezüglich des 8086
Ich halte das für einen verspäteten Aprilscherz.


Der Photoeffekt, hervorgerufen durch Gamma und Röntgenstrahlung ist sicherlich das größte Übel. Damit kann man die Inhalte von Speicherzellen, die auf Ladungsspeicherung beruhen (z.B. DRAMs, EPROMS, EEPROMs, Flash) schnell und gut löschen.
Wenn du ein OTPROM wiederverwenden möchtest, kannst du es von deinem Zahnarzt löschen lassen.

Dem Photoeffekt kann man begegen, indem man andere Techniken einsetzt, z.B. Masken- oder Fuseprogrammierte Speicher und bipolare Techniken, bei denen die Ruheströme so hoch sind, daß die paar Photoelektronen keine Rolle spielen.
Auch CMOS in der SOS (Silicon On Sapphire) Ausführung www.psemi.com/articles/History_SOS_73-0020-02.pdf ist weitgehend immun.

In hochradioaktiver Umgebung wird die Lebensdauer von Bauteilen aber auch durch Kernreaktionen, insbesondere mit langsamen Neutronen, eingeschränkt.
Bei Silizium führt der Neutroneneinfang zu einer Umwandlung in Phospor und damit zu einer n-Dotierung.

Wie bekannt sein dürfte, sind die halbleitertechnisch interessanten Konzentrationen an Fremdatomen überaus gering, und so treten durch die Neutronen signifikante Veränderungen z.B. der Schwellwerte auf, lange bevor irgendwelche metallurgischen Veränderungen nachweisbar werden.
Viele ICs werden ja auf einem schwach p-dotierten Substrat aufgebaut und die Bauteile sind untereinander und vom Substrat durch eine pn-Sperrschicht isoliert.
Wenn sich diese p-Dotierung des Substrats durch Neutroneneinfang in eine n-Dotierung verwandelt, geht natürlich die Isolation der Bauteile verloren und das IC ist Schrott.

Auch hier ist die SOS-Technik im Vorteil, denn die Wahrscheinlichkeit, daß ein Neutron mit einem 0,2mm dicken Si-Substrat wechselwirkt, ist natürlich 2000 Mal höher, als bei einer vielleicht 100nm dicken Halbleiterschicht.


Zitat :
Einen massiven Aluklotz als Schild verwenden geht nicht?
Wolfram ist viel besser, wenn es darum geht kleine Gegenstände abzuschirmen.
Das liegt an der Geometrie, weil die Masse linear mit der Dicke wächst, während das Volumen und damit das Gewicht proportional r3 ist.
Für kleine hochradioaktive Strahlenquellen nimmt man auch (abgereichertes) Uran, das eine ähnliche Dichte wie Wolfram hat, aber einfacher zu verarbeiten und billiger ist. Die geringe Eigenstrahlung spielt dabei meist keine Rolle.
Dadurch wird die Abschirmung wesentlich leichter, als wenn man etwa Blei, Eisen, oder sogar Aluminium nähme.


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