Övervakningssystem till båtelmotor, strömmätning etc

[gunne]

Nu blir det ännu mer snack om strömmätning över shunt!

Jag håller på att bygga en elmotorlösning till min segelbåt. Lite sporadisk info om det projektet finns här. I kort en 4kW PMAC-motor som går på 48V. Strömmarna blir väl momentant upp till en 250A vid max effekt.

Nu bygger jag ett styr- och övervakningssystem till motorn. Det är en atmega128 som håller koll på massa saker, som spänning, position, temperatur etc och loggar detta till ett SD-kort.

För att övervaka batterierna måste jag ju ha koll på spänning, ström och temperatur. Strömmätningen vållar mest huvudbry för tillfället. Jag vill använda matningskabeln som är 35mm^2 som strömshunt och jag vill kunna mäta från 0-300A. Jag har ett par INA204 som jag tänkte använda. Tanken är att koppla dem till en attiny26 som är dedikerad till uppgiften att hålla koll på batteriet.

Jag knappade ihop en liten matlabfil för att få mina parametrar. Enligt den borde jag ha en shunt på 1,71e-04 ohm som då blir 0,34 m lång. Upplösningen med 20x förstärkning på Tinyns AD borde bli 14,6 mA upp till 15A. Med 1x förstärkning på ADn blir upplösningen 293,0 mA från 15A till 300A. Man dår då i mjukvaran ändra från 20x till 1x förstärkning när man ser att strömmen närmar sig 15A.

Ett litet schema på Attinyn med två INA204:


Tänker jag fel? Har jag missat nåt i inkopplingen? Får jag den upplösning jag tänkt eller är jag för optimistisk? Vad är det egentligen tänkt att man skall ha komparatorerna som finns i INA204 till?

[xxargs]

det är väl som du själv vill - tex styrning av överströmsskydd eller liknande som jobbar helt oberoende av en microkontrollers beteende. Enkla grejor som komparatorer och några grindar är mindre buggbenägna än även den enklaste av PIC-programmen...

[gunne]

Ja så lär det vara. Men jag ska ju ändå sköta allt genom uC så jag skiter i komparatorerna. Undra om de kommer att jävlas med mig? Enligt databladet verkar det bra att koppla pull-up-motstånd (svenska?) på utgångarna så det kanske man ska göra.

Jag har modifierat schemat och lagt in lite avkopplingar m.m.

Kontakterna nere till vänster är till temp- och spänningsgivarna och ledarna ut till vänster är SPI till huvudsystemet.

Finns det nån fördel med att mäta strömmen på positiva sidan istället? Jag har ju ingen chassijord så all ström går ju komtrollerat tillbaka genom minuskabeln. INA204 klarar ju "common-mode voltages from –16V to +80V" så den klarar iof att mäta på höga sidan.

Kommer INA204-kopplingen funka som jag vill? Tyvärr har jag inte möjlighet att koppla upp det på en labbplatta för tillfället utan måste konstruera allt först. Någon som använt denna eller liknande IC förut?

[gunne]

Nu lutar det i alla fall åt att jag inte ska använda matningen som shunt utan köpa en, t.ex. denna. Detta p.g.a. att kabelns egenskaper antagligen ändras för mkt för att det skall bli nåt bra. Jag har idag en 200A-säkring som på bilden fast i hållare såklart. Vad tror ni om att använda den som shunt? Kan man få nån precision i det?



Dessutom tänkte jag sätta en temperatursensor på själva shunten oxå för att kunna trimma in det bra.

[AndersG]

Jag tror att du kan hitta en massa tips här:
http://elektronikforumet.com/forum/view ... 107#401107

Vd shunten beträffar så kan du antingen hitta ngn som har låg temperaturkoefficient, eller någon med känd koefficient, mäta tempen och justera.

Jag använder SMD-motstånd på 1W som har +/- 20ppm/C

[gunne]

Det blir nog till att köpa en 200A-shunt på ebay.

Jag har pulat lite med schemat igen. Egentligen är det två olika kort. Ett med en Atmega128 som sköter SD-kort, GPS, varvtalsövervakning, USB m.m. Det andra kortet är en attiny861 (istället för attiny26) som kollar ström, spänning och temperatur på batterierna.

Klicka för PDF



Nån som ser några uppenbara fel på schemat? Tips m.a.p. schemaritning, avkoppling etc?

[Lång beskrivning för de som orkar]
Det är två delar som ni kan se. Den vänsta är en Atmega128 som är
kopplad till den högra, en attiny861, via SPI. Det är tänkt att dessa ska
sitta på två separata kort sen.

Nu går jag medsols runt Atmega128.

Uppe till vänster har vi kopplingsplint för ingående ström och kontakt
för att dra vidare ström till ett I/O-kort.

Sen har vi en grafisk LCD. Denna har jag kopplat upp på en labbplatta
och fått att funka så det borde stämma. Dock har jag inte provat FETen
som kontrollerar bakgrundsbelysningen (ca 300mA) samt den figitala potentiometern för att styra kontrasten. Ser det rätt ut?

Nästa är ett SD-kort som styrs via SPI. Denna har jag oxå testat på
labbplatta. Den går på 3,3V därav spänningsdelningen på I/O-linorna.
SPI-linorna går sen vidare till Attiny åt höger via en kontakt.

Här i gröten till höger om Atmega finns även en kontakt för fyra linor
som kan användas för att skicka ut PWM eller I/O, samt en kontakt som
tar externa interrupt eller I/O från en knappsats.

En GPS-modul är inkopplad via UART genom en kontakt. Denna har jag oxå
testat på labbplatta så den borde stämma. La till en kontakt här för att
eventuellt plocka ut NMEA-signal från mitt system.

Kontakten döpt rpm är en extern interrupt som skall läsa ett varvtal via
en halleffektgivare. Går till ICP3.

UM232R är en färdig USB-modul. Denna har egen avkoppling m.m. och denna
har jag testat på labbplatta. Har dock bara testat att skicka
information från mC till PC, men omvänt borde ju funka.

ISP-kontakt och kontakt för 8 generella AD-linor talar väl för sig själv.

De två högarna med komponenter längst ner till vänster är
spänningsmatning, 5V och 3,3V. Korrekt avkopplat etc? 12V in. Vad ska man ha för kondingar? Tantal, poly, vad? Det är ytmonterat.

FETen över det är tänkt om man i framtiden vill koppla in
nåt som behöver drivas på 12V, några hundra mA. Bra kopplat med skyddsdiod etc?

Slutligen har vi inkoppling av kristaller, spänningsmatning, resetkrets
etc till Atmegan. Ser detta bra ut map avkoppling etc? Funderar på att skippa 8MHz-kristallen och köra internt istället...

Högra biten med Attiny är batteriövervakningsdelen.

Shuntförstärkarna INA204 längst upp. Sladd till 200A-shunten kommer in på kontakten och filtreras lite med en konding.

Längst ner ser vi kontakter för tre tempsensorer. Batterier, shunt, och valfri. Attiny861 har även inbyggd tempsensor.

Krafset nere till vänster är spänningsdelning för att mäta 40-60V med bra upplösning. Detta har diskuterats i denna tråd.
[/Lång beskrivning för de som orkar]

Edit. Fixade länk.